Proprietățile mecanice ale materialelor

Înainte de a putea utiliza una sau alte lucruri de care aveți nevoie să știți proprietățile și comportamentul său. Când proiectantul proiectează o punte de oțel sau fuselajului a unui aliaj de aluminiu, se utilizează datele cunoscute pe puterea acestui metal, care sunt prezentate în tabele. Pe baza acestor date, proiectantul calculeaza ce elemente trebuie să aibă o grosime de a rezista la sarcinile de proiectare prevăzute.

PROPRIETĂȚI CLASIFICARE de metale si aliaje

1. Proprietățile fizice ale metalelor și aliajelor sunt determinate de culoarea, greutatea specifică, densitatea, punctul de topire, dilatarea termică, conductivitate termică și electrică „, precum și magnetic.
2. Proprietățile chimice ale metalului trebuie să includă capacitatea lor de a rezista la acțiunea chimică sau electrochimică a diferitelor medii (coroziune) la temperaturi normale și mari.
3. Proprietățile mecanice ale metalelor și aliajelor este setul de proprietăți care caracterizează capacitatea materialului de a rezista efectelor forțelor externe (încărcări).
4. Proprietățile tehnologice ale metalelor și aliajelor caracterizate prin capacitatea lor de a rezista la diferite metode de lucru la cald și la rece.

Proprietăți mecanice - caracterizează un anumit comportament al materialului sub influența sarcini externe. Variază în funcție de natura sarcinii.

proprietăți de rezistență (rezistență, duritate, elasticitate) - proprietatea de a rezista influențelor externe

Proprietățile plastice (plasticitate) - abilitatea de a schimba dimensiunea și forma fără a se rupe

statică (sarcină se schimbă încet și lin crește sau rămâne constant pentru o lungă perioadă de timp);

  • Dinamice (sarcina crește la o rată mai mare);

  • ciclic (încărcare variază în timp).

    Testele mecanice, în funcție de natura modificării și timpul pașilor de sarcină sunt împărțite în statică dinamică, oboseală (ciclic).

    Metodele de determinare a proprietăților mecanice


    • 1 METALE teste statice

    1.1 încercare la tracțiune la temperatura camerei.

    Testele efectuate pe masina de testare la tracțiune, materialul este expus la o sarcină de creștere treptată.
    Probele anumită secțiune încărcate treptat în direcția longitudinală și astfel întinsă în lungime. Elongația este exprimat în procente din lungimea inițială specimen. Ca urmare a unei astfel de diagramă de testare a produs forță de tracțiune F alungire absolută a eșantionului care caracterizează comportarea sub sarcină din metal.

    Pentru caracteristicile mecanice specifice ale materialului, nu depind de mărimea eșantionului, diagrama de tracțiune construită în coordonate - tensiune de întindere () - alungire ().

    unde F - rezistența la tracțiune, H;
    F0 - proba inițială aria secțiunii transversale în mm 2;
    - alungire absolută, mm;
    0 - lungimea calculată a specimenului înainte de test, mm.

    Diagrama - diferă de diagrama F - doar în scară.


    La sarcini mici, tulpina reziduală nu se produce, iar proba după îndepărtarea sarcinii ia lungimea inițială - se comportă elastic. În domeniul de deformare elastică este proporțională cu sarcina de deformare:

    unde E - coeficientul de proporționalitate, modulul lui Young, MPa.

    Prăvăliș creșterii este definit ca fiind raportul dintre stres la tulpina. Coeficientul E este grafic tg și caracterizează proprietățile elastice ale materialului.

    Atunci când o valoare de tensiune predeterminată cu creșterea modulului scade cantitatea de deformare elastică, adică crește materialul rigiditate. Prin urmare, modulul E este numit, de asemenea, modulul de rigiditate. Valoarea depinde de natura și variază puțin, cu schimbarea în compoziția sa, structura și prelucrarea termică.
    Dimensiunea modulului de elasticitate - MPa.

    Dacă tensiunea continuă să crească, iar materialul trece prin limita elastică a deformarea plastică se acumulează în eșantion. Acum, după îndepărtarea probei nu revine la lungimea inițială a sarcinii, și devine mai lung în corespondență cu acea porțiune, care este totală deformarea plastică. În primul rând, deformarea plastică este distribuit uniform pe parcursul zilelor nu eșantion, dar creșterea în continuare a stresului este concentrată într-o regiune. În acest moment, eșantionul începe să reducă (format „gât“) din secțiunea transversală scade rapid și. În cele din urmă, se produce dezastrul - integritatea materialului este rupt, proba a fost rupt.
    Curba de deformare vă permite să setați multe dintre cele mai importante caracteristici ale materialului:

    • limita proporțională (HRC) - tensiunea maximă la care deformarea este direct proporțională cu sarcina;
    • Limita elastică (0.05) - tensiune de referință corespunzătoare la apariția unei valori predeterminate a tulpinii reziduale (0,05%);
    • Randament stres fizic (t) - tensiune de referință care corespunde celei mai mici sarcină are loc atunci când deformarea epruvetei, fără a crește sarcina ( „pad fluidității“);
    • stres proof (0,2) -primenyaetsya în cazul în care nu există nici un „platou randament. „0.2“ - tensiune convențională la care o deformare reziduală atinge valori de 0,2%.

    Cu încărcare suplimentară, creșterile de deformare plastică distribuită mai uniform pe tot volumul probei. La punctul PB. încărcare atinge o valoare maximă.

    • rezistența la tracțiune (rezistența la tracțiune) (B) - tensiune condițional corespunzătoare celei mai înalte sarcină a rezistat de probă.

    ductilitate metalice caracterizate prin următoarele cantități:
    Alungire - raportul dintre lungimea eșantionului după creștere fractură la lungimea gabaritul original.

    Contracția - raportul de demultiplicare a mai mare secțiune transversală (la discontinuitatea) la suprafața secțiunii transversale originale.

    1.2 Determinarea durității.
    Duritate - rezistența materialului la vârful de deformare plastică indentare.
    Amploarea durității poate fi evaluată pe baza proprietăților de rezistență ale materialelor fără a produce testarea la tracțiune.
    Duritatea materialelor este strâns legată de prelucrabilitate și durabilitatea acestora.
    La determinarea durității sarcinilor externe sunt transmise modelul indentare în suprafața vârfului tare ca o minge, con, piramidă.
    Metode de măsurare a durității utilizate pe scară largă datorită rapidității și simplitatea, portabilitatea echipamentului, precum și posibilitatea de a efectua teste pe piese finite, fără a le distruge.

    1.2.1. Metoda Brinell.

    Bazat pe suprafața indentare a materialului de testat în bilă din oțel călit cu diametrul D de sarcina F. După îndepărtarea sarcinii pe suprafața probei, semifabricatul sau piesa de prelucrat rămâne o amprentă având forma unui segment sferic. Cu cât metalul, cea mai mică amprenta

    unde F - forța de presare, N (kgf);
    F - suprafața adâncitură (segment sferic), mm2.

    Ball Diametrul D = 10; 5; 2.5 (mm) este selectat în funcție de grosimea produsului. Determinarea HB depuse măsurători mai fiabile și mai ușor. Diametrul indentare este măsurată printr-un microscop de măsurare. (HB - o bilă de oțel, HBW - minge de carbură de cimentate, D = 10 mm, P = 3,000 kgf, t = 10 sec /

    Pentru a accelera și de a simplifica testarea, un tabel, în funcție de diametrul de duritate indentare. Instrumentul nu este potrivit pentru testarea metalelor Brinell cu o duritate mai sus NV450 evita erorile datorate deformării balonului.
    duritatea Brinell a fost măsurată de Tina TS - duritatea cu vârful bilei.
    B între rezistență și numărul de duritate HB pentru diferite metale este instalat următoarea relație aproximativă:
    Oțel B 3,4 HB
    pentru alaun. aliaje B W, 5NV
    Pentru aliaje de cupru B 4,5 HB

    1.2.2. scara Rockwell.

    Duritatea la indentare sau con cu preîncarcă. În funcție de duritatea materialului folosit piciorușele 2 tipuri: bile de oțel de 1,6 mm pentru testarea metalelor cu duritate mică și medie
    o încărcătură totală de 100 kgf (scara B), și con de diamant, cu un unghi la vârf de 120 0 pentru a testa solide cu o încărcătură totală de 150 kgf (interval C) și la o sarcină totală de 60 kg (interval A). Valoarea durității Rockwell este determinată de adâncimea de penetrare în epruveta sub efectul sarcinii totale. Această adâncime este exprimată în unități arbitrare și descrie Rockwell duritate HR. Numărul de duritate este măsurată prin indicatorul cadran (cadran). Are 100 de divizii și 2 shkaly- negru și roșu. Fiecare diviziune a scalei corespunde unei unități de duritate. La testarea unui diamant capete de acuzare con sunt efectuate pe scara neagră și bila de oțel - roșu.

    denumiri EXEMPLU: HRA 20, HRB 56, HRC 40
    Dispozitiv de măsurare - TC (Cone Duritate).

    Rockwell număr de duritate se traduce la aproximativ Brinell număr de duritate cu ajutorul tabelelor speciale de traducere duritate.

    1.2.3. Încercarea de duritate Vickers.

    Încercarea de duritate în acest caz se face prin diamant indentare piramida cu patru laturi cu un unghi de 136 de grade între fețele opuse. Ca urmare a unei piramide presare diamant lasă amprenta probei test, care are o formă pătrată. Măsurat ambele amprente digitale diagonalele folosind un microscop, care este parte a dispozitivului Vickers.
    piramide durității amprentelor se determină prin împărțirea sarcinii P (kgf) de amprenta suprafață F (mm 2)

    De încărcare de 120 kg 5do.

    Datorită unghiului mare de la vârful piramidei crestate diagonală este suficient de mare chiar și cu o adâncime mică adâncitură care determină precizia și sensibilitatea metodei.
    Avantajul Vickers - posibilitatea de măsurare a durității, produse foarte subtiri, straturi moi, extra dure de suprafață (de exemplu, după carburare și decarburare m.).
    Dispozitivul TP - piramida Duritate.
    Până la 350-400 HB HB și valoarea HV HB egală de mai jos duritate mai mare decât HV

    2 ÎNCERCARE DINAMICĂ

    Părți de mașini în funcțiune sunt supuse nu numai la încărcare statică, dar, de asemenea, dinamic, și anume sarcina crește dramatic.

    Adesea rapid (fragil) distrugerea de 0,5 - 8 și viteza lentă a sunetului (vâscoasă) 0,18 sp. sunet.


    Metoda de determinare a durității.

    Vâscozitate - Capacitatea materialului de a absorbi energia mecanică a forțelor externe, din cauza deformării plastice.

    Semnificația fizică a viscozității - caracteristica energie și este exprimată în unități de muncă. Pentru a distinge două tipuri principale de rupere fragilă și plastic (vâscos). Pentru ruperea casantă este caracteristic fracturii cristaline și pentru vascos - fractură fibros.
    Vâscozitatea metalelor și aliajelor este determinată de compoziția chimică, tratarea termică a acestora și alți factori interni.
    Odata cu aceasta, vâscozitatea depinde de condițiile în care metalul este în articol în timpul funcționării. În anumite condiții, cel de factori și același metal va fi într-o stare plastică, cu alte - va trece la starea casantă.

    rece numit fragilității tinde de metal pentru a deveni fragile la temperaturi scăzute.
    Pragul caracterizează rece friabilitatea efect scăderea temperaturii asupra tendinței materialului la rupere fragilă. Acesta este determinat de rezultatele impactului de testare a probelor cu crestătură la temperaturi de coborâre.
    La trecerea de la ruperea ductilă la ruperea casantă indică modificări în structura și o reducere dramatică a tenacității observată în intervalul de temperatură (tB - Tx) (valorile temperaturii la limita vâscoase și ruperii casante).
    Prag rece temperaturi fragilitate §i semnifica internat (tb - TH), unul sau t50 la care temperatura în fractură a eșantionului are 50% din componenta de fibre și valoarea FTC este redusă.

    t50 depinde de structura, temperatura de testare, crescatorii de stres. Cu cât mai mare rezistența la tracțiune, T50 mai mare. Metoda de estimare este de a determina duritatea vâscozitate.
    Rezistența la impact - lucrările privind cheltuit fractura de impact a probei. Acesta este definit ca raportul dintre energia de impact „, a petrecut la distrugerea probei la suprafața secțiunii transversale a eșantionului.
    Acest teste de impact asupra exemplarelor crestat pendul. Pentru a obține rezultate comparabile ale testelor efectuate pe probe de mai multe tipuri de standard de crestat o anumită formă. Eșantionul a fost montat pe suporturi copra crestate într-o direcție opusă a lamei de impact cu pendul, care se ridică la o anumită înălțime. Distrugerea lucrărilor eșantionului uzat

    unde P - masa pendulului kg;
    H, h - înălțimea ridicării pendulului.

    unde S - aria secțiunii transversale a eșantionului în concentrator loc de stres.

    Dimensiunea - J / cm2; KJ / m2
    Tenacitate denota KCU, KCV, PCC Letters COP - cod duritate, literele T, V, U - forma crestăturii.

    3 TESTELE fatigabilitate

    Testele la oboseală sunt efectuate pentru a determina comportarea metalelor sub povtornoperemennogo aplicării sarcinii. Astfel, există o rezistență mai mică decât în ​​testele statice. Oboseala eșecuri apar, de exemplu, automatizarea arcurilor și a altor părți ale modului de încărcare a mecanismelor cu came de funcționare - descărcare, tensiune, compresiune, arbori y transferul componentelor cuplului sunt supuse vibrațiilor. metal „gura“ pentru viața lui. Acest lucru se datorează faptului că, sub acțiunea unui număr mare de cicluri provine fața locului cele mai încărcate sau slăbite și dezvoltă fisuri și porțiunea de fractură la oboseală se formează.
    Oboseala eșec este fericit trăsături caracteristice. Este ca și cum în cazul în care dintr-o dată, fără semne exterioare vizibile ale tulpinii.
    Sub oboseala de metal realizează acumularea treptată a daunelor sub tensiuni de re-AC, ceea ce duce la o scădere de viață a produsului, formarea de fisuri și distrugere.
    Proprietatea de metale pentru a rezista la oboseala este numit rezistenta.
    Tensiunea maxima care poate rezista la un metal fără a rupe repetarea unui număr prestabilit de cicluri de sarcini alternante se numește limita de anduranță. testarea eșantioanelor de materiale utilizate la oboseală netede secțiuni transversale circulare sau pătrate. Testele efectuate prin îndoire, întindere, compresiune sau torsiune. Testele efectuate pe eșantioane din seria (10-15). Datele obținute sunt construirea curba care este determinată pe baza limitei de rezistență a unui număr prestabilit de cicluri (pentru oțel N = 10). Limita oboseală determinată în condiții standard (ciclu echilibrat, temperatura normală, nici un mediu agresiv etc.) denota -1. Dimensiunea limitei de rezistență - MPa. Limita de anduranță depinde în mod esențial de calitatea suprafeței. Între limita de anduranță și rezistența la tracțiune există o relație: -1 = 0,6 B
    Există aproximativ 2 specii curbe de oboseala:

    • cu curbele porțiunii orizontale tipice oțelurilor la temperaturi scăzute;
    • Curbele fără caracteristică porțiune orizontală pentru aliaje neferoase, precum și pentru toate materialele care funcționează la temperaturi ridicate sau într-un mediu coroziv.

    Eficiența materialului se caracterizează prin următoarele criterii, în funcțiune:

    1. Criterii Strength - B. 0,2, E, HB, HRB - defini greutate tensiuni de funcționare permise și dimensiuni;
    2. Criterii de fiabilitate -. . KCV t50 - capacitatea de a menține proprietățile dorite în timpul funcționării;
    3. Criteriile de durabilitate - -1 - capacitatea de a opera în condiții specificate de timp predeterminate.

    Toate întrebările, comentariile pot fi trimise prin intermediul modulului de feedback. Vă rugăm să raportați bug-uri și inexactități. Vă mulțumim anticipat. Am înapoi acasă

    502 Bad Gateway