Механические свойства металлов

Прочность - это способность материала сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних сил.

Твёрдость – это способность материала сопротивляться деформации в поверхностном слое при местном силовом контактом воздействии.

Пластичность – это способность материала изменять свою форму под действием внешних сил, не разрушаясь.

Упругость – это способность материала восстанавливать свою форму после снятия внешнего воздействия.

Вязкость – это способность материала поглощать механическую энергию, сохраняя при этом пластичность вплоть до разрушения.

Упругая деформация – не оставляет изменение в теле после снятие нагрузки, а пластическая оставляет. Пластическая деформация приводит к смещению атомов в новое положение, из которого они не могут вернуться в исходное положения.Пластическая деформация происходит в результате скольжения или двойникования атомных плоскостей. Вначале скольжение осуществляется благодаря дефектам - дислокациям, которые перемещаются в кристаллах металлов. В результате скольжения плоскостей количество дефектов возрастает, и они уже препятствуют скольжению атомных плоскостей. То есть при деформации прочность металла увеличивается, а пластичность снижается – это явления называется наклёпом.

а б в г

Рис.9 Схема изменения структуры металла при деформации и последующем нагреве: а – структура металла после деформации; б – рекристаллизация; в – структура металла после первичной рекристаллизации; г – структура металла после собирательной рекристаллизации.

В результате деформации зёрна металла приобретают текстуру – закономерную ориентировку в направлении действующей силы (рис.9а). При нагреве металла до невысоких температур (100-200^оС) происходит возврат - уменьшение упругих искажений решётки, приводящее к незначительному снижению твёрдости. А при нагреве до температуры, составляющей 0,4-0,5 от температуры плавления, происходит рекристаллизация – образование и рост новых равноосных зёрен вместо деформированных (рис.9б). В результате первичной рекристаллизации образуется мелкозернистая равноосная структура. Прочность металла снижается, а пластичность повышается практически до исходного состояния. При дальнейшем нагреве происходит собирательная рекристаллизация, при которой зёрна металла растут за счёт соединения с соседними зёрнами (рис.9г). Это приводит к снижению прочности, так как крупнозернистый металл обладает повышенной хрупкостью.

1.2. Методы исследования и испытания металлов и сплавов Макроскопический анализ.

Макроскопический анализ заключается в определении строения материалов невооруженным глазом или через лупу при небольших увеличениях (до 30 раз).

Методом макроанализа определяют:

- вид излома – вязкий, хрупкий, нафталинистый, камневидный и т.д.;

- нарушение сплошности металла – усадочную рыхлость, центральную пористость, подкорковые пузыри, флокены в стали, дефекты сварки (непровары, газовые пузыри и т.п.);

- дендридное строение, зону транскристализации в литом металле;

- химическую неоднородность литого металла (ликвацию) и грубые включения;

- волокнистую структуру деформированного металла.

Макроструктура может быть исследована непосредственно на поверхности заготовки или детали, в изломе или, что делается чаще, на вырезанном образце, после его шлифования и травления специальными реактивами.

Образец металла, поверхность которого подготовлена для макроанализа, называется макрошлифом.

Для приготовления макрошлифа из детали вырезают образец, его поверхность выравнивают и шлифуют поочерёдно несколькими видами наждачной бумаги, начиная с самой крупнозернистой. При смене бумаги на более мелкозернистую изменяют направление шлифования на 90˚.