Основными механическими свойствами металлов являются: прочность; пластичность; упругость; вязкость; твёрдость.

Прочность –способность тела (металла) сопротивляться деформации и разрушению.

Пластичность – способность тела (металла) к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности. Характеристики пластичности – относительное удлинение и относительное сужение.

Характеристики прочности и пластичности определяют в результате статического испытания на растяжение.

Упругость –способность тела (металла) к упругой деформации, т.е. способность металла тянуться без изменения формы и размеров и оставаться прежним после снятия нагрузки.

Вязкость –способность материала поглощать механическую энергию внешних сил за счёт пластической деформации.

Твёрдость –способность материала сопротивляться проникновению в него другого постороннего тела. Твёрдость характеризует сопротивление деформации.

.По показателям прочности, пластичности и т.д. производят сравнительную оценку различных материалов и сплавов, а так же контроль их качества при изготовлении изделий. Для определения конкретных величин показателей и проводят механические испытания материалов.

К методам определения механических свойств предъявляется ряд требований. Температурно-силовые условия должны быть по возможности приближены к служебным условиям работы материалов в машинах и конструкциях. Все методы механических испытаний строго регламентированы государственными стандартами (ГОСТ).

Технологические свойства.

Важная роль в обеспечении технологичности конструкций изделий принадлежит технологическим свойствам конструкционных материалов, основными из которых являются: свариваемость, паяемость, обрабатываемость давлением, обрабатываемость резанием, литейные свойства.

Свариваемость –это комплексная технологическая характеристика металлических материалов, зависящая от многих факторов. Металлический материал считается поддающимся сварке до установленной степени при данных процессах и для данной цели, когда сваркой достигается металлическая целостность при соответствующем технологическом процессе, когда свариваемые детали отвечают техническим требованиям, как в отношении их собственных качеств, так и в отношении их влияния на конструкцию, которую они образуют.

Паяемость –это свойство материала образовывать паяное соединение при заданном режиме пайки с требуемой прочностью, пластичностью, герметичностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью и т.д.

На паяемость оказывает влияние совокупность факторов, которые условно подразделяются на три группы: физико-химические, технологические, конструктивные.

Обрабатываемость металлов давлением –это способность металла принимать заданную форму и размеры без разрушения целостности после их пластического деформирования в определённых условиях под воздействием внешних сил.

В автомобилестроении находят широкое применение различные методы обработки металлов давлением: прокатка, ковка, объёмная и листовая штамповка, прессование, волочение.

Обрабатываемость металлов давлением при ковке называют ковкостью, при штамповке – штампуемостью, при прессовании – прессуемостью и т.д.

На обрабатываемость давлением влияют основные факторы:

- химический состав и структура металла;

- температурно-скоростные условия деформирования;

- схема напряжённого состояния металла.

Все факторы, приводящие к увеличению пластичности металла в исходном состоянии перед обработкой давлением и в процессе самой обработки, способствуют повышению обрабатываемости давлением.

Обрабатываемость металлов резанием –это способность металлов поддаваться обработке режущим инструментом. Обрабатываемость определяется такими параметрами как сопротивление резанию (сила резания, мощность), скорость резания, стойкость инструмента и качество обрабатываемой поверхности. Чем выше скорость резания при данной стойкости инструмента, тем меньше сила резания, выше точность и качество обрабатываемой поверхности, тем лучше обрабатываемость резанием. Скорость резания при определённой стойкости является надёжной характеристикой обрабатываемости.

Литейные свойства –это свойства обеспечивающие получение качественных фасонных отливок. Вся совокупность литейных свойств определяет технологичность сталей и сплавов, т.е. их способность формировать отливку в соответствии с комплексом предъявляемых к ней требований.

К числу важнейших литейных свойств относятся следующие: жидкотекучесть и заполняемость, усадка, усадочные раковины и пористость, трещиноустойчивость. Очень важным показателем для качественной оценки литейных свойств сталей и сплавов является их интервал затвердевания.

Жидкотекучесть (λ) – это способность жидкого металла (расплава) течь и заполнять полость формы. Жидкотекучесть сплавов в общем случае определяется, во-первых, физико-химическими и теплофизическими свойствами сплавов (вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплоёмкость, теплопроводность, теплота и интервал затвердевания); во-вторых, теплофизическими и гидродинамическими свойствами литейной формы (теплоаккумулирующая способность, смачиваемость сплавом стенок формы, характер течения металла в литниковой системе, газопроницаемость формы и т.д.) и, в-третьих, условиями заливки формы (гидростатический напор, температура и скорость заливки металла).

Жидкотекучесть (λ) определяется длиной пути, который проходит жидкий металл в стандартной технологической пробе. Измеряется в миллиметрах.

Заполняемость литейной формы – это свойство жидкого металла заполнять форму и давать после затвердевания отливки чёткий отпечаток рельефа поверхности формы. Заполняемость оценивается той частью спирального канала пробы на жидкотекучесть, которая имеет чёткое заполнение полости формы.

Усадкой называется уменьшение линейных размеров и объёма отливки, происходящее в жидком металле при его затвердевании и в твёрдом состоянии, т.е. в период между заполнением формы расплавом (жидким металлом) и охлаждением полностью затвердевшей отливки до температуры окружающей среды. Основу процесса усадки составляет термическое сжатие, на которое дополнительно накладывается изменение размеров отливки в результате фазовых и структурных превращений, а так же влияние изменения растворимости газов.

Усадочные раковины и пористость возникают в отливках в процессе уменьшения объёма металла в жидком состоянии при его затвердевании.

Усадочные раковины могут быть концентрированные, расположенные в виде локализованных пустот или рассеянные по всему сечению отливки в виде мелких и мельчайших пор, неразличимых невооружённым глазом (усадочная пористость). Усадочная пористость при интенсивном охлаждении отливок либо при направленном питании их тепловых узлов уменьшается за счёт увеличения центральной усадочной раковины. Характер усадочных явлений, происходящих в отливке, в большой степени зависит от температурного интервала затвердевания сплава. Сплавы с большим температурным интервалом затвердевания дают большую величину усадочной пористости по сравнению со сплавами, имеющими узкий интервал затвердевания.

В температурном интервале хрупкости (ТИХ), верхней границей которого является температура начала линейной усадки, а нижней – температура солидус, все стали и сплавы обладают минимальной величиной пластичности, что при определённых условиях может приводить к образованию горячих кристаллизационных трещин в отливках

Трещиноустойчивость – способность сталей и сплавов сопротивляться образованию горячих трещин при затруднённой усадке в отливках.

Температурный интервал затвердевания (ΔТ) – находится путём определения критических температур затвердевания – температуры ликвидуса Т_л и температуры солидуса Т_с – по характерным перегибам на термических кривых затвердевания и охлаждения специальных цилиндрических отливок. В этом случае ΔТ = Т_л - Т_с.

При недостаточной пластичности материала его испытывают на сжатие, изгиб, перегиб, осадку, вытяжку, которые являются технологическими испытаниями.

В результате осевого сжатия образец укорачивается и увеличивает своё сечение. Таким образом, при сжатии измеряют те же характеристики, что и при растяжении, но с обратным знаком (укорочение вместо удлинения, увеличение сечения вместо его сужения). Сжатие цилиндрических образцов – один из наиболее «мягких» видов испытаний, поэтому целесообразно испытывать на сжатие чугун и другие хрупкие литые материалы.

Испытание на изгиб заключается в деформировании образца, лежащего на двух опорах, двумя симметрично приложенными сосредоточенными нагрузками.

Испытание на перегиб заключается в многократном перегибе на 90⁰ от исходного положения в одну и другую сторону образца прямоугольного сечения, закреплённого на зажимах прибора. Ширина образца равна 20⁺⁵ мм. По достижению заданного числа перегибов не должно быть трещин.

Испытание на осадку – это осадка образца под действием сжимающего усилия вдоль его оси при нормальной или повышенной температуре и служит для определения способности металла выдерживать заданную относительную степень деформации, а так же для выявления поверхностных дефектов. Образец считается выдержавшим испытание, если после достижения заданной степени деформации на нём не наблюдается раскрывшихся трещин, закатов, надрывов.

Испытание на выдавливание – заключается во вдавливании сферического пуансона в образец, зажатый под действием усилия прижима между матрицей и прижатым кольцом, до начала образования на выдавливаемой поверхности сквозной трещины и определения глубины лунки.

В зависимости от характера напряжённого состояния, создаваемого в испытуемом материале, и условий его нагружения различают несколько видов механических испытаний:

1). Статические – кратковременные однократные нагружения на одноосное растяжение-сжатие, твёрдость, изгиб, кручение.