5. Относительное удлинение

Относительное удлинение - величина, показывающая на сколько процентов удлиняется материал, прежде чем разорвется. Измеряется в процентах.

Некоторые металлы можно довольно сильно вытягивать, причем одни больше, а другие меньше. Например, при значении показателя 100%, материал выдерживает двукратное удлинение до разрыва.

Относительное удлинение после разрыва характеризует пластичность материала. В зависимости от величины этого удлинения материалы делят на пластичные и хрупкие. Для первых можно условно принять , а для вторых — К пластичным материалам относятся малоуглеродистая сталь, медь, свинец и др., а к хрупким — закаленная сталь, чугун, стекло, камень, бетон и др. Например, для углеродистой стали марки Ст.2 относительное удлинение после разрыва .

или ,

где ε – относительное удлинение тела (%); Δl – абсолютное удлинение тела (м); l₀ –начальная длина тела (м).

6. Oтносительное сужение

Относительным сужением называется отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения в шейке на первоначальную площадь и выражается в процентах от начальной площади поперечного сечения:

Чем больше относительное сужение после разрыва, тем пластичнее материал.

7. Ударная вязкость

Ударная вязкость — способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки.

Основным отличием ударных нагрузок от испытаний на растяжение-сжатие или изгиб является гораздо более высокая скорость выделения энергии. Таким образом, ударная вязкость характеризует способность материала к быстрому поглощению энергии.

Обычно оценивается работа до разрушения или разрыва испытываемого образца при ударной нагрузке, отнесённой к площади его сечения в месте приложения нагрузки. Выражается в Дж/м2 или в кДж/м2

3. Область компромисса

Область компромиссов – это область, в которой улучшение качества решения по одним локальным критериям приводит к ухудшению качества решения по другим. Выделение области компромисса сужает область возможных решений. Этот выбор осуществляется субъективно.

Вывод

После изучения литературы и построения соответствующих графиков, можно сделать следующие выводы по влиянию элементов на определенные характеристики материалов:

Углерод является основным химическим элементом, определяющим свойства стали. С увеличением в стали содержания углерода возрастают твердость, временное сопротивление разрыву, предел текучести, но вместе с тем, снижается пластичность стали (уменьшается показатель относительного удлинения), понижается ударная вязкость и ухудшается свариваемость.

Марганец, являющийся неизбежной примесью в стали, широко применяется в качестве легирующего элемента. Марганец ослабляет вредное влияние серы, повышает прочность, твердость и режущие свойства стали.

Кремний, так же как и марганец, увеличивает твердость стали и повышает предел текучести при растяжении. Кремний ухудшает свариваемость стали.

Хром применяется как легирующий элемент. Введение его в сталь увеличивает ее прочность и твердость, повышает стойкость на истирание. Сталь, содержащая значительное количество хрома, становится нержавеющей и жаростойкой.

Никель применяется при выплавке низколегированной и легированной стали, в которой содержание его достигает 5%. Каждый процент никеля до 5%, добавленный в углеродистую сталь, увеличивает предел текучести и временное сопротивление разрыву при растяжении на 3—4 кг/мм2. Сталь, содержащая никель, сохраняет высокие значения ударной вязкости при отрицательной температуре.

Из никелевой стали изготовляют шестерни, диски и лопатки турбин, паровозные детали, коленчатые валы, оси, шатуны и др.

Сера и фосфор являются вредными примесями в стали. Сера понижает пластичность, прочность и сопротивление истиранию. Сталь с повышенным содержанием серы обладает свойством красноломкости, т. е. способностью при температуре красного каления проявлять пониженную прочность и вязкость. Поэтому во время ковки она дает трещины. При сварке стали со значительным содержанием серы в сварных швах и в прилегающих к ним участках металла могут образоваться так называемые горячие трещины, что снижает прочность конструкции. Поэтому содержание серы в стали, применяемой для изготовления сварных конструкций, не должно превышать 0,055%.