Материаловедение и технология конструкционных
материалов
Подготовка к лабораторной работе 2
Свойства материалов
16 марта 2018 г.
Истина — это то, чтоупрощаетмир, ането, чтосоздаетхаос, этоязык, выделяющийизмногообразияобщее
Антуан де Сент Экзюпери
www.chemdm.ru
Основные определения
Свойство–качественная или количественная отличительная
характеристика материала, определяющаяего общностьилиразличиесдругимиматериалами ипроявляющаясявовзаимодействиис окружающейсредойилидругимиматериалами
дисперсность
состав
структура
свойства
2
www.chemdm.ru
Классификация свойств
свойства
функциональные технологические стоимостные
механические |
технологичность |
экономическая |
физические |
изготовления изделий |
целесообразность |
химические |
из данного материала |
(оптовая цена) |
… |
(обрабатываемость) |
|
3
www.chemdm.ru
Классификация свойств
механические
упругость
пластичность хрупкость …
…
Функциональные свойства
|
физические |
химические |
|
… |
водостойкость |
теплофизические гидрофизические |
кислотостойкость |
|
теплопроводность |
водопоглощение |
щелочестойкость |
теплоёмкость |
водопроницаемость |
коррозионная стойкость |
теплостойкость |
… |
… |
…
4
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Механические свойства
прочность упругость пластичность жёсткость |
твёрдость |
Модуль упругости Временное сопротивление Пределы:
пропорциональностиупругоститекучести
прочности
Физические свойства
плотность
пористость
вязкость
шероховатость стойкость к истиранию
5
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Деформация — нарушение взаимного расположения множества частиц материальной среды под действием приложенных сил (внешних или внутренних), котороеприводиткизменениюформыи размеровтелаивызываетизменениесилвзаимодействиямежду структурнымиединицами, чтообуславливаетвозникновение
напряжений
Упругая |
Упруго пластическая |
Пластическая |
F |
F |
F |
Вязкоупругая (t) |
|
|
Скольжение Двойникование |
||||||||||||||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжения |
|
Временные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Остаточные (внутренние) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
F |
S |
|
Тепловые (термические) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Структурные (фазовые) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S
6 |
Спайный скол кристалла антимонита |
|
www.chemdm.ru |
||
(В.А.Слётов) |
Механические свойства материалов
Разрушение— ослабление взаимосвязи между структурными единицами тела приводящее к нарушению сплошности структуры
Хрупкое 
Пластическое (без деформации) (с деформацией)
Прочность— способность материалов сопротивляться разрушению,
происходящемуврезультатедействиявнешнихмеханическихсил
Прочность пластичных материалов— временное сопротивление и
предел прочности, определяемыеприрастяжении, изгибе, кручении Прочность хрупких материалов—пределпрочностиприсжатиииизгибе
Прочность эластичных материалов—пределпрочностиприрастяжении Значения пределов прочности зависят от: иопределяются:
— размераиформыобразца |
прочностьюсамого |
— времениискоростиприложениянагрузки |
слабогоучасткаобразца |
—температурыивлажностисреды
—методаиметодикипроведенияиспытаний
7
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Методы испытаний
кратковременное
нагружение
модуль упругости модуль сдвига коэффициент Пуассона временное сопротивление сопротивление срезу сопротивление сдвигу твёрдость разрывная длина пластичность ударная вязкость пределы
упругости
пропорциональности
текучести
прочности
переменные и |
искусственный |
|
длительные |
дефект |
|
нагрузки |
вязкость разрушения |
|
пределы |
||
критический коэффициент |
||
выносливости на базе |
||
интенсивности напряжений |
||
107–2 107 циклов |
при плоской деформации |
|
нагружения |
удельная работа образца с |
|
ползучести |
трещиной |
|
скорость роста трещины |
||
длительной прочности |
||
усталости |
||
|
Контроль качества материалов и продукции
износоустойчивость стойкость к истиранию вязкость долговечность
8
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Методы испытаний
статические |
динамические |
Постоянная или плавно |
Ударная |
возрастающая нагрузка |
(резко возрастающая) нагрузка |
растяжение |
ударныйизгиб |
сжатие |
|
твёрдость |
|
изгиб |
|
кручение |
|
9
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов |
b |
|
|||||||||
Растяжение |
|
l |
εпоперb = |
|
|
h |
|||||
εпрод = |
|
b |
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
l |
εпоперh = |
h |
|||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
F |
|
|
|
l |
b b |
h |
h |
l + l |
b |
|
|
h h h
F
Fвс
Fмах
Fт
Fупр
Fпц
0
Продольная и поперечные деформации
Схема растяжения стержня
|
|
C |
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ав |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l1
l
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
и |
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
точ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
д |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2
Диаграммарастяжения
пластичныхматериалов
|
|
|
μ= |
|
εпопер |
|
– коэффициентПуассона |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
H |
|
|
εпрод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= E |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
E – модуль упругости (Юнга), Па |
|
||||||||
|
|
|
характеризует способность материала |
|
|
|||||||
|
деформация |
сопротивляться внешним нагрузкам (его жёсткость) |
||||||||||
упругая |
F – предел пропорциональности F |
|
|
F |
||||||||
пц |
|
|
|
|
|
Fmax |
||||||
Е = tg = / |
|
|
F0.2 |
|
E |
|||||||
Fупр – пределупругости |
A |
A |
||||||||||
|
||||||||||||
l |
|
l |
Fт – пределтекучести |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||||||
3 |
|
|
F0.2 – условныйпределтекучести |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
Fвс – временноесопротивление |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Fmax – пределпрочности |
l0.2 |
|
l 0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
Относительныеудлинениеисужениепослеразрыва |
|
ДРХМ |
||||||||||
E
l
10
www.chemdm.ru