Курсовая работа. Курсовая работа 3 курс. 1 Физические свойства металлов и сплавов 4 2 Химические свойства металлов и сплавов 9 1 Взаимодействие с простыми веществами 9
 Скачать 72.77 Kb.
|
3 Механические свойства металлов и сплавовК основным механическим свойствам металлов относятся прочность, вязкость, пластичность, твердость, выносливость, ползучесть, износостойкость. Они являются главными характеристиками металла или сплава. Изменения размеров и формы, происходящие в твердом теле под действием внешних сил, называются деформациями, а процесс, их вызывающий, деформированием. Деформации, исчезающие при разгрузке, называются упругими, а не исчезающие после снятия нагрузки остаточными или пластическими. Напряжением называется величина внутренних сил, возникающих в твердом теле под влиянием внешних сил. Под прочностью материала понимают его способность сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. О прочности судят по характеристикам механических свойств, которые получают при механических испытаниях. К статическим испытаниям на прочность относятся растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вдавливание. К динамическим относятся испытания на ударную вязкость, выносливость и износостойкость. Эластичностью называется способность материалов упруго деформироваться, а пластичностью способность пластически деформироваться без разрушения. Вязкость это свойство материала, которое определяет его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Материалы должны быть одновременно прочными и пластичными. Твердость это способность материала сопротивляться проникновению в него других тел. Выносливость это способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных нагрузок 28. Износостойкость это способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения. Ползучесть это способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться (ползти) при постоянном напряжении (особенно при высоких температурах). Приведу пример поведения металла (отожженной стали) при испытании на растяжение. При увеличении нагрузки в металле сначала развиваются процессы упругой деформации, удлинение образца при этом незначительно. Затем наблюдается пластическое течение металла без повышения напряжения, этот период называется текучестью. Напряжение, при котором продолжается деформация образца без заметного увеличения нагрузки, называют пределом текучести. При дальнейшем повышении нагрузки происходит развитие в металле процессов наклепа (упрочнения под нагрузкой). Наибольшее напряжение, предшествующее разрушению образца, называют пределом прочности при растяжении. Напряженное состояние это состояние тела, находящегося под действием уравновешенных сил, при установившемся упругом равновесии всех его частиц. Остаточные напряжения это напряжения, остающиеся в теле, после прекращения действия внешних сил, или возникающие при быстром нагревании и охлаждении, если линейное расширение или усадка слоев металла и частей тела происходит неравномерно 25. 4 Технологические и эксплуатационные свойства металлов и сплавов4.1 Технологические свойстваПри разработке и создании различных изделий особое внимание уделяется технологическим свойствам материалов из которых изготавливаются эти изделия. Технологические свойства определяют пригодность материала для изготовления из него детали тем или иным способом. К числу этих свойств относятся: Обрабатываемость резанием способность металла изменять свою форму под действием режущего инструмента (резца, фрезы, сверла и т. д.) при различных операциях механической обработки (обтачивании, фрезеровании, сверлении). Ковкость (деформируемость) возможность менять форму изделия в горячем состоянии или при нормальной температуре под воздействием давления. Свариваемость способность металлов образовывать прочные соединения при нагреве свариваемых частей до расплавленного или до пластичного состояния. Хорошей свариваемостью обладают стали с низким содержанием углерода. Плохо свариваются чугун, медные и алюминиевые сплавы. Жидкотекучесть (литейность) способность металла в расплавленном состоянии заполнять литейную форму, без оставления пустот. Металл должен обладать способностью давать отливки с резко очерченными контурами, т. е. иметь хорошую литейность. При недостаточной литейности форма заполняется не полностью и в тонких сечениях отливки образуются недоливы. Повышение температуры заливки улучшает жидкотекучесть сплавов 19. Величину жидкотекучести определяют по технологической пробе, т. е. по длине спирального канала, заполненного металлом в контрольной форме. Чем больше жидкотекучесть сплава, тем большей длины участок спирали он заполнит до затвердевания. Усадка сокращение объема расплавленного металла при его застывании и охлаждении до комнатной температуры по сравнению с размерами модели, по которой она была отформована. Соответствующее изменение линейных размеров, выраженное в процентах, называется линейной усадкой. Ликвация свойство сплавов образовывать при охлаждении и кристаллизации отливки с неоднородным химическим составом. Это объясняется тем, что сплав в форме охлаждается неравномерно. Чем больше разница в температуре внешних и внутренних частей отливки при ее охлаждении, тем больше компонентов, плавящихся при более низкой температуре, скапливается в середине сечения. Различают два вида ликвации: внутрикристаллическая ликвация характерна для фасонных отливок, изготовляемых из сплавов, образующих твердые растворы. В большинстве случаев скорость затвердевания отливки превышает скорость диффузии, которая необходима для выравнивания химического состава. Последнее является основной причиной развития внутрикристаллической ликвации в отливках. зональная ликвация наблюдается в толстостенных отливках, слитках, которые медленно охлаждаются в формах. Зональная ликвация может происходить по двум основным причинам: в связи с расслоением жидкого сплава из-за различной плотности, которое происходит при недостаточном перемешивании сплава при плавке и заливке, или при выпадении из жидкого сплава легких и тяжелых кристаллизующихся фаз. Прокаливаемость способность улучшения различных свойств металла путем закалки на различную глубину. Все эти технологические свойства металлов и сплавов в комплексе и определяют дальнейшую сферу их применения. Сталь наряду с бетонами главнейший конструкционный материал. Широкому использованию сталь обязана высоким физико-механическим и технологическим свойствам. Одним из самых широко используемых технологических свойств стали является ее хорошая свариваемость. При нагреве сталь постепенно размягчается, а при температуре 1300-1400 ℃ становится тестообразной. Если два куска стали, нагретых до тестообразного состояния, сложить вместе и сжать под прессом или молотом, то они соединятся в одно целое. Другим свойством стали является ее хорошая прокаливаемость. Сталь, нагретая до температуры 750-900 ℃ (температура нагрева зависит от состава стали) и быстро охлажденная в воде или масле, становится более твердой и хрупкой. Процесс, сопровождающийся изменением структуры (т. е. строения) стали, называется закалкой 27. |