4. Понятие о свойствах металлов. Механические свойства металлов.

У металлов выделяют следующие свойства:

-физические (цвет, плотность, температура плавления, электро- и тепло­проводность);

-химические (окисляемость, растворимость, коррозионная стой­кость, жароупорность);

-технологические (прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием);

-механические (прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность, хрупкость).

К механическим свойствам металлов относят:

Прочность — это способность материала сопротивляться деформациям и раз­рушению под действием внеш­них сил.

Твердостью называется способность металла или сплава сопротивляться внедрению в него индентора в виде шарика, конуса или пирамиды, установленных в соответствующих приборах.

Упругость — свойство материала восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших деформацию.

Вязкость-это способность металла поглощать работу внешних сил за счёт его пластической деформации.

Пластичность – это способность металла изменять под действием внешних сил свою форму и размеры не разрушаясь, и сохранять полученную форму после прекращения действия силы.

Усталость– это процесс постепенного накопления повреждений, приводящих к появлению трещин и разрушению образца под действием постоянных циклических знакопеременных нагрузок.

Износостойкость– это способность металла сопротивляться износу.

Ползучесть– это способность металла медленно пластически деформироваться под действием постоянной нагрузки при постоянной температуре.

5. Определение механических свойств при испытании на растяжение. Анализ диаграммы растяжения.

Для испытания на растяжение берут цилиндрические и плоские образцы, имеющие стандартные форму и раз­меры (рис. 3).

Прочностные и пластические свойства металла могут быть определены посредством диаграммы растяжения (рис.4), которую получают при испытании образцов на разрыв­ной машине. Диаграмма показывает изменение длины образца в зависимости от приложенной к нему нагрузки.

На диаграмме растяжения по верти­кальной оси отложена прилагаемая нагрузка Р, а по горизонтальной — абсолютное удлинение образца Аl.

Характерные участки и точки диаграммы: прямоли­нейный участок О-Рр, на котором сохраняется пропорциональность между удлинением и нагрузкой; точка резкого перегиба кривой Р_т; горизонтальный участок К, в пределах которого металл «течёт» при постоянной нагрузке; точка Р_в, отмечающая наибольшее растягивающее усилие (образование шейки на испытываемом образце); Р_z — усилие в момент разрушения образца.

Напряжения по приведенным выше точкам характеризуют следующие величины.

Рис. 3 Образцы для испытания на растяжение Рис.4 Диаграмма растяжения

а – плоский образец; б – цилиндрический стального образца

образец

Предел пропорциональности G_p(МПа):

G_p = Рр/Fo,

где Рр — нагрузка, при которой нарушена пропорциональность;

Fo- площадь поперечного сечения образца до разрыва.

Предел упругости G_е(МПа):

G_е = Ре/Fo,

где Ре — нагрузка при пределе упругости.

Предел текучести G_т(МПа):

G_т = Рт/Fo,

где Рт — нагрузка, при которой наблюдается текучесть (удлинение образца без увеличения нагрузки).

Предел прочности G_в(МПа) - условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца,

G_в = Рв/Fo,

где Рв — наибольшая нагрузка.

Определяют пластичность материала, характеризуемую относительным удлинением б (%) и относительным сужением ф (%) площади поперечного се­чения.

Относительное удлинение определяется по формуле:

где l1 — длина образца после разрыва;lо — длина образца до испы­тания.

Относительное сужение определяется по формуле:

где F1 — площадь сечения образца в месте разрыва.