Реферат Курсовая Конспект
ДЕФОРМАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛО В - Конспект, раздел Охрана труда, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В СХЕМАХ-КОНСПЕКТАХ Деформацией Называется Изменение Размеров И Формы Тел А Под Действием...
|
Деформацией называется изменение размеров и формы тел а под действием приложенных сил либо внешних, либо возникающими при различных физико-механических процессах, проходящих в самом теле. Отношение силы, действующей на тел о , к некоторой площадке F называется напряжением. Единица механического напряжения – 1 мегапаскаль – 1 МПа = 106 Па (1 кгс/мм2 ≈ 10 МПа).
ВИД Ы НАПР ЯЖ ЕНИЙ
Нормальные и каса тельн ые
σ - нормальные напряжения: растягивающие (положительные) и сжимающие (отрицательные); τ - касательные напряжения.
Временные напряжения - обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающие после ее снятия. Остаточные внутренние напряжения - возникают и уравновешиваются внутри тела без внешней нагрузки.
Тепловые (термические) напряжения – возникают при быстром нагреве или охлаждении те л а из-за неоднородного расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев.
Структурные (фазовые) напряжения – возникающие при кристаллизации, деформации или неоднородном протекании фазовых превращений по объему те л а .
На л ич ие в образце (изделии) концентраторов напряжений – надрезов, тр ещ ин, отверстий, металлургических и технологических дефектов приводит к резкому увеличению напряжений в месте дефекта.
Эпюры растягивающих напряжений при различных концентраторах напряжений: σн – среднее напряжение; σк – максимальное напряжение.
►напряжения вызывают деформацию металла
ДЕФОРМАЦИЯ
Упругая – влияние ее на свойства, форму, структуру, размер тел а устраняется после снятия нагрузки.
Пластическая – не устраняется после снятия нагрузки, меняя форму, размер, структуру, свойства те л а .
Пластическая деформация как в моно- , так и в поликристаллах осуществляется за счет скольжения и двойникования.
Скольжение – сдвиг одной части кристалла относительно другой по плоскостям и направлениям с наиболее плотным расположением атомов.
а – до дефор мации;
б – после дефор мации.
Осуществляется за счет движения дислокаций, смещается небольшая группа атомов на расстояние меньше межатомного. Пробег многих дислокаций приводит к макросдвигу.
Двойникование – деформация в решетке ОЦК, ГЦК, ГПУ. Происходит переориентация части кристалла в положение, симметричное по отношению к первой части (зеркальное отражение).
Схема двойникования (стрелками показано направление сил)
АВСД – полоса двойникования. Наблюдается при больших степенях деформации, может появиться при вибрации, при ударе во время падения.
I
I
В поликристалле процессы скольжения и двойникования идут в каждом зерне. Переход дислокаций из одного зерна в другое невозможен. Передача деформации от зерна к зерну происходит эс таф етным путем.
Пластическая деформация вызывает изменение структуры и свойств поликристаллического металла
I
I
Число дефектов кристаллического строения (дис локаций, ваканс ий и др.) возрастает. Плотность дефектов ≈ 1012 (1/см-2 ). При больших степенях деформации (≈ 80 %) – явление наклепа – увеличение прочности и резкое снижение способности к пластическому деформированию (снижение пластичности). (с тепень деформации ε:
⋅100%, где Fн |
Fк |
s = |
Fн -Fк Fн площадь сечения до и после деформации).
а) |
Пр и пластическом деформировании кристаллы меняют свою форму – зерна вытягиваются в направлении приложения силы, образуя волокнистую структуру.
Повышение плотнос ти дислокаций и др. дефектов затрудняют движение отдельных новых дислокаций и увеличивает сопротивление деформации, уменьшая пл а с тич но с ть и повышая прочность. Напряжение сдвига растет пропорционально плотности дислокаций.
а б
б)
Структура металла
до деформации; после деформации.
Р АЗР УШЕНИЕ
Разрушение – это процесс зарождения и развития в металле тр е-щин, приводящих к разделению его на части.
Зарождение тр е щ ин.
Происходит путем образования микротрещин в местах скопления движущихс я дислокаций перед препятствием (границы зерен, микропоры, неметаллические включения и т.д.).
Распространение (развитие) тр е щ ин . Происходит по-разному при вязком и хрупком разрушении металла. С то ч к и зрения микроструктуры – тр а нс к р и-сталлитное и интеркри-сталлитное разрушение. Транскристаллитное – по тел у зерна, интеркри-сталлитное – по границам.
Вя з к о е разрушение – тр ещ ина стабильна (l<lкр ), величина пластической деформации в устье трещины велика, сама трещина имеет тупую вершину. Скорость распространения трещины мала. Разрушение постепенное. Из л о м – матовый, волокнис тый, тр а н с к р и -сталлитный. |
Хрупкое разрушение – трещина нестабильна, если ее длина l>lкр, растет самопроизвольно, вершина сохраняет остроту, соизмеримую (по размеру) с атомными размерами. Величина пластичес кой деформации в устье трещины мала. Скорость распространения трещины ~ 2500 м/с, разрушение внезапное, межзеренное, интеркристаллитное.
Из л о м – светлый, кристалличес кий, имеет блестящие плоские участки.
Одни и те же сплавы в зависимости от условий обработки могут иметь вязкое и хрупкое разрушение. Металлы с ОЦК и ГПУ решеткой с понижением Т0 имеют переход от вязкого к хрупкому разрушению – явление хладноломкости. Температура перехода (Т50) – температурный порог хладноломкости.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ
1. Что так о е упругая и пластическая деформация?
2. Как протекает пластическая деформация в монокристалле? В поликристалле?
3. Как влияет степень деформации на структуру и свойства металла?
4. Что так о е наклеп и как объяснить упрочнение металла в процессе деформации?
5. Пр и каких технологических процессах производят пластическое деформирование металла?
6. Что та к о е концентраторы напряжений и почему они опасны?
7. Механизм образования и роста трещины при разрушении.
8. Каковы особенности вязкого и хрупкого разрушения металла?
9. Каковы особенности вязкого и хрупкого изломов металла?
10. Что так о е хладноломкость, у каких материалов можно наблюдать это явле
ние?
Задача № 1
Пр и получении стального листа толщиной 1,5 мм холодной прокаткой значительно повысилась тв е р д о с ть. Объяс ните причину этого явления.
Задача № 2
По л о с ы свинца были прокатаны при 200С с ε = 20, 30, 40, 60 %. Будут ли отличаться свойства этих полос? Ответ обосновать.
Задача № 3
Детали, изготовленные из прутков меди ∅ 25 мм, должны иметь НВ 300 Мпа. На заводе имеются лишь прутки ∅ 40 мм и НВ 220 Мпа. Укажите, как можно использовать имеющиеся прутки для изготовления деталей с заданными свойствами.
Задача № 4
Детали из низкоуглеродистой стали после холодной штамповки в разных сечениях имели разную тв ер до с ть (от 1000 до 16000 Мпа). До штамповки сталь имела тв е р д о с ть 900 Мпа. Объясните неодинаковос ть свойств по с ечению детали.
Задача № 5
Образец высотой 20 мм был осажен до 15 мм. Рассчитать степень деформации ε.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В СХЕМАХ КОНСПЕКТАХ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ МОСКВА УДК М... ВВЕДЕНИЕ... КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ДЕФОРМАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛО В
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов