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.
| Методы определения твердости | Обозначен. | Формула | Индентер или наконечник | Толщина | Нагрузка | Примечания |
| Т 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=2,5антифрик ционных материалов | 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. Р – общая нагрузка Р0=100Н-конст Р1- дополнительная нагрузка | ||
| 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.)
Рис.2.1. Образцы, применяемые для испытаний.
КС= К/ Fo (МДж/м2)
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;
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).
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.
Методы определения твердости
Твердостью называется способность
Материалов сопротивляться внедрению
В него другого более твердого тела.
Ударная Вязкость
1. Что такое ударная вязкость?
2. Как обозначается ударная вязкость?
3. Какие образцы применяются для определения ударной вязкости?
4. Что обозначает 3-я буква в ударной вязкости?
5. Чему равна KC?
6. Чему равна работа удара K?
7. Почему cosβ-cosαα?
8. У какого образца наиболее жесткий концентратор напряжения ?
9. У какого образца максимальная KC и почему?
10. У какого образца минимальная ударная вязкость и почему?
11. Показать площадь поперечного сечения образца для KCT?
12. Какая размерность у KC?
13. Зачем делаем надрезы?