28.)Свойства металлов и сплавов

Различают механические, физические, технологические и эксплуатационные свойства материалов.

Механические свойства включают прочность, пластичность и твердость. Прочность характеризует способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. Она оценивается отношением максимальной нагрузки до разрушения образца к площади его поперечного сечения. Различают предел прочности при растяжении, при изгибе и при сжатии (при статической нагрузке), а также ударную вязкость (при динамической нагрузке). Пластичность характеризует способность материала деформироваться под действием статической нагрузки без разрушения. Она оценивается относительным удлинением и сужением образца при растяжении и относительным его укорочением при сжатии и выражается в процентах. Твердость характеризует способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого более твердого тела (стальной закаленный шарик, алмазный конус, алмазная пирамида). Оценивается отношением приложенной нагрузки (на шарик, конус, пирамиду) к площади полученного отпечатка. Широко применяют методы оценки твердости по Бринеллю (для чугунов, цветных сплавов и мягких сталей), по Роквеллу ( для мягких и закаленных сталей), по Виккерсу (для твердых сплавов). Существуют и другие методы оценки твердости (метод Шора, метод царапания и т.д.).

Физические свойства: плотность ( отношение массы вещества к его объему), температура плавления , электро- и теплопроводность, коэффициенты линейного и объемного расширения (при изменении температуры материала на 10С). Технологические свойства:

а) обрабатываемость давлением в холодном и горячем состояниях (ковкой, штамповкой),

б) обрабатываемость резанием (оценивается скоростью затупления резца),

в) свариваемость (способность образовывать сварные соединения с требуемыми механическими свойствами),

г) литейные свойства – оцениваются совокупностью показателей: жидкотекучесть, усадка, газопоглощение, ликвация (неравномерность распределения компонентов сплава по его объему) и др., д) упрочняемость – способность материала приобретать более высокую прочность после термической и механической обработки.

Эксплуатационные свойства: жаропрочность (сохранение прочности при нагреве), жаростойкость (сопротивление окислению поверхности при нагреве), термостойкость (способность выдерживать определенное число 37

циклов «нагрев-охлаждение»), коррозионная стойкость (в различных агрессивных средах), износостойкость ( сопротивление поверхностному разрушению при трении) и др.

29) Классификация металлов и сплавов

Все металлы можно разделить на две большие группы: черные и цветные. К черным относят железо и его сплавы, а также марганец и хром.

Все остальные металлы цветные: - легкие (алюминий, магний, титан); - тяжелые (медь, свинец, цинк, олово, никель); - благородные (золото, серебро, платина); - редкоземельные (лантан, церий); - радиоактивные (уран, радий). К сплавам на основе железа относятся сталь (содержание углерода до 2,14 %) и чугун (более 2,14 % углерода).

Стали классифицируют:

1) по способу производства - мартеновская, кислородноконвертерная, электросталь и т.д.;

2) по назначению – конструкционные (детали машин и станков, металлоконструкции мостов и др.), инструментальные (резцы, фрезы, штампы, измерительный инструмент), специального назначения (нержавеющая, кислотоупорная, трансформаторная и др.);

3) по качеству - сталь обыкновенного качества (с содержанием серы и фосфора до 0,06 %), качественная (до 0,04 % серы и фосфора), высококачественная (до 0,03 % серы и фосфора);

4) по химическому составу – углеродистые (низкоуглеродистые – до 0,25 % углерода, углеродистые – от 0,26 до 0,6 % углерода, высокоуглеродистые – от 0,6 до 1,5 % углерода) и легированные (низколегированные – до 2,5 % легирующих элементов, среднелегированные –от 2,5 до 10 % легирующих элементов и высоколегированные – более 10 % легирующих элементов);

5)по степени раскисленности и характеру затвердевания – спокойные, полуспокойные и кипящие. Чугуны вследствие повышенного содержания углерода отличаются от стали наличием в структуре включений графита (продукт кристаллизации избыточного углерода). Включения графита ослабляют металлическую основу , что обусловливает пониженную прочность чугуна по сравнению со сталью. В зависимости от формы графитных включений различают следующие виды чугунов: 1) серый (СЧ)– с пластинчатыми включениями графита; 2) ковкий (КЧ) – с более компактными хлопьевидными включениями графита, что определяет его повышенную прочность; 3) высокопрочный (ВЧ) – с шаровидными включениями графита и высокой прочностью, приближающейся к прочности стали.Из числа цветных сплавов наибольшее применение имеют медные, алюминиевые и магниевые сплавы. К медным промышленным сплавам относятся: латуни , бронзы оловянныеи безоловянные , мельхиоры. Обладают хорошими литейными, механическими, антифрикционными и антикоррозионными свойствами. Алюминиевые и магниевые сплавы имеют достаточно высокие механические свойства и низкую плотность, что обусловливает их широкое применение в авиационной промышленности