7. Влияние химического состава, температуры, термической обработки и скорости нагружения на механические свойства материалов

Углерод с увеличением его содержания до 1,2% повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости. При этом также ухудшаются обрабатываемость.

Титан повышает прочность, плотность и пластичность стали, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии. Повышает прокаливаемость стали при малых содержаниях и понижает при больших.

Хром повышает прочность, закаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание, но снижает вязкость и теплопроводность стали. Содержание большого количества хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Молибден повышает прочностные характеристики стали, увеличивает твердость, красностойкость, антикоррозионные свойства. Делает ее теплоустойчивой, увеличивает несущую способность конструкций при ударных нагрузках и высоких температурах. Затрудняет сварку, так как активно окисляется и выгорает.

Никель увеличивает вязкость, прочность и упругость, но несколько снижает теплопроводность стали. Никелевые стали хорошо куются. Значительное содержание никеля делает сталь немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

Вольфрам, образуя в стали твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивает твердость и красностойкость. Увеличивает работоспособность стали при высоких температурах, ее прокаливаемость, повышает сопротивление стали к коррозии и истиранию, уменьшает свариваемость.

Влияние температуры: с повышением температуры у большинства материалов уменьшается предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, увеличивается относительное удлинение, относительное сужение и коэффициент Пуассона.

В области отрицательных температур повышается хрупкость материалов и увеличиваются предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение и коэффициент Пуассона.

Пластичные материалы при охлаждении проявляют свойства хрупкости (свойства хладноломкости).

Хрупкие материалы при повышении температуры проявляют свойства пластичности.

Влияние термообработки (закалка сталей, повышение твердости, предела текучести, предела прочности, но снижает пластичность); отжиг устраняет явление наклепа; нормализация – выравнивает структуру зерна; ТВЧ – обработка (поверхностная закалка токами высокой частоты) – повышает поверхностную твердость; цементация – увеличивает в поверхностном слое углерода с последующей закалкой – повышает поверхностные, прочностные свойства;

Скорость нагружения. При высокоскоростном нагружении более резко проявляются свойства хрупкости, а при медленном нагружении - свойства пластичности. Например, хрупкое стекло способно при длительном воздействии нагрузки в условиях нормальной температуры (+20 ⁰С) проявлять пластические свойства. Пластичные же материалы, такие, как малоуглеродистая сталь, при воздействии ударных нагрузок проявляет хрупкие свойства.