Вход

Характеристика металлического состояния. Общая характеристика свойств металлов

Реферат по технологиям
Дата добавления: 18 октября 2010
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 5 Мб (архив zip, 648 кб)
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
«Характеристика металлического состояния. Общая характеристика свойств мета л лов» Введение Металловедение – наука, изучающая зависимость между составом, строением и свойствами металлов и сплавов, закономерности их изменения под воздействием внешних факторов: тепловых, химических, механических, электромагнитных и радиоактивных. На металловедение опираются такие научные дисциплины, как общая металлургия, технология металлов, коррозия металлов, теория прочности, ОМД , пластическая деформация металлов, термическая обработка металлов и сплавов и др. Все металлы и сплавы принято делить на две группы: – железо и сплавы на его основе (сталь, чугун) называют черными м е таллами, а остальные металлы ( Be , Mg , Al , Ti , Ni , V , W , Co , Cu , Zn , Zr , Nb , Mo , Ag , Sn , Au , Hg , Pb , Cr и др.) и их сплавы – цветными. На основе железа изготавливают не менее 90% всех конструкционных и инструментальных материалов. Металлическое состояние. Металлы в твердом и, отчасти, в жидком состоянии обладают рядом характерных свойств (наличие этих свойств и характеризует так называемое металлическое состояние вещества): 1) высокой тепло- и электропроводностью; 2) положительным температурным коэффициентом электросопроти в ления; с повышением температуры электросопротивление чистых металлов возрастает ( Т ); большое число металлов ( 30) о б ладает сверхпроводимостью ( у этих металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, электросопротивление падает ска ч кообразно, практически до нуля (при Т 0 К 0); 3) термоэлектронной эмиссией, т.е. способностью испускать электр о ны при нагреве; 4) хорошей отражательной способностью: металлы не прозрачны и о б ладают металлическим блеском; 5) повышенной способностью к пластической деформации. 1. Свойства металлов и с п лавов К основным свойствам металлов и сплавов относятся механические, физич е ские, химические, технологические и эксплуатационные. Физические свойства. К физическим свойствам металлов и сплавов относится температура плавления, плотность, температурный коэфициет линейного и обьёмного расширения, электросопротивление и теплопроводность. Эти свойства сплавов об у словлены их составом и структурой. Химические свойства. К химическим свойствам относятся способность металлов к химич е скому взаимодействию с агрессивными средами (коррозия). Технологические свойства. Определяют способность материала подвергатся различным методам горячей и холодной обработки. К ним относятся: литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инс т рументом. Эксплуатационные или служебные свойства. К ним относятся: коррозионная стойкость, холодостойкость, жар о прочность, жаростойкость, антифринционность. Механические свойства. К ним относят – прочность, пластичность, эластичность, вязкость ( ударн ая ) , твёрдость, выносливость, износостойкость, ползучесть. Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напряжение – это нагрузка (сила – Р ), отнесённая к площади попере ч ного сечения образца ( F ) , Мпа: (P- нагрузка, М н ; F – площадь поперечного сечения, м 2 ) . Напряжение вызывает деформацию. Деформация – изменение формы и размеров тела под воздействием внешних сил или в результате физико-механических процессов, возника ю щих в самом теле. Деформация может быть упругая (изчезающая после снятия нагрузки) и пластическаяя (остающаяся после снятия нагрузки). При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластическую; при дальнейшем п о вышении нагрузки происходит разрушение тела. Прочность – это способность твердого тела сопротивлятся деформации или разрушению под действием статистических или динамических н а грузок. Пластичность – это способность материала получать остаточное изм е нение формы и размеров без разрушения. Вязкость – свойство материала, которое определяет его способность к поглашению механической энергии при постепенном увеличении пластич е ской деформации вплоть до разрушения материала. Материал должен быть одн о временно прочным и пластичным. Твердость – это способность материала сопротивлятся внедрению в него др у гих тел. 2. Испытания М еханические свойства металлов определяют при испытании образц ов или готовых изделий на специальных машинах. В результате испытания образцов на специальн ых машин ах получают числовые значения механических свойств, то есть значение напряжений и деформации, при которых происходят изменения физического состояния матери а ла. В зависимости от условий нагружения образцов механические испыт а ния могут быть статистическими, при которых нагружение производится плавно, динамическими, при которых нагрузка на образец прикладывается мгнове н но. К статистическим испытаниям относят испытание на растяжение, сжатие, определение твёрдости; к динамическим – испытание на ударный и з гиб. Рассмотрим некоторые из этих видов испытаний. 3. Твёрдость В зависимости от применяемого метода твёрдость определяют по Бр и нелю (НВ), Роквеллу ( HRC , HRA , HRB ), Виккерсу ( HV ). Более подробно рассмотрим эти методы на лабораторной работе. 4. Испытание на растяжение (ГОСТ 1497) Для этого вида испытания изготавливаются стандартные образцы (круглого и прямоугольного сечения). Рисунок 1. Образцы для и с пытаний на растяжение: l – расчетная длина, мм; d 0 – диаметр, начальный, мм. При испытании образец растягивается на специальной машине до м о мента его разрыва. При этом вычерчивается диаграмма растяжения образца (P- н а грузка; Дl – абсолютное удлинение образца) (рис. 2) . На диаграмме отмечаются характерные участки и точки. Рисунок 2. Диаграмма растяжения образца Прочностные характеристики: На участке (О – А) удлинение образца увеличивается прямопропо р ционально нагрузке Р. В точке А (Р пц ) предел пропорциональности: [М П а] (Н/мм 2 ). F 0 – начальная площадь поперечного сечения образца, мм 2 . Предел упругости (определяется в точке В) называют такое напряжение, при котором остаточное удлинение получается равным 0,05% первоначал ь ной расчетной длины образца: (МПа). Выше точки В (Р уп ) кривая диаграммы переходит плавно в горизо н тальный участок, при этом образец удлиняется без увеличения нагрузки (металл т е чет). Пределом текучести Т ( 0,2 ) называют наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки: (определ я ется в т. С) : (МПа). Т – физический предел текучести; условный предел текучести – напряжение, при котором остаточное у д линение образца равно 0,2% расчетной длины. За площадкой текучести нагрузка снова растет до некоторой мах вел и чины Рв, после которой на образце начинается местное сужение (образование ше й ки). Пределом прочности (временное сопротивление) называют напр я жение, соответствующее мах нагрузке Р В предшествующей разрушению о б разца: ( М П а ). Разрыв образца происходит в точке Е (Р к ). Истинное сопротивление разрыву: ( М П а ) . Характеристики пластичности: Относительное удлинение - отношение приращения длины образца после разрыва к его расчетной длине (%): Относительное сужение - отношение уменьшения площади попере ч ного сечения образца после разрыва к начальной площади поперечного сеч е ния (%): F 0 – начальная площад ь поперечного сечения образца; F k – конечная площадь поперечного сечения образца . Модуль упругости. Тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс характеризует модуль упругости материала E = / ( – относительная деформация). Модуль упругости E определяет жесткость материала, интенсивность увеличения напряж е ния по мере упругой деформации. Физический смысл модуля упругости сводится к тому, что он характ е ризует сопротивляемость металла упругой деформации, то есть смещению ат о мов из положения равновесия в решетке. Модуль упругости лишь весьма незначительно зависит от структуры металла и определяется силами межатомной связи. Все другие механ и ческие свойства являются структурно чувствительными и изменяются в зависимости от стру к туры (обработки) в широких приделах. 5. Испытание на удар (ГОСТ 9454) Эти испытания позволяют определить способность металла против о действовать динамическим нагрузкам, выявить склонность металла к хрупкому ра з рушению при различных температурах. Применяются стандартные квадратные или прямоугольные образцы с надр е зом (концентратором) посередине (рис. 3) . Рисунок 3. Образцы для испытания на удар (с различными типами на д резов) Типы надрезов: 1) U – R 1; 11) V – R 0,25; T ) трещина Испытание проводится на маятниковом копре (рис. 4) . K 1 = Ph 1 – потенциальная энергия в исходном состоянии (Р – прив еденный вес м а ятника) K 2 = Ph 2 – потенциальная энергия (после разрушения) Работа удара К – разница между потенциальными энергиями в исходном и коне ч ном положениях: К = К 1 – К 2 Рисунок 4. Схема маятникового копра Ударная вязкость (КС (а н )) определяется работой (К (Ан)), необход и мой для излома образца, отнесенной к рабочей площади поперечного сечения о б разца F в месте надреза: при надрезе – U [Дж/м 2 ] или [кгс м/см 2 ] Для пластичных металлов: КС > 5 – 7 кгс м/см 2 ; для хрупких металлов: КС < 1 – 2 кгс м/см 2 . Испытывая образцы при разных температурах, определяют порог хладноломкости, что позволяет определить температурный интервал перех о да от пластического разрушения к хрупкому. Для чистых металлов характерен резкий переход от вязкого к хрупкому разрушению (рис. 5). Рисунок 5. У сплавов широкий интервал перехода от вязкого к хрупкому разруш е нию (рис. 6). Имеется верхний порог хладноломкости T П.Х. и нижний порог хла д ноломкости T П.Х. За порог хладноломкости обычно принимается температура, при кот о рой в изломе имеется 50 % волокна ( t 50 ). Порог хладноломкости сильно зависит от структуры, условий испыт а ний, наличия концентратов напряжений, размеров деталей и так далие. Рекомендуется не применять материалы при температурах ниже порога хладноломкости. Рисунок 6. 6. Другие свойства Живучесть – это способность металла работать в пвреждённом состо я нии после образования трещин. Выносливость * – свойство металлов сопротивляться усталости (уст а лость – образование трещин и разрушение, в результате действия циклич е ских нагрузок ) . ( *Выносливость – способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число п о вторно переменных нагрузок.) Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашив а ию. Виды и з нашивания: механическое, коррозионо-механическое, эроз и онное (поток житкости, газа), кавитационное (гребни, венты, трубопроводы), уст а лостное. 7. Прочность конструкции О прочности конструкции нельзя судить только по результатам исп ы тания образцов, так как они не отражают того многообразия воздействий, к о торым подвергается металл в процессе изготовления деталей и их дальнейшей раб о ты в машинах. Критериями оценки прочности конструкции в целом являются стенд о вые, натурные и эксплутаационные испытания. При таких испытаниях внедряются влияние на прочность и долгове ч ность конструкции таких факторов, как распределение и величина остато ч ных напряжений, дефектов сварных швов и других дефектов технологии изготовл е ния и конструктирования металлоизделий.
© Рефератбанк, 2002 - 2017