Реферат Курсовая Конспект
Механические свойства. - раздел Строительство, Немашиностроительных специальностей Твердость – Сопротивление Материала Проникновению В Его ...
|
Твердость – сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании. Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость. Наиболее распространены методы Бринелля, Роквелла и Виккерса (рис. 1.16).
Твердость по Бринеллю. Индентор - стальной закаленный шарик диаметром D 2,5, 5 и 10 мм, в зависимости от толщины изделия. Нагрузка Р меняется в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически не обработанной стали и чугуна – Р = 30 D2, литой бронзы и латуни – Р = 10 D2, алюминия и других очень мягких металлов – Р = 2,5 D2. Продолжительность выдержки: сталь, чугун – 10 с, латунь, бронза – 30 с. Полученный отпечаток измеряется в двух направлениях при помощи лупы Бринелля. Число твердости по Бринеллю (НВ) определяется как отношение приложенной нагрузки Р к площади сферической поверхности отпечатка F:
Временное сопротивление и число твердости по Бринеллю связаны между собой: для стали sв = 0,34 НВ, для алюминиевых сплавов sв = 0,35 НВ, для медных сплавов sв = 0,45 НВ.
Метод Роквелла. Индентор для мягких материалов (до НВ 230) - стальной шарик диаметром = 1,6 мм, для твердых – конус алмазный. Нагружение происходит в два этапа. Предварительная нагрузка P0 = 100 Н для плотного соприкосновения наконечника с образцом, затем – основная нагрузка Р1 . В течение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка: Р2 = P0 + Р1 . После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой P0. В зависимости от природы материала используют три шкалы твердости: при испытании алмазным конусом и нагрузке P1 = 1400 Н – шкала С, твердость обозначается HRC: при испытании алмазным конусом и нагрузке P1 = 500 Н – шкала А (HRA); при испытании стальным закаленным шариком и нагрузке P1 = 900 Н – шкала В (HRВ). Единица твердости по Роквеллу – безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0,02 мм.
Метод Виккерса. Твердость определяется по величине отпечатка индентора – алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136o (см., рис. 1.16,в). Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе. Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонких изделий, поверхностных слоев.
В некоторых случаях определяют микротвердость отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра). Измеряется при вдавливании алмазной пирамиды при нагрузке менее 2 Н. Размер отпечатка определяют под микроскопом, а затем по специальным таблицам пересчитывают на число твердости - отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.
Метод царапания (по Моосу). Десятибалльная шкала относительной твердости минералов предложена немецким ученым Ф. Моосом в 1811 году. Она состоит из 10 эталонов твердости: тальк – 1; гипс – 2; кальцит – 3; флюорит – 4; апатит – 5; ортоклаз – 6; кварц – 7; топаз – 8; корунд – 9; алмаз – 10. Относительная твердость определяется путем царапания эталоном поверхности испытываемого объекта. Например, эталон, имеющий твердость 5, царапает исследуемый образец. Образец оставляет след на поверхности другого эталона с твердостью 4. Твердость образца (минерала) примерно равна 4,5.
Динамический метод (по Шору). Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.
Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению. Испытания проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров. Образец устанавливают на опорах маятникового копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника, который поднимают на определенную высоту (рис. 1.17).
На разрушение образца затрачивается работа: А = Р∙(Н – h), где Р – вес маятника, Н – высота подъема маятника до удара, h – высота подъема маятника после удара. Ударная вязкость (an) определяется как отношение работы разрушения к площади поперечного сечения (F) в месте надреза: an = A / F. Испытания проводят на образцах с разными надрезами. По ГОСТу 9454–78 ударную вязкость обозначают KCV. KCU. KCT. Где KC – символ ударной вязкости, третий символ показывает вид надреза: острый (V), с радиусом закругления (U), трещина (Т). Значение КС сильно зависит от температуры. Для большинства конструкционных материалов существует пороговое значение температуры, при которой характер разрушения скачкообразно меняется: ниже – хрупкое разрушение (малая работа разрушения, склонность к образованию трещин); выше – вязкое разрушение (большая работа разрушения, трещины распространяются с трудом).
Хладоломкость – склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры. Хладоломкими являются железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемноцентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную кристаллические решетки.
Способы оценки вязкости. Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому (внезапному) разрушению. Проводят серийные испытания образцов при различных температурах и строят кривые ударная вязкость – температура, определяя порог хладоломкости – температурный интервал изменения характера разрушения. Чем ниже порог, тем менее чувствителен металл к концентраторам напряжений (резкие переходы, отверстия, риски) к скорости деформации.
Выносливость. Испытания на выносливость дают характеристики усталостной прочности. Усталость – разрушение материала при повторных знакопеременных напряжениях, величина которых не превышает предела текучести. Усталостная прочность – способность материала сопротивляться усталости. Предел выносливости – максимальное напряжение, выдерживаемое материалом за большое число циклов нагружения.
Живучесть - разность между числом циклов до полного разрушения и числом циклов до появления усталостной трещины.
Технологические свойства – характеризуют способность материала подвергаться разным способам холодной и горячей обработки.
Литейные свойства – способность материала к получению качественных отливок. Жидкотекучесть – характеризует способность расплавленного металла заполнять литейную форму. Усадка (линейная и объемная) – способность материала изменять размеры и объем в процессе затвердевания и охлаждения. Ликвация – неоднородность химического состава отливки по объему.
Способность материала к обработке давлением – изменение формы и размеров под влиянием внешних нагрузок без разрушения. Критерием годности является отсутствие дефектов после испытания.
Свариваемость – способность материала образовывать неразъемные соединения требуемого качества. Оценивается по качеству сварного шва.
Способность к обработке резанием. Характеризует способность материала поддаваться обработке различным режущим инструментом. Оценивается по стойкости инструмента и по качеству обработанного поверхностного слоя.
Эксплуатационные свойства – характеризуют способность материала работать в конкретных условиях.
Износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.
Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться действию агрессивных кислотных, щелочных сред.
Жаростойкость – это способность материала сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.
Жаропрочность – это способность материала сохранять свои свойства при высоких температурах.
Хладостойкость – способность материала сохранять пластические свойства при отрицательных температурах.
Антифрикционность – способность материалов образовывать прочные граничные слои, уменьшающие трение, а также легко (упруго или пластически) деформироваться или изнашиваться. Это способствует равномерному распределению нагрузки по поверхности соприкосновения (свойство прирабатываемости). К антифрикционности также относят микрогеометрическое строение поверхности (степень шероховатости или пористости) и способность материала "поглощать" твердые абразивные частицы, попавшие на поверхность трения, предохраняя тем самым детали от износа.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Томский политехнический университет...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Механические свойства.
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов