Студопедия

Главная страница Случайная лекция

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика






Механические свойства

Читайте также:
  1. V. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД И МАССИВОВ. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
  2. Акустические свойства горных пород
  3. АЭРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ВИНТЫ
  4. Биологические свойства крови
  5. Боевые свойства гранат
  6. Бронза – ее свойства и области использования в художественных изделиях.
  7. Бронзы – состав, свойства.
  8. Важнейшие свойства воды
  9. Введение, физические свойства минералов, реальные кристаллы и их агрегаты
  10. Весы механические

К механическим свойствам металлов и сплавов отно­сятся твердость; свойства, определяемые при статичес­ком растяжении; ударная вязкость; предел выносливости.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникнове­нию в него постороннего тела. Существуют различные методы определения твердости.

По методу Бринелля. Под действием силы F в испытуемое тело внедряется стальной шарик, диаметром D. Твердость по Бринеллю определяется:

НВ = 0,102 ∙ 2 F (Р)/ πD (D - √D2 – d2),

Когда нагрузка F выражена в Н, и

НВ =2 F (Р)/ πD (D - √D2 – d2),

Когда нагрузка F выражена в кгс.

При испытании стали и чугуна обычно принимают D = 10 мм и F = 2943 (300) Н (кгс), при испытании алюминия, меди, никеля и их сплавов D — 10 мм и F = 9800 (1000) Н (кгс), а при испытании мягких металлов (Pb, Sn и их сплавов) D — 10 мм и F = 2450 (250) Н (кгс).

Твердость по Бринеллю обозначается цифрами, характеризующими величину твердости и буквами НВ, например 185 НВ (при D =10 мм и F = 300 кгс). Твердость определяют или по при­веденным формулам, или по специальным таблицам, исходя из диаметра отпечатка d.

Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость.

Метод Бринелля не рекомендуется применять для стали с твердостью более 450 НВ, а для цветных металлов — более 200 НВ..;

По методу Роквелла. Сущность метода (ГОСТ 9013-59 (СТ СЭВ 469—77)) заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом с углом у вершины 120 ° (шка­лы А и С) или со стальным шариком диаметром 1,58 мм (шка­ла В) в испытуемый образец (изделие) под действием последова­тельно прилагаемых предварительной F00) Н (кгс) и основ­ной F11) H (кгс) нагрузок и измерений остаточного увеличе­ния е глубины внедрения наконечника после снятия основной на­грузки и сохранения предварительной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм.

Схема определения твердости по Роквеллу приведена на рис. 17, б. Под нагрузкой F 00) индикатор прибора вдавливается в образец на глубину h0. Затем на испытуемый образец подается полная нагрузка F = F0 + F1 (P = Ро + P1) и глубина погру­жения наконечника возрастает. После снятия основной нагрузки F1, (Р1) прибор показывает число твердости по Роквеллу HR. Чем меньше глубина вдавливания h, тем выше твердость испы­туемого материала.

Число твер­дости выражается формулой:

HRC (HRA) = 100 е,

где е = (h h 0)/0,002 мм (0,002 мм — цена деления шкалы индика­тора прибора для испытания твердости по Роквеллу).

Твердость по шкале В:

HRB=130 е

Единица твердости по Роквеллу — безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индикатора на 0,002 мм.

Пределы измерения твердости по шкалам А, В и С:

шкала А: 70—85 единиц;

шкала С : 22— 68 единиц,

шкала В: 25—100 единиц.

Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HR с указанием шкалы твердости. Например, 61HRC (твердость 61 по шкале С).

По шкале С определяют твердость ма­териалов с высокой твердостью (>450 НВ), когда стальной шарик может деформироваться.

Шкала А используется для определения твердости тонких (0,5—1,0 мм) поверхностных слоев и очень твердых материалов.

По шкале В определяют твердость сравнительно мягких материа­лов (<400 НВ). Величина твердости по Роквеллу не имеет точ­ного метода перевода в другие величины твердости или прочности при растяжении.



По методу Виккерсу. Метод (ГОСТ 2999—75 (СТСЭВ470—77)) заключается во вдавливании алмазного наконечника, имею­щего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец (изделие) под действием нагрузки F (Р) и измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки.

Нагрузка F (Р) может меняться от 9,8 (1) до 980 Н (100 кгс). Твердость по Виккерсу

HV = 0,189 F/d2

если F выражена в Н, и

HV = 1,854 F/d2,

если F выражена в кгс.

Метод используют для определения твердости деталей малой тол­щины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Чем тоньше материал, тем меньше должна быть нагрузка. Число твердости по Виккерсу (HV) определяют по специальным таблицам по измеренной величине d (диагонали отпечатка в мил­лиметрах).

Микротвердость ГОСТ9450—75. Определение микротвердости (твердости в микроскопически малых объемах) необходимо для тонких покрытий, отдельных структурных составляющих спла­вов, а также при измерении твердости мелких деталей. Прибор для определения микротвердости состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамиды под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. В испытываемую поверхность вдавливают алмазную пирамиду под нагрузкой 0,05—5 Н. Твер­дость Н определяют по той же формуле, что и твердость по Виккерсу:

H= 0,189 F/d2,

если F выражена в Н.

Прочность, т. е. способность материала сопротивляться разруше­нию под действием нагрузок, оценивается пределом прочности и пре­делом текучести. Важным показателем прочности материала является также удельная прочность — отношение предела прочности материала к его плотности. Предел прочности σв (временное сопро­тивление) — это условное напряжение, соответствующее наиболь­шей нагрузке, предшествующей разрушению образца:

σв = Pmax / F0 кгс/мм2,

где Pmax — наибольшая нагрузка, кгс; F0 — начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, мм2.

Предел текучести σт — это наименьшее напряжение, при кото­ром образец деформируется без заметного увеличения нагрузки:

σт = Pт/ F0 кгс/мм2

где Pт — нагрузка, при которой наблюдается площадка текучести, кгс.

Площадку текучести имеют в основном только малоуглеродистая сталь и латуни. Другие сплавы площадки текучести не имеют. Для таких материалов определяют условный предел текучести, при кото­ром остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины об­разца:

σ 0,2 = P0,2/ F0 кгс/мм2

 

где P0,2— условная нагрузка предела текучести, кгс.

Если напряжение в металле достигнет величины σт и σ 0,2то деталь не восстановит форму и размеры после прекращения действия нагрузки.

Упругость, т. е. способность материала восстанавливать первона­чальную форму и размеры после прекращения действия нагрузок, оценивают пределомупругости. Предел упругости σ0,05 -это услов­ное напряжение, соответствующее нагрузке, при которой остаточная деформация впервые достигает 0,05% от расчетной длины образца 0:

σ 0,05 = P0,05/ F0 кгс/мм2

 

где Р0,05 — нагрузка предела упругости.

Пластичность, т. е. способность материала принимать новую фор­му и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь, характе­ризуется относительным удлинением и относительным сужением. Относительное удлинение δ — это отношение приращения

(к - ℓ0) расчетной длины образца после разрыва к его первоначальной дли­не 0, выраженное в процентах:

δ=(к - ℓ0)/0 ∙100%

Относительное сужение ψ —это отношение разности начальной и минимальной площадей (F0—FK) поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади F0 поперечного сечения, выраженное в процентах:

ψ = (F0—FK) / F0100%.

Чем больше значения относительного удлинения и сужения для материала, тем он более пластичен (пластичность — свойство, обратное упругости). У хрупких материалов эти значения близки к нулю. Хрупкость конструкционного материала является отрицатель­ным свойством.

Ударная вязкость, т. е. способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам, определяется как отношение затраченной на излом образца работы А к площади его поперечного сечения F в месте надреза:

an = А / F

 

Для испытания (ГОСТ 9454—60) изготовляют специальные стан­дартные образцы, имеющие форму квадратных брусочков с надре­зом. Испытывают образец на маятниковых копрах. Свободно пада­ющий маятник копра ударяет по образцу со стороны, противопо­ложной надрезу. При этом фиксируется работа А.

Определение ударной вязкости особенно важно для некоторых металлов и сплавов, работающих при минусовых температурах и проявляющих склонность к хладноломкости. Чем больше ударная вязкость материала, тем ниже порог хладноломкости, т. е. темпера­тура, при которой вязкое разрушение материала переходит в хруп­кое, и больше запас вязкости материала.

Постепенное накопление повреждений в металле, воз­никающее при действии циклических нагрузок, приводит к образованию трещин и разрушению. Это явление на­зывается усталостью. Свойство же металлов противо­стоять усталости называется выносливостью.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Влияние пластической деформации на свойства металлов | Компоненты и фазы системы железо — углерод

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 205; Нарушение авторских прав


lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.003 сек.