Механические свойства

4.1. Твердость. Твердость – это способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела.

4.2. Прочность. Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению.

4.3. Вязкость. Вязкость - это способность материала сопротивляться ударным динамическим нагрузкам (ударам).

4.4. Пластичность. Пластичность - это способность материала сопротивляться деформации.

4.5. Выносливость. Выносливость - это способность материала сопротивляться усталости (усталостью называется разрушение металлов под действием повторных или знакопеременных нагрузок).

Блок-схема 2 «Классификация основных свойств »

Основные свойства металлов

Физические свойства

Технологические свойства

Механические свойства

Химические свойства

Цвет

Плотность

Плавление

Теплопроводность

Теплоемкость

Магнитные свойства

Электропроводность

Литейные свойства

Свариваемость

Ковкость

Обрабатываемость резанием

Твердость

Прочность

Вязкость

Пластичность

Коррозия Ме

Механические свойства.

Механические свойства – способность металла сопротивляться воздействию внешних сил, нагрузок. Поэтому при выборе материала необходимо, прежде всего, учитывать его основные механические свойства. Эти свойства определяют по результатам механических испытаний, при которых материал подвергают воздействию внешних сил (нагрузок).

Внешние силы (нагрузка) могут быть:

- статические – нагрузка подается медленно, плавно;

- динамические – нагрузка подается быстро, ударно;

- циклические– нагрузка подается повторно-переменно.

Нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напряжение– величина нагрузки, отнесенная к единице площади поперечного сечения испытываемого образца. Деформация – способность материала изменять свои формы и размеры под влиянием приложенных внешних сил (нагрузок). По направлению действия сил (нагрузок) возникают деформации растяжения, сжатия, изгиба, скручивания и среза. В практике, как правило, на деталь или изделие силы воздействуют не раздельно, а в комбинации друг с другом, в этом случае возникают сложные деформации.

Деформации могут быть: упругие и пластические.

Упругая деформация – после снятия нагрузки образец возвращается в свое первоначальное положение.

Пластическая деформация – после снятия нагрузки образец не возвращается в свое первоначальное положение.

Основными механическими свойствами являются:

1) Твердость. Твердость – способность металла сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела;

2) Прочность. Прочность – способность металла сопротивляться разрушению;

3) Вязкость. Вязкость – способность металла сопротивляться удару или воздействию ударных динамических нагрузок;

4) Пластичность. Пластичность - способность металла сопротивляться деформации.

5) Усталость. Усталость – способность металла сопротивляться воздействию повторно-переменных напряжений. В процессе усталости происходит постепенное накопление повреждений материала под воздействием повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению.

6) Выносливость. Выносливость – способность материала сопротивляться усталости. Предел выносливости – это максимальное напряжение, которое может выдержать металл без разрушения заданное число циклов нагружения. Предел выносливости определяется при изгибе и растяжении-сжатии.

Методы измерения твердости.

Метод определения твердости	Обозначен.	Формула	Индентер или наконечник	Толщина	Нагрузка	Примечания
Твердость по Бринеллю (Бринелль)	HB	HB=P/F₀	Ст. закал. шар. D: 2.5	>6 3-6 <3	P=KD² K=коэффиц. К=30 чер.Ме. К= 10цв. Ме. К=2,5антифр.	Р-нагрузка F₀- площадь отпечатка шарика D-диаметр шарика
Твердость по Роквеллу (Роквелл)	HRB HRC HRA		Ме. шар D=1.58 алмаз. конус. с < при вер.120⁰		100+900=1000Н 100+1400=1500Н 100+500=600Н	Р=Р₀+Р₁ Р₀=100Н-конст.
Твердость по Виккерсу (Виккерс)	HV	HV=1,85P/D²	Алмаз. пирам. с < при вер.136⁰		От 5 до 120 кгс.	Р-нагрузка D-среднее арифмети- ческое двух диагона- лей отпечатка алмаз- ной пирамиды
Микротвердость	H₀	H₀=1,85P/D²	Алмаз.пирам. с < при вер.136⁰		От 5 до 500 гс.

Методы измерения твердости

1. Что такое твердость?

2. Какие вы знаете методы измерения твердости?

3. Формула твердости по Бринеллю.

4. Формула твердости по Роквеллу.

5. Формула твердости по Виккерсу.

6. Формула для микротвердости.

7. Чему равна Нагрузка При измерении твердости по Бринеллю?

8. Чему равна Нагрузка При измерении твердости по Роквеллу?

9. Чему равна Нагрузка При измерении твердости по Виккерсу?

10. Чему равна нагрузка для микротвердости?

11. Идентеры, применяющиеся для измерения твердости по Бринеллю.

12. Идентеры, применяющиеся для измерения твердости по Роквеллу.

13. Идентеры, применяющиеся для измерения твердости по Виккерсу.

14. Индентеры, применяющиеся для микротвердости.

Ударная вязкость.

Ударной вязкостью называется способность металла сопротивляться ударной динамической нагрузки или способность материала выдерживать ударные нагрузки.

Ударная вязкость обозначается КС.

В связи с тем, что не бывает идеальной поверхности, на ней образуются сколы, язвы, микротрещины (нарушение сплошности поверхности), на образцах делают надрезы.

Таким образом, 3-я буква ударной вязкости обозначает вид надреза (рис. 2.1.)

Механические свойства - student2.ru

Рис.2.1. Образцы, применяемые для испытаний.

Где:

КС – ударная вязкость;

К – работа удара;

F₀ – площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

K=P(H-h)

Где:

К – работа удара;

Р – масса маятника;

Н – высота подъема маятника до удара;

h - высота подъема маятника после удара;

Механические свойства - student2.ru

Где:

К - работа удара;

Р - масса маятника;

L- длина оси маятника;

cosa - угол подъема маятника до удара (до излома образца);

cosβ - угол подъема после удара (после излома образца).

Механические свойства - student2.ru Маятниковый копер (рис. 2.2 ) представляет собой станину с двумя выступами, на которые укладывается образец. Сверху на образец опускается тяжелый маятник, который свободно качается вокруг оси, и разбивает этот образец. Маятник по инерции поднимается на определенную высоту. Маятник представляет собой закаленный диск с вырезом по середине, в котором имеется стальной закаленный нож.