yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->1.5. Основні властивості металів та методи їх випробування

Металургія

1.5. Основні властивості металів та методи їх випробування

1.5.1. Фізичні та хімічні властивості металів і сплавів

Фізичні властивості металів і сплавів. Ці властивості металів і сплавів зумовлені їх складом і структурою. До фізичних властивостей належать колір, густина, температура плавлення, теплопровідність, теплове розширення, електрична провідність, здатність намагнічуватися тощо.

1.5.2.Хімічні властивості металів і сплавів

Ці властивості відображають здатність металів взаємодіяти з іншими металами, неметалами та хімічними речовинами. У процесі перебування металів і сплавів на повітрі або в іншому середовищі вони руйнуються. Різні метали і сплави мають різну стійкість у середовищах. Наприклад, залізо на повітрі ржавіє, мідь покривається зеленим нальотом, свинець тьмяніє тощо. Вироби з них з часом руйнуються. Саме тому, вибираючи метал чи сплав для конструкції, слід урахувати умови, за яких вона працюватиме.

 

 

1.5.3. Технологічні та експлуатаційні властивості металів і сплавів

Технологічні властивості характеризують здатність конструкційних матеріалів оброблятися різними способами: литтям, тиском, різанням, зварюванням тощо.

   Експлуатаційні властивості характеризують здатність металів і сплавів працювати за умов високих або низьких температур, різних тисків, середовищ, радіації тощо.

1.6. Механічні випробування металів та зварних з’єднань

До механічних властивостей належать твердість, пружність, пластичність, міцність, в'язкість. Знаючи ці властивості конструкційних матеріалів. з них можна вибрати такий матеріал, який забезпечить надійність і довговічність машин та технологічного обладнання.

Механічні властивості визначають на спеціальних зразках, до яких прикладають навантаження. Для визначення механічних властивостей зразки розтягують, згинають, стискають, крутять тощо.

Навантаження може бути статичним або динамічним. Статичне навантаження характеризується повільним зростанням зусилля від нуля до деякого максимального значення, а динамічне - короткочасним.

Випробування на розтяг. Для металів і сплавів найчастіше застосовують випробування на розтяг, яке дає досить повну характеристику механічних властивостей матеріалу. При ньому можна визначити пружність, пластичність, міцність, а також в'язкість металу чи сплаву.

Випробування на ударний вигин. В'язкістю називається здатність матеріалу робити опір дії ударного навантаження.

Випробування на ударний вигин проводиться на машинах, що називаються  маятником копра.

Зразок  установлюють на опори маятникового копра надрізом до середини. Маятник масою Q піднімають на висоту Н. У цьому положенні він має запас потенційної енергії. Потім маятник опускають, і він повільно падає, ударяючи по зразку і руйнує його. На це затрачається частина енергії. Після удару маятник піднімається на меншу висоту h, що визначають по шкалі копра.

Чим більше в'язкість конструкційного матеріалу, тим більшу роботу виконує маятник у процесі його руйнування і на меншу висоту піднімається після руйнування зразка.

Ударна в'язкість дуже чуттєва до вмісту домішок і структури сплавів.

Метод Брінелля. Визначення твердості по методу Брінелля проводиться вдавленням у випробуваний зразок, загартованої сталевої кулі визначеним діаметром , під дією заданого навантаження протягом визначеного часу і виміром діаметра відбитка після зняття цього навантаження. Твердість матеріалу по Брінеллю позначається НВ, вона визначається навантаженням , прикладеного до кулі, до площі поверхні відбитка  діаметром  зробленого кулею:

де,  – навантаження, ;

       – сферична поверхня відбитка, ;

       – діаметр кулі, ;

      – діаметр відбитка, , що виміряється спеціальною лупою.

 

Метод Роквелла. Цей метод полягає у вдавлюванні в метал алмазного конуса  (з кутом біля вершини 120˚) або сталевої кулі (діаметром 1,588мм) і визначається твердість по глибині отриманого відбитка. Зазначені індикатором проникають у зразок під дією двох послідовно прикладених навантажень – попереднього  і загального , що дорівнює сумі попереднього й основного навантаження :

.

При вдавленні конуса /шкала «С»/ ; , а при випробуванні дуже твердих і більш тонких матеріалів /шкала «А»/ ; . При вдавленні кулі / шкала «В»/ .

Число твердості по Роквеллу позначається HR і обчислюється по формулі:

де  - постійна величина, що для конуса дорівнює 0,2, а для кулі    – 0,26;

       – глибина проникнення індикатора під дією   після його зняття і залишається  Ро,

      – глибина проникнення індикатора під дією , ;

      – ціна поділу індикатора, що відповідає проникненню індикатора на 0,002.

 

Метод Віккерса. Визначення твердості за цим методом здійснюється вдавленням у досліджуваний зразок чотирьохгранної алмазної піраміди, внаслідок чого її відбиток має форму ромба. По навантаженню, яке припадає на одиницю площі поверхні відбитка, визначають число твердості HV за формулою:

,

де  - навантаження на піраміду /5 – 120 /;

      - середнє арифметичне довжини обох діагоналей відбитка після зняття навантаження, ;

      - кут 136о між протилежними гранями піраміди біля вершини.

 

Мікротвердість. Її визначення використовується для характеристики дуже тонких шарів, виробів дрібних і окремих структурних складових сплавів. Прилад для визначення мікротвердості складається з механізму навантаження з алмазною пірамідою і металографічного мікроскопа. Зразки для вимірювання повинні бути підготовлені так само, як мікрошліфи (шліфування, полірування, травлення).

Чотиригранна алмазна піраміда (з кутом біля вершини 136о, таким самим, як і у піраміди при випробування за Віккерсом, вдавлюються у випробуваний матеріал під дуже малим навантаженням . Число мікротвердості позначається  і обчислюють за формулою

.

На практиці визначають за величиною діагоналі відбитка, , користуючись відповідними таблицями.

 

9