7.1 Машиностроительные материалы. Свойства металлов

Расчет и проектирование деталей начинаются с выбора материала и назначения режимов обработки его, которые определяются конструктивными (обеспечение надежности), технологическими (вид производства – единичное, серийное, массовое) и экономическими соображениями. Для изготовления деталей в машиностроении широко используют стали и чугуны, алюминиевые, магниевые, титановые и медные сплавы, а также различные неметалллические материалы.

Металлы и их сплавы являются важнейшими материалами, применяемыми для изготовления различных машин, станков, приборов, инструментов и сооружений.

Характерными признаками металлов является металлический блеск, высокая электропроводность и теплопроводность, а также пластичность, т.е. способность изменять свою форму при обработке давлением.

Технически чистые металлы имеют ограниченное применение в промышленности. Большинство наиболее распространенных металлов в технике применяется в виде металлических сплавов, которые обладают более ценными механическими, технологическими и другими свойствами, чем чистые металлы.

Свойства металлов подразделяются на физические, химические, механические и технологические.

Физические свойства металлов. К физическим свойствам относятся плотность, плавление (температура плавления), теплопроводность, тепловое расширение и др.

Плотность – количество вещества, содержащееся в единице объема.

Плавление – способность металла переходить из кристаллического (твердого) состояния в жидкое с поглощением теплоты.

Теплопроводность – способность металла с той или иной скоростью проводить тепло.

Электропроводность – способность металла проводить электрический ток.

Тепловое расширение – способность металла увеличивать свой объем при нагревании.

Химические свойства металлов. Химические свойства металлов характеризуют отношение их к химическим воздействиям различных активных сред. Основными химическими свойствами металлов являются окисляемость и коррозионная стойкость.

Окисляемость – способность металла вступать в реакцию с кислородом под воздействием окислителей.

Коррозионная стойкость – способность металла сопротивляться коррозии.

Механические свойства металлов. К механическим свойствам металлов относят твердость, прочность, вязкость, упругость и пластичность.

Твердость – способность металла сопротивляться проникновению в него более твердого тела.

Прочность – способность металла сопротивляться разрушению под действием внешних сил.

Вязкость - способность металла сопротивляться быстро возрастающим ударным нагрузкам.

Упругость - способность металла восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия действующей нагрузки.

Пластичность - способность металла, не разрушаясь, изменить свою форму под действием нагрузки и сохранять полученную форму после снятия нагрузки.

Технологические свойства металлов. Технологические свойства металлов определяют их способность подвергаться различным видам обработки. Основными технологическими свойствами металлов являются ковкость, свариваемость, жидкотекучесть, прокаливаемость, обработка резанием.

Ковкость – способность металла изменять свою форму в нагретом или холодном состоянии под действием внешних сил.

Свариваемость – способность двух частей металла при нагревании прочно соединяться друг с другом.

Жидкотекучесть – способность расплавленного металла легко растекаться и хорошо заполнять форму.

Прокаливаемость – способность металла закаливаться на ту или иную глубину.

Обрабатываемость резанием – способность металла подвергаться механической обработке режущим инструментом с определенной скоростью и усилием резания.

Металлы и сплавы делятся на черные и цветные. К черным относят железо и славы на его основе (сталь, чугун и т.д.), к цветным – все остальные металлы и сплавы.

Правильный выбор конструктором материалов для изготовления машины и отдельных ее частей определяет качество будущей разработки и оптимальные технико-экономические показатели.