5.3. Технологические свойства

Свойства металлов и сплавов, которые характеризуют их способность подвергаться различным способам горячей и холодной обработки, называют технологическими. Они указывают, легко или трудно тем или иным способом изготовить деталь из данного материала. Основные технологические свойства — это механическая обрабатываемость, свариваемость, ковкость и литейные свойства.

Обрабатываемость металла резанием на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных,…) — одно из важнейших технологических свойств, т.к. при изготовлении деталей подавляющее большинство металлических заготовок, а также сварных узлов и конструкций подвергаются последующей механической обработке: резке, фрезерованию, проточке, сверлению, строганию, шлифованию и др.

Одни металлы требуют небольших усилий резания, при этом обеспечивается получение чистой и гладкой поверхности, другие же, имеющие высокую твердость, обрабатываются плохо. Очень вязкие металлы с низкой твердостью также плохо обрабатываются; поверхность получается шероховатой, с задирами. Улучшить обрабатываемость стали можно путем термической обработки, понижая или повышая ее твердость.

Свариваемость — способность металла образовывать при сварке плотный и ровный шов без трещин. В настоящее время современные технологии позволяют сварить практически все металлы, но в одних случаях хороший шов получить относительно просто, например, у низкоуглеродистых сталей, а в других случаях, чтобы сварка шва шла удовлетворительно, приходится принимать специальные меры, например, предварительный нагрев при сварке высокоуглеродистых сталей и чугунов.

Ковкость — способность металла деформироваться и принимать новую форму под влиянием внешних сил.

Литейные свойства определяют возможность изготовления из материала отливок. Чтобы из сплава можно было легко изготовить отливки, он должен обладать относительно низкой температурой плавления и хорошей жидкотекучестью, т. е. иметь высокую подвижность в жидком состоянии.

Существенно изменяется структура и, соответственно, свойства сплавов при различных видах их термической обработки (при закалке, отпуске и др.), хотя химический состав остается неизменным. Следовательно, управляя структурой, выбором различных технологий обработки, мы управляем свойствами металлов и сплавов.

Экологические показатели характеризуются негативным воздействием на природу и человека материалов на всех стадиях их жизненного цикла, начиная от производства и кончая утилизацией.

Абсолютно экологически чистых материалов нет, причем современные искусственные материалы при их достаточно хороших экологических показателях в период эксплуатации наиболее вредны на стадиях производства и утилизации.

Эксплуатационные свойства — обобщенный, результирующий показатель, характеризующий надежность и долговечность детали, изготовленной из этого материала.

5.4. Механические характеристики металлов и сплавов

Механическими характеристиками называются свойства, определяющие способность материала сопротивляться воздействию на него внешних сил. К таким свойствам относятся упругость, пластичность, прочность, твердость и др. Так, пружины и рессоры должны обладать высокой упругостью, нагруженные детали машин (валы, шатуны и др.) — сочетанием прочности и ударной вязкости, а инструменты — высокой твердостью и износостойкостью. При воздействии на деталь внешних сил она изменяет свою форму, т. е. деформируется.

Если к детали приложены сравнительно небольшие усилия, то после снятия нагрузки имевшая место деформация исчезает. Свойство материала принимать первоначальную форму после прекращения действия сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой деформацией.

Если к детали приложить сравнительно большие усилия, то после прекращения действия этих сил она не примет первоначальной формы, а так и останется растянутой или изогнутой. Такая деформация называется пластической, а способность материала деформироваться под действием внешних усилий — пластичностью.

Материалы, не способные к пластическим деформациям, считаются хрупкими. Такие материалы при большом нагружении или под действием удара разрушаются мгновенно, почти не изменяя своей формы. К хрупким материалам относятся стекло, чугуны, закаленные стали и др.

Прочность характеризуется максимальной нагрузкой, которую выдерживает материал, не разрушаясь.