материаловедение. Новый текстовый документ (2). Какие основные характеристики механических свв определяют при испытании металлов на растяжение. Опишите их
 Скачать 36.28 Kb.
|
|
Какие основные характеристики механических св-в определяют при испытании металлов на растяжение. Опишите их. Испытания на растяжение. Прочность, упругость и пластичность определяются при испытании металлов на растяжение. Для проведения испытания изготовляют образцы, чаще круглые. По результатам испытаний на специальных машинах записывают диаграмму растяжения.(по оси абсцисс- удлинение в мм, по оси ординат- приложенная нагрузка). По этой диаграмме можно определить показатели прочности: предел текучести и предел прочности (временное сопротивление растяжению). При растяжении образца наступает момент, когда величина удлинения начинает расти быстрее величины усилия и линия на диаграмме изгибается. Склоняясь к горизонтальной линии- эту часть диаграммы растяжения называют площадкой текучести (АА1). А напряжение, соответствующее площадки текучести, называют пределом текучести. σт = Рт/ Fо или напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2%, называют условным пределом текучести σо,2 = Р0,2 / Fо. Измеряют в МПа. ОА- сохраняется пропорциональность между удлинением и нагрузкой. А1В-равномерная пластическая деформация. ВС- деформация шейки. Пределом прочности наз-ся напряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдержал образец во время испытания. Пред. прочности обозначается σв= Рмах/F0. Измеряют в МПа. 1)Прочность — способность металлов сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.2) Упругость — способность металлов восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузок, вызвавших их изменение. 3)Пластичность— способность металлов необратимо изменять свою форму и размеры, не разрушаясь под действием нагрузок. Противоположным свойством пластичности является хрупкость. Известно, что груз приложенный к металлическому стержню, вызывает в нем растягивающие напряжения, которые определяют как отношение нагрузки к площади поперечного сечения стержня σ = P/F, где σ — напряжение, Па; Р — нагрузка, Н; F— площадь поперечного сечения, м2. Сравнение прочности и упругости металлов проводят по величине предельных напряжений. Прочность обычно определяется пределом прочности, который равен отношению максимальной (наибольшей) нагрузки, вызвавшей разрушение стержня, к площади его первоначального поперечного сечения: σ В= Рmах / Fо где Рmах — максимальная нагрузка, Н; Fо — площадь первоначального поперечного сечения стержня, м2. Предел прочности, называемый также временным сопротивлением, — важнейшая характеристика. Если напряжения в изделии, конструкции или инструменте превзойдут предел прочности, то они разрушаются. Упругость оценивается пределом упругости, который равен отношению наибольшей нагрузки, не вызывающей остаточных деформаций стержня, к площади его первоначального поперечного сечения σуп = Руп/Fо, где Руп — наибольшая нагрузка, не вызывающая остаточных деформаций, Н. Если напряжения в деталях превзойдут предел упругости, то они изменят свою форму и размеры, что может иметь катастрофические последствия. Пластичность металлов характеризуется относительным удлинением и относительным поперечным сужением. Относительным удлинением называется отношение приращения длины стержня после разрыва к его первоначальной длине: ι - ι0 δ = ──────100 ι 0 где ι0 — первоначальная длина образца, мм; ι— длина образца после разрыва, мм; ι — ι0=۵ι — абсолютное удлинение, мм. Относительным сужением называется отношение уменьшения площади поперечного сечения стержня после разрыва к первоначальной площади его поперечного сечения: F0 - F Ψ = ────── 100 F0 где Fо — первоначальная площадь поперечного сечения стержня; F— площадь поперечного сечения стержня после разрыва, мм2; Fо—F = ۵F — абсолютное сужение, мм2. Чем больше значение относительного удлинения и сужения, тем пластичнее металл. У хрупких металлов эти величины незначительны или равны нулю. Хрупкость металла является отрицательным свойством, а пластичность положительным. Испытание металлов на растяжение проводят на разрывных машинах, которые обеспечивают приложение к образцам статических, т.е. постоянных или плавно возрастающих нагрузок. Хрупкие металлы (чугун, закаленная сталь и др.), работающие на изгиб, испытывают не только на растяжение, но и на изгиб. При этом определяют предел прочности на изгиб (σИЗГ) по соответствующим формулам. Испытания проводят на разрывных машинах, имеющих для этого специальные приспособления в виде двух опор, на которые укладывают образец. Посредине образца создают равномерно повышающуюся нагрузку до его разрушения. Предел прочности на изгиб — важнейшая характеристика металлов конструкций, работающих на изгиб. Испытанию на изгиб подвергают большинство судостроительных металлов. Обьясните сущность явления дендритной ликвации и методы её устранения. Дендритная ликвация происходит в пределах отдельных кристалликов как результат разной растворимости того или иного элемента в твёрдой фазе. Дендрит имеет древовидное строение, при котором отчетливо видны оси дендритов и междендритное пространство. При дендритной ликвации содержание элементов в теле дендрита и междендритном пространстве различное. Общеизвестно, что при кристаллизации сплавов с образованием твердого раствора химический состав кристаллов неодинаков с химическим составом жидкой фазы. Кристаллизация сплава происходит в интервале температур, и при этом химический состав обеих фаз переменен. Механизм кристаллизации при этом диффузионный, избирательный. Изменение составов жидкой и твердой фаз осуществляется за счет диффузионных процессов. При очень медленном охлаждении, что будет наибольшим приближением к равновесному процессу кристаллизации, состав кристаллов твердого раствора только в последний момент станет соответствовать исходному составу сплава. При этом каждое зерно твердого раствора по своему объему химически неоднородно. Такое отсутствие внутрикристаллической ликвации обусловлено достаточно полным протеканием диффузии атомов компонентов в решетке твердого раствора в процессе кристаллизации. В реальных условиях производства сплавов слитки (отливки) наиболее часто охлаждаются ускоренно. Тогда диффузионные процессы в твердом растворе не успевают выравнивать кристаллизацию компонентов по объему растущих зерен в соответствии с равновесной линией солидуса диаграммы состояния системы, и химический состав кристаллов оказывается по сечению неоднородным. Поскольку кристаллизация сплава происходит путем образования дендритов, и они имели химическую неоднородность, то зерна твердого раствора, возникшие на их основе, также окажутся неоднородными по составу. Центральные оси дендритов (зерна), кристаллизующиеся в первую очередь, будут содержать меди меньше, чем оси дендритов более высоких порядков и междуосные объемы, кристаллизующие позднее. Распределение второго, более тугоплавкого компонента Ni будет обратным, а именно: сердцевина дендритов и тем самым центральные участки зерен оказываются более обогащенными им по сравнению с периферийными участками. Сплав с внутрикристаллической ликвацией имеет пониженную пластичность и низкую стойкость против коррозии. Микроучастки сплава разного состава при обработке давлением в горячем состоянии (прокатка, прессование и др.) располагаются слоями, отчего возникает строчечная структура, обладающая, как известно, заметной анизотропией свойств. Внутрикристаллическая ликвация будет проявляться тем сильнее, чем больше различаются химические составы жидкой и твердой фаз, т. е. чем больше расстояние до горизонтали между линиями ликвидуса и солидус диаграммы состояния системы. Естественно, что степень развития внутрикристаллической ликвации также сильно зависит от скорости охлаждения. Увеличение скорости охлаждения повышает переохлаждение сплава в процессе его кристаллизации и замедляет диффузионные процессы, особенно в кристаллах твердого раствора. Следовательно, чем быстрее охлаждается сплав, тем более развита в нем внутрикристаллическая ликвация. Однако замечено, что в некоторых сплавах при очень высоких скоростях охлаждения внутрикристаллическая ликвация ослабляется. Это явление объясняется тем, что в этих условиях диффузионный (избирательный) механизм кристаллизации постепенно заменяется беpдиффузионным, когда растущие кристаллы присоединяют к себе все атомы компонентов из жидкой фазы окружающей кристалл. Тогда химический состав кристаллов по всему своему объему оказывается равным химическому составу жидкой фазы и, следовательно, ликвация отсутствует. Для уменьшения внутрикристаллической ликвации сплавы в виде слитков или отливок подвергают диффузионному отжигу (гомогенизации). Металл нагревают до возможно высокой температуры, чтобы только не допустить оплавления, и выдерживают длительное время. При этом в неоднородных по химическому составу зернах твердого раствора дополнительно развиваются процессы диффузии, в результате чего выравнивается их химический состав. Требуется произвести поверхностное упрочнение изделия из стали 15.Назначьте вид об-ки,опишите технологию;происходящие в стали превращения,структуру и св-ва поверхности и сердцевины изделия. Для получения необходимого комплекса эксплуатационных свойств (высокая износостойкость поверхности при достаточно высокой усталостно-изгибочной прочности) сталь 15 подвергают цементации, закалке и последующему низкому отпуску. Цементация повышает не только поверхностную твердость, но, как правило, и прочность детали. Цементацией стали называется процесс диффузионного насыщения поверхности стальных изделий углеродом при нагревании в науглероживающей среде. Назначение цементации и последующей термической обработки – придать поверхностному слою высокую твердость и износостойкость. Эти свойства достигаются обогащением поверхностного слоя стали углеродом доэвтектоидной, эвтектоидной или заэвтектоидной концентрации и последующей термической обработкой, сообщающей поверхностному слою стальных изделий структуру мартенсита или мартенсита с карбидами и небольшим количеством остаточного аустенита. |