§9. Влияние различных факторов на механические свойства материалов.
Влияние температуры.
С повышение температуры у большинства материалов уменьшается предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности; увеличиваются относительное удлинение, относительное сужение, коэффициент Пуансона.
В области отрицательных температур повышается хрупкость материала, увеличивается предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности; относительное удлинение, относительное
сужение, коэффициент Пуансона уменьшаются.
При понижении температуры пластичные материалы проявляют свойство хрупкости (хладноломкости). Хрупкие материалы при повышении температуры проявляют свойство пластичности.
Влияние радиационного облучения.
Аналогично влиянию температуры.
Влияние технологических факторов.
а) Прокатка – делает сталь анизотропной. Вдоль зерна прочностные свойства выше.
б) Наклёп (нагортовка) – повышает предел пропорциональности и предел текучести, но снижает пластичность.
в) Влияние поверхностей обработки – повышает прочность деталей, работающих при переменных нагрузках (шлифовка, обдувка дробью, азотирование, хромирование, никелирование и т.д.)
г) Влияние термообработки.
- Закалка стали, повышает твёрдость, предел пропорциональности и предел прочности.
- Отжиг устраняет явление наклёпа.
- Нормализация выравнивает структуру зерна.
- Поверхностная закалка токами высокой частоты повышает прочность поверхностного слоя.
- Цементация – увеличение в поверхностном слое углерода с последующей закалкой. Повышает поверхностно-прочностные свойства.
д) Влияние фактора времени
Для стали при быстром нагружении (удар), пластические деформации не успевают развиться. На диаграмме растяжений отсутствует площадка текучести, а предел прочности увеличивается. Длительность приложенной нагрузки вызывает ползучесть (крип) – явление нарастаний деформаций при постоянной нагрузке.
У металлов явление ползучести проявляется при высоких температурах (для стали более 4000С).
Релаксация напряжения – явление уменьшения напряжения при постоянной нагрузке, при высоких температурах.
е) Влияние легирующих добавок (углерод, марганец, ниобий, хром, ванадий и т.д.)
Жаростойкость – свойство материала противостоять химическому разрушению поверхности при высоких температурах.
Жаропрочность – способность материала сохранять прочностные характеристики при высоких температурах.
Влияние концентратов напряжения.
Концентрация напряжения – местное повышение напряжений в местах резкого изменения формы (геометрии) конструкции.
Концентраторы напряжения: отверстия, канавки, резьбы, выточки, галтели и т.д.
Степень концентрации напряжения характеризуется теоретическим коэффициентом концентрации напряжения, k.
max - напряжение вблизи концентрата;
н. - номинальное напряжение
Первый образец разрушить легче при одинаковой нагрузке.
Эффективный коэффициент концентрации напряжения, .
> k.
Зависит от чувствительности материала к концентратору.
q – коэффициент чувствительности материала к концентратору.
