Изменяя состав сплава, изменяется его структура, а значит и свойства.

Поэтому осуществляя правильный выбор материалов для работы в тех или иных условиях, необходимо изучать взаимосвязь между составом, структурой и свойствами материала.

Вопросы для самопроверки по разделу 1

«Структура металлов и сплавов»:

1. Цель и задачи материаловедения.

2. Что изучает наука «Материаловедение»?

3. С какой целью изучают строение металлов и сплавов?

4. Понятие атомно-кристаллического строения металлов и сплавов.

5. Что собой представляет кристаллическая решетка.

6. Основные типы кристаллических решеток.

7. Параметр (период) кристаллической решетки. Что это?

8. Дефекты кристаллического строения.

9. Понятие макроструктуры.

10. Понятие микроструктуры.

11. Методы исследования внутреннего строения металлов и сплавов.

12. Какую степень увеличения позволяет получить оптический микроскоп?

13. Какую информацию можно получить, изучая микроструктуру?

Свойства металлов и сплавов

Все свойства металлов и сплавов принято подразделять на группы: физические, химические, технологические, механические и эксплуатационные.

Физические свойства определяют поведение металлических материалов в тепловых, электромагнитных, радиационных полях. К физическим свойствам относятся плотность, температура плавления, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность, магнитные характеристики, термическое расширение.

Химические свойства характеризуют способность материалов вступать в химическое взаимодействие с другими веществами и химическими элементами, а также способность металлов и сплавов сопротивляться воздействию агрессивных сред, в том числе окислению.

Технологические свойства характеризуют способность материалов подвергаться холодной и горячей обработке, в том числе при обработке резанием, ковке, сварке, литье. К технологическим свойствам относятся обрабатываемость резанием, свариваемость, ковкость, литейные свойства. К механическим свойствам относятся твердость, прочность, пластичность, упругость, вязкость.

Эксплуатационные свойства характеризуют поведение материала в заданных рабочих условиях. К эксплуатационным свойствам относятся жаропрочность, жаростойкость, хладноломкость, усталость, износостойкость.

Для выбора материала и оценки его длительной работоспособности и надежности наиболее важными являются механические и эксплуатационные свойства.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Многообразие условий службы и обработки материалов определяет необходимость проведения большого числа механических испытаний с целью получения целого комплекса значений механических свойств.

ТВЕРДОСТЬ

Твердость - свойство материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при непосредственном соприкосновении.

Все методы измерения твердости имеют одинаковый принцип:

вдавливание в поверхность образца инородного тела (индентора) различной формы, размера с различной нагрузкой.

Различают следующие методы определения твердости:

1. Метод Бринелля (индентор – стальной шарик);

2. Метод Роквелла (индентор - алмазный конус или стальной шарик);

3. Метод Виккерса (индентор - алмазная пирамидка).

Схемы этих методов приведены на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема определения твердости:

а) - по Бринеллю; 6) - по Роквеллу; в) - по Виккерсу

Метод Бринелля

Испытание по методу Бринелля (рис. 2.1, а) состоит из вдавливания в

испытуемое тело стального шарика диаметром D под действием постоянной нагрузки Р ( Р=1000 кг — для цветных металлов; Р—3000 кг — для черных металлов) и измерении диаметра отпечатка d на поверхности образца. Число твердости по Бринеллю НВ определяется величиной нагрузки Р, деленной на сферическую поверхность отпечатка. Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость металла. На практике твердость определяют не по формулам, а по специальным таблицам, исходя из диаметра отпечатка d.

Твердость по Бринеллю обозначается НВ, где Н – твердость, В – метод Бринелля. Твердость по Бринеллю измеряется в МПа.