Московский Государственный Технический Университет

имени Н.Э.Баумана

Калужский филиал

Е.В.Акулиничев, Л.А.Московских, Ю.Г.Головачева

Методическое указание к лабораторной работе по курсу «Материаловедение».

Механические свойства металлов и сплавов. Методы определения твёрдости металлов и сплавов.

Калуга 2007 г.

УДК 669.01

ББК 30.3

А44

Данное методическое указание издается в соответствии с учебным планом специальностей:

150202, 151001, 151002, 151003, 140503, 150802, 190205, 110301, 160403, 210104.

Методической комиссией Калужского филиала

протоколом № ______ от ___________

председатель методической

____________________ комиссии Максимов А.В.

Методической комиссией факультета ЭИУК

протоколом № ______ от ___________

декан факультета

____________________ Адкин М.Ю.

Указание рассмотрено и одобрено кафедрой «Материаловедения»

протоколом № ______ от ___________

д.т.н.,проф., зав.кафедрой

____________________ Косушкин В.Г.

Рецензент д.т.н., профессор

____________________ Шаталов В.К.

Авторы: ____________________ ст.препод. Акулиничев Е.В.

____________________ к.х.н., доц. Московских Л.А.

____________________ ассистент Головачева Ю.Г.

Аннотация.

В методическом указании рассмотрены основные механические свойства металлов и сплавов и способы их определения. Указание рекомендуется для всех студентов, изучающих курс «Материаловедение».

© Акулиничев Е.В., Московских Л.А.,

Головачёва Ю.Г.,2007

© Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007

Лабораторная работа №1. Введение

Механические свойства - прочность, пластичность, упругость, вязкость, твердость, хрупкость - являются основными характеристиками конструкционных материалов, т.к. отражают способность материала (детали) сопротивляться воздействию внешних механических сил (нагрузок). Механические свойства определяют и технологичность материалов при обработке давлением, резанием и др.

Прочность - это способность материала сопротивляться деформации и разрушению под действием внешних нагрузок. Чем выше прочность материала, тем меньше могут быть рабочие сечения детали, тем больше экономия металла. Следует учитывать и конкретные условия эксплуатации детали, т.к. конструктивная прочность (проявляющаяся в эксплуатации) зависит не только от природы материала, т.е. сил межатомного взаимодействия, но и от вида напряженного состояния, окружающей среды, температурно-скоростных условий приложения и величины нагрузки и т.д. К тому же одновременно с ростом прочности материала зачастую повышается его хрупкость и чувствительность к концентраторам напряжения.

Важной практической характеристикой конструкционного материала является удельная прочность – отношение предела прочности материала к его плотности. Благодаря низкой плотности сплавам титана и алюминия может быть отдано предпочтение перед многими сталями в авиационной, ракетной технике и др.

Пластичность - это способность материала остаточно, не разрушаясь, изменять свою форму и размеры, под действием внешних сил.

Вязкость - способность материала, пластически деформируясь необратимо поглощать энергию внешних сил. Зная вязкость можно оценить склонность материала к переходу в хрупкое состояние.

Упругость - свойство твердого тела восстанавливать свою форму и объем после снятия нагрузки, вызвавшей деформацию. В конструкциях упругость проявляет себя в жесткости - способности сопротивляться деформации. Жесткость является одной из важнейших практических характеристик, которая позволяет рассчитать деформацию детали (конструкции) с учетом согласованности деформации ее отдельных элементов под действием рабочей нагрузки. Жесткость конструкции определяется модулем упругости материала при растяжении,(либо модулем упругости при сдвиге), ее формой и размерами. Металлы обладают сравнительно высокой жесткостью, а пластмассы, даже армированные стеклопластики, имеют низкие значения и и их применение для изготовления конструкций большого размера ограничено.

Твердость - способность материала сопротивляться упругой и пластической деформации или разрушению при местных контактных воздействиях со стороны другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела (индентора) определенной формы и размера. Как видно из определения, оно отражает не физический смысл понятия, а основные методы испытания. Выработка общего определения твердости как механического свойства затруднена разнообразием методов определения твердости и разным физическим смыслом чисел твердости. В разных методах и при разных условиях проведения испытаний числа твердости могут характеризовать: упругие свойства, сопротивление малым или большим пластическим деформациям, сопротивление материала разрушению.

Хрупкость - способность материала разрушаться под действием внешних сил практически без пластической деформации.

Определяют механические свойства материалов при проведении испытаний в исследовательских и заводских лабораториях при статическом или динамическом нагружении, при циклическом приложении нагрузки и др.