21.Диаграмма сжатия хрупких материалов.

        Образцы из хрупких материалов (стекло, керамика, твёрдые сплавы, высокозакалённые стали и др.) разрушаются при испытании на сжатие и обнаруживают очень маленькую пластическую деформацию.

Трещины в образце возникают под разными углами в зависимости от применения или не применения смазки. В точке А диаграммы достигается наибольшая сила, она же соответствует разрушающей силе. Возможно определение предела прочности при сжатии.

22.Влияние различных факторов на механические свойства материалов.

Механические характеристики материалов зависят от многих факторов. На свойства металлов и сплавов существенное влияние оказывают химический состав, технология их получения, термическая и механическая обработки, условия эксплуатации — температура, среда, характер нагрузки и др.

В последние годы получили развитие новые виды техники: реактивная авиация, ракетная техника, атомные реакторы и др. Применяемые в них материалы подвергаются действию высоких температур, высоких скоростей нагружения, агрессивных жидких и газообразных сред, радиоактивных, особенно нейтронных, проникающих облучений. Для работы в этих условиях создаются новые специальные сплавы и композиционные материалы.

Ниже рассматривается влияние некоторых факторов на механические характеристики наиболее важных в машиностроении материалов — сталей, чугуна, алюминия, различных сплавов.

Влияние скорости деформации. При увеличении скорости нарастания нагрузки и, следовательно, скорости роста напряжения и деформации, все материалы, находящиеся в пластическом состоянии, обнаруживают общую тенденцию к увеличению сопротивляемости деформированию. Чем выше скорость деформирования, тем выше предел текучести и временное сопротивление. Особенно сильно зависят от скорости нагружения механические свойства пластмасс и других органических материалов. У металлов влияние скорости нагружения заметно проявляется лишь при значительной разнице в скоростях.

Сравнение результатов статических и динамических испытаний малоуглеродистых сталей на растяжение при нормальной температуре (рис.4.17,а) показывает следующее:

1)  кривая 1 динамического растяжения лежит выше кривой 2 статического растяжения;

2)  максимум диаграммы для динамической нагрузки смещается в сторону начала диаграммы;

3)  временное сопротивление при динамической нагрузке повышается, но меньше, чем предел текучести;

4)  модуль упругости при динамической нагрузке практически не изменяется.

	а		б

Рис.4.17. Влияние скорости деформации и температуры

Влияние технологических факторов. Конструкционные стали, из которых изготовляют элементы конструкций, можно получить отливкой или прокаткой, ковкой, штамповкой и волочением. Механические свойства стали одного и того же состава весьма сильно изменяются в зависимости от способа ее получения и обработки.

При отливке заготовок возможно образование различных внутренних дефектов в виде пустот, раковин и включений, снижающих прочность изготовленных из заготовок деталей. В связи с этим требуется тщательный контроль качества таких деталей рентгеновским, ультразвуковым или каким-либо другим способом.

Прокатка делает сталь анизотропной. Прокатанная сталь имеет характерную структуру, у которой зерна, вытянутые в направлении прокатки, образуют своего рода волокна. Механические свойства стали в направлении прокатки существенно отличаются от таковых в направлении, перпендикулярном к ней. Образцы, вырезанные таким образом, что их ось совпадает с направлением прокатки, оказываются более прочными, чем те из них, ось которых перпендикулярна к направлению прокатки.

Предварительная вытяжка в холодном состоянии за предел текучести (наклеп) очень сильно повышает предел текучести и прочности, но снижает остаточное удлинение после разрыва. Материал становится более упругим и прочным, но менее пластичным.

Волочение в холодном состоянии, представляющее собой вытяжку с обжатием, еще сильнее влияет на механические свойства стали. Стальная проволока и стальные ленты, полученные волочением, весьма прочны.

Токарная обработка, обработка поверхности роликами, обдувка дробью, хромирование, никелирование, алитирование, азотирование и другие видыповерхностной обработки могут оказать существенное влияние на прочность деталей, особенно работающих при переменных напряжениях.

Влияние термической обработки. Закалка стали значительно повышает ее твердость, предел текучести и предел прочности, но сильно снижает пластичность. Модуль упругости стали закалка практически не меняет. Если нужна высокая поверхностная твердость с сохранением других свойств стали, используют поверхностную закалку токами высокой частоты. Для малоуглеродистых сталей с этой целью применяют цементацию — увеличение в поверхностном слое углерода — с последующей закалкой. При этом закаливается только науглероженный поверхностный слой, а основная часть материаласохраняет свойства малоуглеродистой стали.

Для устранения наклепа используют отжиг. Чтобы выровнять и улучшить структуру, а также улучшить механические свойства стали, применяют нормализацию. Подробно эти виды термической обработки рассматриваются в металловедении.