Механические свойства: Механические свойства металлов и сплавов

Механические свойства металлов и сплавов

Широкий сортамент металлопроката, различные марки стали, современные способы производства, новые технологии покрытия и обработки послужили тому, что металлопрокат стал основным материалом для сложных металлоемких конструкций, элементов механизмов, метизов и т.д.

Конструкции из стали эксплуатируются в различных климатических зонах, в агрессивных условиях и подлежат различным нагрузкам. Иногда, ошибочно, качества металла или сплава оценивают исключительно по таким показателям, как твердость, прочность и относительное удлинение.

На самом же деле такой информации совершенно недостаточно для выбора материала максимально соответствующего определенным задачам.

Кроме этих показателей механических свойств, мы рассмотрим самые значимые и выясним, что именно они определяют
Для начала уточним, что механические характеристики определяют работоспособность металла в определенных условиях.

Показатели механических свойств глупо недооценивать, так как обычно они служат определяющими факторами, которые говорят о возможности использование металлов в требуемых условиях работы.

Основными показателями механических свойств являются значения:

  • Прочности.
  • Твердости.
  • Упругость.
  • Вязкость.
  • Относительное удлинение.
  • Усталость.
  • Выносливость.
  • Износостойкость.

Умение металлов не разрушаться при влиянии наружных сил, описывется значением прочности. Учитывая направления сил дифференцируют прочность на растяжение, сжатие, изгиб.

Твердость характеризует сопротивление металла прохождению в него иного тела. Под влиянием внешних сил металл может менять свои формы и размеры, иными словами -деформироваться.

Упругая деформация пропадает вследствии окончания воздействия силы, а пластическая (остаточная) остаются в металле.

Такое качество, как упругость определяет возможность металла упруго деформироваться, а пластичность- пластично деформироваться.

Такие свойства присущи металлу, подвергающемуся воздействию постепенно приложенных или медленно воздействующих сил, характеризуют статические свойства. Но металл может подвергаться воздействию быстро возрастающих, мгновенно приложенных, ударных сил, т.е. динамических нагрузок.

Вязкость— умение металла остаточно деформироваться под ударными нагрузками, не разрушаясь.

Хрупкость наоборот характеризует свойство металла разрушаться под этими нагрузками, без значимых остаточных деформаций.

В производстве деталей машин и механизмов сталь должна обладать определенной прочностью и упругостью и вместе с тем пластичностью и вязкостью, а для изготовления инструментов- твердостью и вязкостью.

Эти свойства проверяются механическими испытаниями:

  • испытание на растяжение,
  • удар на твердость.

Усталостью называется состояние металла после многократного воздействия нагрузок, менявших свою величину и направление. Сопротивление усталости определяет показатель выносливости.

В различных марках сталей предел выносливости равен примерно половине предела прочности. В цветных металлах он значительно ниже.

Износостойкость характеризует сопротивление металла износу, т.е. уменьшению размеров при трении. Это свойство имеет большое значение для деталей, работающих н износ.

 Ниже приведены основные значения механических свойств рядовых стлей

Опубликовано: 03.02.2017

Поделиться:

Вернуться к списку новостей

Механические свойства металлов | Металлы и сплавы

Свойства металлов

Основные механические свойства

К основным механическим свойствам относят прочность, пластичность, твердость, ударную вязкость и упругость. Большинство показателей механических свойств определяют экспериментально растяжением стандартных образцов на испытательных машинах.

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него внешних сил.

Пластичность — способность металла необратимо изменять свою форму и размеры под действием внешних и внутренних сил без разрушения.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в него более твердого тела. Твердость определяют с помощью твердомеров внедрением стального закаленного шарика в металл (на приборе Бринелля) или внедрением алмазной пирамиды в хорошо подготовленную поверхность образца (на приборе Роквелла). Чем меньше размер отпечатка, тем больше твердость испытуемого металла. Например, углеродистая сталь до закалки имеет твердость 100 . . . 150 НВ () , а после закалки — 500 . . . 600 НВ.

Ударная вязкость — способность металла сопротивляться действию ударных нагрузок. Эта величина, обозначаемая КС (Дж/см2 или кгс • м/см ), определяется отношением механической работы А, затраченной на разрушение образца при ударном изгибе, к площади поперечного сечения образца.

Упругость — способность металла восстанавливать форму и объем после прекращения действий внешних сил. Эта величина характеризуется модулем упругости Е (МПа или кгс/мм2), который равен отношению напряжения а к вызванной им . Высокой упругостью должны обладать стали и сплавы для изготовления рессор и пружин.

Механические свойства металлов

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин).

В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т. е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материала.

Оценка свойств

При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп их критериев.

  1. Критерии, определяемые независимо от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путем стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твердость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания).
  2. Прочностные и пластические свойства, определяемые при статических испытаниях на гладких образцах хотя и имеют важное значение (они входят в расчетные формулы) во многих случаях не характеризуют прочность этих материалов в реальных условиях эксплуатации деталей машин и сооружений. Они могут быть использованы только для ограниченного числа простых по форме изделий, работающих в условиях статической нагрузки при температурах, близких к нормальной.
  3. Критерии оценки конструктивной прочности материала, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия и характеризуют работоспособность материала в условиях эксплуатации.

Конструкторская прочность металлов

Критерии конструктивной прочности металлических материалов можно разделить на две группы:

  • критерии, определяющие надежность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа, поглощаемая при распространении трещин, живучесть и др. ). В основе этих методик, использующих основные положения механики разрушения, лежат статические или динамические испытания образцов с острыми трещинами, которые имеют место в реальных деталях машин и конструкциях в условиях эксплуатации (надрезы, сквозные отверстия, неметаллические включения, микропустоты и т. д.). Трещины и микронесплошности сильно меняют поведение металла под нагрузкой, так как являются концентраторами напряжений;
  • критерии, которые определяют долговечность изделий (сопротивление усталости, износостойкость, сопротивление коррозии и т. д.).
Критерии оценки

Критерии оценки прочности конструкции в целом (конструкционной прочности), определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина , дефектов технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т. д.

Для решения практических задач металловедения необходимо определять как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.

Похожие материалы

Механические свойства — Последние исследования и новости

  • Атом
  • RSS-канал

Механические свойства — это физические свойства, которые материал проявляет при приложении сил. Примерами механических свойств являются модуль упругости, предел прочности при растяжении, относительное удлинение, твердость и предел усталости.

Последние исследования и обзоры

  • Исследовать
    | Открытый доступ

    Реакция на механическую деформацию для приведения в действие имеет важное значение при разработке мягких роботов.

    Здесь авторы демонстрируют, что сочетание органических молекулярных кристаллов с полимерами позволяет создавать материалы со свойствами, чувствительными к изменениям температуры и влажности.

    • Сюэсун Ян
    • , Линьфэн Лань
    •  и Хуньюй Чжан

    Nature Communications 14, 2287

  • Исследовать

    | Открытый доступ

    Рост литиевых дендритов и испарение жидкого электролита ограничивают дальнейшее развитие литий-кислородных батарей. Здесь авторы сообщают о неньютоновском жидком квазитвердом электролите для решения тех проблем, которые увеличивают срок службы литий-кислородных батарей.

    • Гуанли Чжэн
    • , Тонг Ян
    •  и Хуиюй Сун

    Nature Communications 14, 2268

  • Исследовать |

    Винтовые дислокации в α-железе легче перемещаются в присутствии водорода, о чем свидетельствует визуализация в режиме реального времени с помощью количественной просвечивающей электронной микроскопии.

    • Лунчао Хуан
    • , Денгке Чен
    •  и Чживэй Шань

    Природные материалы, 1-7

  • Исследовать
    | Открытый доступ

    Ковалентное сшивание можно использовать для улучшения механических свойств волокон, но его подготовка и обработка могут быть сложными. Здесь авторы сообщают о волокнах, приготовленных с динамическими ковалентными связями, которые могут обратимо диссоциировать, чтобы их можно было обрабатывать, сохраняя при этом улучшенные механические свойства конечного материала.

    • Хуэй Тан
    • , Лужи Чжан
    • и Чжэнвэй Ю

    Nature Communications 14, 2218

  • Исследовать
    | Открытый доступ

    Нестабильность перовскитовых слоев, вызванная напряжением, является критическим препятствием для коммерциализации перовскитных солнечных элементов.

    Здесь авторы вводят анионогенную поверхностно-активную добавку с длинной алкильной цепью для химического улучшения кинетики кристаллизации и демонстрируют устройства с длительной эксплуатационной стабильностью.

    • Синьлун Ван
    • , Чжицинь Ин
    • и Цзичун Е

    Nature Communications 14, 2166

  • Исследовать

    | Открытый доступ

    Было показано, что локальное химическое упорядочение улучшает механические свойства высокоэнтропийных сплавов. Здесь обнаружено, что упорядочение с локальным обогащением Zr и (Nb, Ta) повышает как динамическую прочность, так и пластичность высокоэнтропийного сплава TiZrNbTa при нагрузке с высокой скоростью деформации.

    • Руиксин Ван
    • , Дабо Дуан
    • и Чжаопин Лу

    Средства связи 4, 25

Все исследования и обзоры

Новости и комментарии

  • Основные результаты исследований |

    В статье Nature Communications сообщается о не содержащем растворителей электронном материале, мягком, как биологическая ткань, такая как мозг.

    • Ариан Варданян

    Материалы Nature Reviews 8, 146

  • Новости и просмотры |

    В последнее время механическая сила стала новым инструментом для химиков, позволяющим создавать цвета, запускать реакции и разрабатывать передовые технологии изготовления, которые невозможны при использовании других методов. Многократное окрашивание под действием силы в настоящее время разработано как метод печати в мягкой литографии, позволяющий окрашивать полимерные материалы без чернил.

    • Сяоцунь Лу

    Химия природы 15, 303-305

  • Новости и просмотры |

    Добавление скандия в сплавы Al–Cu–Mg–Ag приводит к фазовому превращению in situ когерентных богатых медью нанопреципитатов при повышенной температуре, при этом атомы Sc диффундируют и занимают междоузлия. Преобразованные нанопреципитаты обладают повышенной термической стабильностью при сохранении большой объемной доли, и эти две особенности микроструктуры обеспечивают высокую прочность на растяжение алюминиевого сплава с сопротивлением ползучести до 400 °С.

    • Амит Шьям
    • и Сумит Бахл

    Природные материалы 22, 425-426

  • Основные результаты исследований |

    В статье Advanced Materials представлены полимерные доноры с прокладками, образующими водородные связи, которые обеспечивают возможность растягивания органических солнечных элементов с высокой эффективностью преобразования энергии и хорошей растяжимостью.

    • Джулия Паккиони

    Материалы Nature Reviews 7, 846

Все новости и комментарии

13 Механические свойства материалов — вы должны знать

Главная » Машиностроение » Список механических свойств, которые должен знать каждый механик механические свойства материалов определяют поведение материалов под действием внешних сил, называемых нагрузками.

Существуют меры прочности и долговечности материала в эксплуатации, которые имеют большое значение при проектировании инструментов, машин и конструкций.

Механические свойства металлов определяются диапазоном полезности металла и устанавливают ожидаемую службу.

Механические свойства также полезны для определения и идентификации металлов. И наиболее распространенными рассматриваемыми свойствами являются прочность, твердость, пластичность, хрупкость, ударная вязкость, жесткость и ударопрочность.

Перечень механических свойств материалов

Ниже приведены механические свойства материалов.

  1. Прочность
  2. Эластичность
  3. Пластичность
  4. Твердость
      102103 Прочность 0004
    • Хрупкость
    • Жесткость
    • Пластичность
    • Пластичность
    • Сцепление
    • Ударная вязкость
    • Усталость
    • Ползучесть

См. также: Список 20 различных типов гаек и болтов [объяснено в формате PDF]

#1 Прочность
  • Прочность — это механическое свойство , которое позволяет металлу сопротивляться деформационной нагрузке.
  • Прочность материала — это его способность противостоять разрушению под действием внешних нагрузок .
  • Чем прочнее материалы, тем большую нагрузку они могут выдержать.

#2 Эластичность
  • Согласно словарю эластичность — это способность объекта или материала принимать свою нормальную форму после растяжения или сжатия.
  • Когда к материалу приложена нагрузка, эта нагрузка вызывает деформацию материала.
  • Эластичность материала — это его способность возвращаться в исходное положение после деформации при снятии напряжения или нагрузки.
  • Термообработанные пружины, резина и т. д. являются хорошими примерами эластичных материалов.

#3 Пластичность
  • Пластичность материала — это его способность подвергаться некоторой остаточной деформации без разрыва (хрупкости).
  • Пластическая деформация произойдет только после превышения диапазона упругости.
  • Свидетельства пластического действия конструкционных материалов называются текучестью, пластическим течением и ползучестью.
  • Такие материалы, как глина, свинец и т. д., при комнатной температуре становятся пластичными, а при ярком красном калении — стальными.

#4 Твердость
  • Сопротивление материала силовому проникновению или изгибу соответствует твердости .
  • Твердость — это способность материала сопротивляться царапанию, истиранию, порезу или проникновению.
  • Твердость указывает на степень твердости материала, которая может быть придана, в частности стали, в процессе закалки.
  • Определяет глубину и распределение твердости, введенной в процессе закалки.

#5 Прочность
  • Это свойство материала, которое позволяет ему выдерживать удары или удары.
  • Прочность — состояние, противоположное хрупкости.
  • Прочность можно рассматривать как сочетание прочности и пластичности.
  • Марганцевая сталь, кованое железо, мягкая сталь и т. д. являются примерами прочных материалов.

#6 Хрупкость
  • Хрупкость свойства материала , что позволяет ему выдерживать остаточные деформации.
  • Чугун, стекло являются примерами хрупких материалов.
  • Они скорее сломаются, чем согнутся при ударе или ударе.
  • Обычно хрупкие металлы имеют высокую прочность на сжатие, но низкую прочность на растяжение.

#7 Жесткость
  • Это механическое свойство.
  • Жесткость — это сопротивление материала упругой деформации или отклонению.
  • В жесткости материал , который подвергается легкой деформации под нагрузкой, имеет высокую степень жесткости.
  • Жесткость конструкции важна во многих инженерных приложениях, поэтому модуль упругости часто является одним из основных свойств при выборе материала.

#8 Пластичность
  • Пластичность — это свойство материала , которое позволяет вытягивать его в тонкую проволоку.
  • Мягкая сталь, медь, алюминий — хорошие примеры пластичного материала.

#9 Пластичность

  • Пластичность — это свойство материала , которое позволяет его штамповать или раскатывать в листы других размеров и форм.
  • Алюминий, медь, олово, свинец и т. д. являются примерами ковких металлов.

#10 Сцепление
  • Это механическое свойство.
  • Сцепление — это свойство твердого тела , благодаря которому они сопротивляются разрушению на фрагменты.

#11 Ударная вязкость
  • Ударная вязкость — это способность металла сопротивляться внезапно приложенным нагрузкам.

#12 Усталость
  • Усталость представляет собой длительный эффект повторяющихся деформационных воздействий, который вызывает деформацию или разрыв материала.
  • Термин «усталость» используется для описания усталости материала при многократном приложении сил.

#13 Ползучесть
  • Ползучесть представляет собой медленную и прогрессирующую деформацию материала во времени при постоянной силе.
  • Простейший вид деформации ползучести – вязкое течение.
  • Некоторые металлы обычно демонстрируют ползучесть при высокой температуре, в то время как пластик, резина и подобные аморфные материалы очень чувствительны к температуре ползучести.
  • Сила для заданной скорости деформации при постоянной температуре называется сопротивлением ползучести.

Заключение

Итак, мы надеемся, что развеяли все ваши сомнения относительно свойств металлов. Если у вас все еще есть сомнения по поводу «Механических свойств материалов », вы можете связаться с нами или задать вопрос в комментариях.