Свойства металлов.

 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: цвет, плотность, температура плавления, электро- и теплопроводность, коэффициент температурного расширения.

Цвет большинство металлов имеют серебристо-белый, серебристо-серый с характерным металлическим блеском.

Плотность большинства тяжелых металлов превышает 7000кг/м, а плотность легких составляет не более 3000кг/м .

Температура плавления металлов строго определенная, однако меняется при добавке к нему других металлов. Большинство сплавов на основе железа имеют температуру плавления ниже, чем составляющие его компоненты.

. Все металлы хорошо проводят тепло и электричество.

При нагревании металлы увеличиваются в размерах, что характеризуется коэффициентами объемного и линейного расширения.

Это необходимо учитывать при их эксплуатации.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: прочность, твердость, ударная вязкость, ползучесть.

ПРОЧНОСТЬ - способность металла сопротивляться возникающим внутренним напряжениям под действием внешних сил, вызывающих растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

Для большинства металлов универсальным испытанием на прочность является растяжение, но для серого чугуна - на сжатие и изгиб.

При испытании металлов на растяжение различают предел упругости, предел текучести, предел прочности. Основным расчетным показателем для металлических конструкций является предел текучести.

 

 

Рис. 5.2. Диаграмма растяжения металлов.

 

σ_р = N_р /F_о - предел пропорциональности, то наибольшее напряжение, при котором деформация растет пропорционально нагрузке.

σ_s = N_s /F_s - предел текучести, то наименьшее напряжение,

при котором деформация растет без заметного увеличения нагруз-

ки.

σ_в = N_в /F_о - предел прочности, то напряжение, которое соот-

ветствует максимальной нагрузке, предшествующей разрушению об-

разца.

σ_к = N_к /F_о - истинный предел прочности, то напряжение, при

котором произошло разрушение образца при концентрации напряже-

ния в одной точке.

F_о - первоначальное сечение образца,мм² .

σ - напряжение,кгс/мм² (Н/м² ), 1кгс/мм² = 10 МПа.

l_о - длина образца первоначальная, мм.

l_r - длина образца после разрушения, мм.

∆ - абсолютное удлинение образца, равное ∆ = l_к – l_о , мм.

Е - относительное удлинение образца, равное Е = ∆ /l_о .

Испытание на изгиб проводится для листового металла толщиной не более 30 мм на прессе для определения его способности принимать заданный по размерам и форме изгиб. При этом на поверхности изгибаемого образца не должны появляться трещины, надрывы, расслоение или излом.

Испытанием на удар определяют хрупкость металла или его способность работать в условиях динамических нагрузок. Чем пластичнее металл, тем лучше он переносит ударные нагрузки. Испытание на удар производят на специальных маятниковых копрах, применяя стандартные образцы с надрезом. Удельная ударная вязкость

а_у = А_р /F, (5.1.)

 

где А - работа, затраченная на разрушение образца, Дж/м²;

F - площадь поперечного сечения образца в месте надреза,м².

УСТАЛОСТЬ определяется у металлов, работающих в условиях повторно-переменных растягивающих, изгибающих, крутящих, ударных и других нагрузок.

ПОЛЗУЧЕСТЬ металлов - это процесс увеличения деформации во времени при постоянном напряжении. Он начинается сразу после возникновения мгновенной деформации. Под действием длительно приложенной нагрузки может развиться значительная деформация металлической конструкции, а иногда и ее разрушение. Таким образом, ползучесть лимитирует длительность эксплуатации конструкций, работающих под постоянной нагрузкой, особенно в условиях повышенных температур.

ТВЕРДОСТЬ металла определяется противодействием вдавливанию в его поверхность твердого стального шарика ( метод Бринелля, НВ ), алмазного конуса ( метод Роквелла, HR ), алмазной призмы ( метод Виккерса, HV ). Чем выше твердость, тем меньше будет величина отпечатка на поверхности металла.

Числа твердости ( НВ, НR, HV ) вычисляются по эмпирическим формулам, которые приводятся в справочной литературе.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА - это пластичность, определяющая ковку, прокатку, волочение; резанье и сварка, определяющие способность металла подвергаться сварке и резанью; способность подвергаться термической и химико-термической обработке с целью улучшения механических свойств металлических изделий.