3. témakör: Szerkezeti anyagok tulajdonságainak vizsgálata.

Anyagkutatási módszerek osztályozása

A fémek alapvető tulajdonságai és vizsgálatuk módszerei.

A fémek a szerkezeti anyagok egyik osztálya, amelyet bizonyos tulajdonságokkal jellemeznek:

• "Metálfényű" (jó fényvisszaverő képesség);
• műanyag;
• magas hővezető képesség;
• magas elektromos vezetőképesség.

Ezek a tulajdonságok a fémek szerkezetének sajátosságaiból adódnak. A fémes állapot elmélete szerint a fém pozitív magokból álló anyag, amely körül elektronok keringenek pályákon. Az utolsó szinten az elektronok száma kicsi, és gyengén kötődnek az atommaghoz. Ezek az elektronok képesek mozogni a fém teljes térfogatában, azaz egy egész atomcsoporthoz tartoznak.

Kutatási módszerek.

A fémek és ötvözetek sokféle tulajdonsággal rendelkeznek. A fémek kutatásának egyik módszerével lehetetlen minden tulajdonságról információt szerezni. Számos elemzési módszert alkalmaznak.

1. A kémiai összetétel meghatározása.

2. Kvantitatív elemzési módszereket alkalmazunk.

3. Ha nincs szükség nagy pontosságra, akkor használjon spektrális elemzést.

A spektrális elemzés a rézelektróda és a vizsgált fém között mesterségesen gerjesztett elektromos ív vagy szikra spektrumának lebontásán és tanulmányozásán alapul.

Egy ív meggyullad, egy prizmán keresztül fénysugár lép be a szemlencsébe spektrumelemzés céljából. A spektrumvonalak színe és koncentrációja lehetővé teszi a kémiai elemtartalom meghatározását. Helyhez kötött és hordozható acéloszkópokat használnak.

4. Az összetételről pontosabb információt a röntgenspektrum analízis ad.

Mikroanalizátorokon végzik. Lehetővé teszi az ötvözet fázisainak összetételének, az atomok diffúziós mobilitásának jellemzőinek meghatározását.

A mechanikai tulajdonságok általános jellemzői.

Ez egy olyan mutatókészlet, amely jellemzi az anyag ellenállását a rá ható terhelésekkel szemben, ebben az esetben deformálódását, valamint viselkedésének jellemzőit a megsemmisítés folyamatában. Ennek megfelelően a feszültségeket mérik (általában in kgf / mm 2 vagy Mn/m2), deformációk (%-ban), fajlagos alakváltozási és roncsolási munka (általában in kgf․m/cm2 vagy MJ/m2), a pusztulási folyamat fejlődési üteme statikus vagy ismételt terhelés mellett (leggyakrabban in mm 1-ért mp vagy 1000 terhelési ismétlési ciklus esetén, mm / kcycle). Kisasszony. Az m-t különböző formájú minták mechanikai vizsgálatával határozzák meg.

Általában a szerkezetekben lévő anyagok sokféle terhelésnek lehetnek kitéve: feszített munka , összenyomás, hajlítás, csavarás, nyírás stb., vagy többféle terhelés együttes hatásának kitéve, mint például a feszítés és a hajlítás. Az anyagok működési feltételei is változnak a hőmérséklet, a környezet, a terhelés kijuttatási sebessége és időbeli változásának törvénye szempontjából. Ennek megfelelően számos mutatója van az oldal M.-nek. m. és számos mechanikai vizsgálati módszer. Fémeknél és műszaki műanyagoknál a leggyakoribb vizsgálatok a szakítószilárdság, a keménység, az ütési hajlítás; a törékeny szerkezeti anyagokat (például kerámiákat, cermeteket) gyakran nyomó- és statikus hajlítási vizsgálatnak vetik alá; Fontos a kompozit anyagok mechanikai tulajdonságainak értékelése, emellett nyírási vizsgálatok során.

3) Az anyagok és kész mérnöki termékek fizikai és mechanikai tulajdonságainak, technológiai mutatóinak meghatározására szolgáló szabványos vizsgálatok módszerei, tervezésük szabványos módszerei.

Működés közben a gépalkatrészek különféle terheléseknek vannak kitéve. Az ötvözetek különféle terhelési feltételek melletti teljesítményének meghatározása érdekében tesztelik őket feszítésre, nyomásra, hajlításra, csavarodásra stb.

A fémek viselkedését külső terhelés hatására mechanikai tulajdonságaik jellemzik, amelyek lehetővé teszik az egyes anyagok terhelési határainak meghatározását, a különböző anyagok összehasonlítható értékelését és a fém minőségének gyári ellenőrzését. és a laboratóriumi körülmények.

A mechanikai tulajdonságok vizsgálatára számos követelmény vonatkozik. A vizsgálatok hőmérséklet-erő feltételeinek a lehető legközelebb kell lenniük az anyagok valós gépekben és szerkezetekben történő üzemelési feltételeihez. Ugyanakkor a vizsgálati módszereknek kellően egyszerűnek és alkalmasnak kell lenniük a kohászati ​​termékek tömegminőség-ellenőrzésére. Mivel szükséges a különböző építőanyagok minőségének összehasonlítása, a mechanikai tulajdonságok vizsgálati módszereit szigorúan szabványokkal kell szabályozni.

A mechanikai tulajdonságok meghatározásának eredményeit a számítógépes tervezési gyakorlatban a gépek és szerkezetek tervezésénél hasznosítják. A legelterjedtebbek a következő típusú mechanikai vizsgálatok.

1. Statikus rövid távú tesztek egyszeri terheléssel egytengelyű feszültségre - kompresszió, keménység, hajlítás és csavarás.

2. Dinamikus vizsgálatok az ütőszilárdság és összetevői meghatározásával - a repedés keletkezésének és terjedésének specifikus munkája.

3. Változó terhelésű vizsgálatok az anyag tartóssági határának meghatározásával.

4. Termikus kifáradási tesztek.

5. Kúszási és hosszú távú szilárdsági vizsgálatok.

6. A repedés terjedésével szembeni ellenállás vizsgálata a törési szilárdsági paraméterek meghatározásával.

7. Anyagvizsgálatok összetett igénybevételi körülmények között, valamint alkatrészek, szerelvények, kész szerkezetek teljes körű vizsgálata.

3.2. Anyagtulajdonságok

A mechanikai tulajdonságok alatt olyan jellemzőket értünk, amelyek meghatározzák a fém (vagy más anyag) viselkedését külső mechanikai erők hatására. A mechanikai tulajdonságok általában magukban foglalják a fém (ötvözet) deformációval szembeni ellenállását (szilárdság) és a töréssel szembeni ellenállását (hajlékonyság, szívósság és a fém azon képessége, hogy repedések esetén nem törik meg).

A mechanikai vizsgálatok eredményeként a mechanikai tulajdonságok számszerű értékeit kapják meg, vagyis azon feszültségek vagy alakváltozások értékeit, amelyeknél az anyag fizikai és mechanikai állapotában változás következik be.

A fémes anyagok mechanikai tulajdonságainak értékelésekor több kritériumcsoportot különböztetünk meg.

1. A tervezési jellemzőktől és a termékek szolgáltatásának jellegétől függetlenül meghatározott kritériumok. Ezeket a kritériumokat a sima próbatestek szabványos szakító-, nyomó-, hajlítás-, keménységi- (statikai vizsgálatok) vagy hornyolt ütővizsgálatai (dinamikus vizsgálatok) határozzák meg.

A sima próbatesteken végzett statikai vizsgálatok során meghatározott szilárdsági és képlékeny tulajdonságok, bár fontosak (a számítási képletekben szerepelnek), sok esetben nem jellemzik ezen anyagok szilárdságát a gépalkatrészek, szerkezetek valós üzemi körülményei között. Csak korlátozott számú egyszerű formájú termékhez használhatók, amelyek statikus terhelés mellett, normál hőmérséklethez közeli hőmérsékleten üzemelnek.

2. Az anyag szerkezeti szilárdságának értékelésére szolgáló kritériumok, amelyek a legnagyobb korrelációban állnak a termék használati tulajdonságaival, és jellemzik az anyag teljesítményét üzemi körülmények között.

A fémes anyagok szerkezeti szilárdságának kritériumai két csoportra oszthatók:

a) olyan kritériumok, amelyek meghatározzák a fémes anyagok megbízhatóságát a hirtelen töréssel szemben (törési szívósság, repedésterjedés során elnyelt munka, túlélés stb.). Ezek a törésmechanika alapelveit alkalmazó technikák éles repedéses próbatestek statikus vagy dinamikus vizsgálatán alapulnak, amelyek valódi gépalkatrészekben és szerkezetekben, üzemi körülmények között (bevágások, átmenő lyukak, nem fémes zárványok, mikroüregek stb.) .). A repedések és a mikro-szakadások nagymértékben megváltoztatják a fém terhelés alatti viselkedését, mivel feszültségkoncentrátorok;

b) a termékek tartósságát meghatározó kritériumok (fáradásállóság, kopásállóság, korrózióállóság stb.).

3. A szerkezet egészének szilárdságának (szerkezeti szilárdság) értékelésének kritériumai, próbapadi, teljes körű és üzemi vizsgálatok során. Ezek a tesztek olyan tényezők hatását mutatják ki a szerkezet szilárdságára és tartósságára, mint a maradó feszültségek eloszlása ​​és nagysága, a gyártástechnológia és a fémtermékek tervezési hibái stb.

A kohászat gyakorlati problémáinak megoldásához mind a szabványos mechanikai tulajdonságok, mind a szerkezeti szilárdsági kritériumok meghatározása szükséges.

MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK

MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK

Anyagok - az anyag reakciója az alkalmazott mechanikai. Betöltés. Fő mechanikai jellemzői tulajdonságai a stressz és a feszültség. A feszültségek az erők jellemzői, amelyek egy anyag vagy termék mintájának, az abból készült szerkezetnek a metszetegységére vonatkoznak. Az alakváltozást leggyakrabban a dimenzió nélküli mennyiség, az arány, a hosszváltozás, az elhajlási nyíl vagy a csavarási szög alapján értékeljük.

Kisasszony. konstruálni. az anyagok (fémek és ötvözetek, polimerek, üveg, kerámia, textilszálak és -szövetek, fa stb.) beépítése mechanikusan történik. tesztek, melyek célja leggyakrabban az alkalmazott szerelő közötti kapcsolat megtalálása. az anyagot érő feszültségek és annak deformációi. Kisasszony. jelentősen függenek a vizsgált anyag szerkezetétől és az alkalmazott erők sémájától. Ezért nem fizikaiak. állandók, és nem jellemzik az anyag atomközi kölcsönhatási erőit. Az összehasonlíthatóság kedvéért M. with. Különböző anyagok esetén a vizsgálatokat egyszerű, könnyen reprodukálható terhelési sémák (külső erők alkalmazása) szerint végzik - egytengelyű feszítés (vagy összenyomás), hajlítás, csavarás. Ha összehasonlítjuk M.-t azzal. különböző anyagok vagy egy anyag eltérő szerkezetű, akkor szem előtt kell tartani, hogy a vizsgálati körülményeket betartsák (azonos feszültségi minták, a terhelések mértéke és a vizsgálati környezet fizikai és mechanikai feltételei, valamint a geom. hasonlóság - a vizsgálati minta alakja és méretei). Kisasszony. jelentősen függ a hőmérséklettől és a nyomástól.

Szerelő a vizsgálatok osztályozhatók a feszültségi állapot (az alkalmazott erők diagramja), a vizsgálat során történő terhelés módja (adott sebességű alakváltozás és alakváltozási ellenállási erők), az oszlop alkalmazása, a terhelés (vagy feszültségek) és az alakváltozással szembeni ellenállás mérése szerint, a változás természeténél fogva a statikus, dinamikus.

Kisasszony. fizikai szerint osztályozva. a kapott jellemzők jellege.

A rugalmasság a szilárd anyagok azon tulajdonsága, hogy ellenállnak térfogatuk vagy alakjuk mechanikai hatására bekövetkező változásának. c feszültségek spontán módon visszaállítják az eredeti állapotot, amikor az ext. hatások. Jellemzője a rugalmasság határa - max, feszültség, amelynek eltávolítása után a minta alakja és mérete teljesen helyreáll; rugalmassági modulusz- együttható. arányossági összekapcsolás és rugalmas alakváltozás. Edinov, jellemző M. with., Tájékoztatást ad a kristályos interatomi kölcsönhatásról. az anyag rácsa, az atomok (ionok) kölcsönhatási energiájának második származéka, de a köztük lévő távolság.

Az elasztikus régióban gyakran előfordulnak eltérések az elasztikus tulajdonságoktól, amelyekre a stressz relaxáció jellemző, a rugalmas belső súrlódás utóhatása, a rugalmassági modulus hibája.

Erősség - ellenáll a pusztításnak (szakadás); a terhelés maximális (a minta megsemmisülése előtti) értékeinek megfelelő feszültségekkel (ún. szakítószilárdság vagy).

A törés jellege minden típusú vizsgálatnál (feszítés, nyomás, hajlítás, csavarás), mind a normál (leválás), mind a nyíró (nyíró) igénybevétel hatására viszkózus vagy rideg. A képlékeny és rideg törés közötti különbség a képlékenység nagyságában rejlik. a pusztulás előtt felhalmozódott deformáció. Mindkét típusú törés összefügg a repedések kialakulásával és kialakulásával. A roncsolással szembeni ellenállás értékelése hagyományos statikus feszültségnél. vizsgálatok (szakítószilárdság, átmeneti törésállóság) gyakran nem elegendőek egy anyag szerkezeti alkalmasságának meghatározásához, különösen vágások, repedések és egyéb feszültségkoncentrátorok jelenlétében. Ebben az esetben törésvizsgálatokat alkalmaznak, amelyekben a mintákat használjuk fel, amelyekben előzetesen repedés keletkezik, és a paraméter ( NAK NEK), to-ry hívott. együttható. stressz intenzitás. Határozza meg ezt az együtthatót. lakáshoz ( K with) vagy térfogati (A - Ci) feszültségállapotok.

A szilárdsági tulajdonságok közé tartozik a képlékeny ellenállás is. deformáció. Általában műanyag. A deformációt a maradó alakváltozások meghatározott értékének eléréséhez szükséges feszültségek jellemzik. Tehát meghatározza azokat a feszültségeket, amelyek a nyújtás során műanyagot okoznak. törzs 0,2% (javallt).

A plaszticitás a szilárd anyagok azon tulajdonsága, hogy külső hatások hatására visszafordíthatatlanul deformálódnak. erők vagy int. feszültség. A plaszticitás jellemzőiként a naib, a nyúlás (referencia, hosszváltozás feszítés hatására) és az utalás, a nyaki szűkület - a minta keresztmetszetének változása az egyenletes nyúlás megszűnése (stabilitásvesztés) és a minta kialakulása után. a nyak elterjedt.

Dinamikus ellenállás a terheléseket az ütőszilárdság értékével becsüljük meg - fajlagos törés a minták ütési hajlítása során bevágással (viszonylag plasztikus anyagok esetén) vagy bevágás nélkül (kevésbé műanyagok esetén).

Hőállóság - az anyagok azon képessége, hogy hosszú ideig működjenek anélkül, hogy deformálódnának, de összeesnének az alkalmazott terhelés és a magas hőmérséklet hatására. Fő a kúszási határ és az időtartam a hőállóság jellemzői. A kúszási határértéket, vagyis azon feszültségek nagyságát, amelyeknél a kúszás nem haladja meg az adott értéket, az állandósult állapotú kúszási sebesség feszültségektől való függéséből határozzuk meg minden hőmérsékletre. Hasonlóképpen az időtartam értékét, az anyag szilárdságát egy adott hőmérsékleten a meghibásodásig eltelt idő feszültségektől való függéséből határozzuk meg. Például beállítjuk azt a feszültséget (vagy terhelést), amelynél adott álláson, hőmérsékleten pusztítunk T 100 óra alatt történik

A hőállóság fontos jellemzője az időtartam is, vagyis a kúszás során a törésig felhalmozódott alakváltozás mértéke. A hőállóságot gyakran egyszerűen a meghibásodásig eltelt idő jellemzi adott és állandó feszültség és hőmérséklet mellett. A pl. Esetenként a hőállóságot a szakítószilárdság vagy más hasonló jellemzők alapján értékelik megemelt hőmérsékleten. Ebben az esetben rövid időről beszélnek. hőellenállás.

A kifáradás az a folyamat, amikor az anyagokban felhalmozódnak a károsodások ciklikusan változó feszültségek hatására, amelyek nem haladják meg a rugalmassági határt. Az alkalmazott feszültségek sémája és időbeli változásának jellege eltérő lehet. Fáradtsággal szembeni ellenállás ún. s-fáradtságban. Az anyagkifáradás tanulmányozásához diagramokat ábrázolunk, amelyek a feszültségváltozás ciklusszámának a max, ciklusfeszültségek értékétől való függését mutatják. nagyságrendű, ez a függőség vagy enyhén kezd változni, vagy állandó marad. Az ilyen feszültségek szintjét ún. a fáradtság határa. Vizsgálják a meghibásodásig tartó ciklusok számának a deformáció amplitúdójától való függőségét is.

Nagyon gyakori jellemzője a M. c. azaz az él az anyag benyomódással szembeni ellenállását jelzi. Némi fizikai bizonytalanság ellenére. ennek a tulajdonságnak a természete, a könnyű mérés, a reprodukálhatóság és a szilárdsággal, keménységgel való magas korreláció miatt az M. c.

A technikában az ún. technol. a konstrukció képességét bemutató minták. anyagok bizonyos alakváltozásokra: Eriksen szerinti vizsgálat, amely megmutatja az anyag mélyhúzó képességét; torziós hajlékonyság, hajlítás hajlítással - az anyag hajlékonyságának és szétválási hajlékonyságának mutatói. nyomáskezelés típusai.

Világít.: Bernshtein M. L., Zaimovsky V. A., Mechanical properties of metals, 2. ed., M., 1979; Zolotorevszkij V.G., Fémek mechanikai tulajdonságai, 2. kiadás, M., 1983. V. M. Rosenberg.

Fizikai enciklopédia. 5 kötetben. - M .: Szovjet enciklopédia. A. M. Prokhorov főszerkesztő. 1988 .

Nézze meg, mik a "MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK" más szótárakban:

Mechanikai tulajdonságok- - tükrözi az anyag azon képességét, hogy ellenáll a teljesítménynek, a hőnek, a zsugorodásnak vagy más belső feszültségeknek anélkül, hogy a kialakult szerkezetet megzavarná. A mechanikai tulajdonságok közé tartoznak a deformációs tulajdonságok: szilárdság, keménység, kopás, ... ... Építőanyagok kifejezések, definíciók és magyarázatok enciklopédiája

Az olyan anyagok, mint a szilárdság, a törésállóság, a keménység stb., sok esetben meghatározóak az anyagfelhasználás eldöntésében. A mechanikai tulajdonságok ellenőrzésének módszerei A következő főbb módszereket kell megjegyezni ... ... Wikipédia

A kőzetek (a. A kőzetek mechanikai tulajdonságai; n. Mechanische Eigenschaften der Gesteine; f. Proprietes mecaniques des roches; és. Caracteristicas mecanicas de rocas, propiedades mecanicas de rocas) jellemzik az alakváltozásokat, ... ... Földtani enciklopédia

mechanikai tulajdonságok- Olyan anyagtulajdonságok, amelyek erőhatás hatására rugalmas és rugalmatlan viselkedést mutatnak, jelezve ezzel az anyag további felhasználásra való alkalmasságát; például a rugalmassági modulus, a szakítószilárdság, a nyúlás ... Műszaki fordítói útmutató

MECHANIKAI TULAJDONSÁGOK- a (többnyire szilárd) testek viselkedésének jellemzői mechanikai igénybevétel hatására. A mechanikai tulajdonságokat a mechanikai igénybevételek (lásd Szilárdság), alakváltozások (lásd Plasztikusság), munkavégzés (lásd Ütés ... ... Kohászati ​​szótár

Mechanikai tulajdonságok Mechanikai tulajdonságok. Anyagtulajdonságok, amelyek rugalmas és rugalmatlan viselkedést mutatnak, amikor erőhatásnak vannak kitéve, jelezve ezzel az anyag alkalmasságát a további felhasználásra; például rugalmassági modulus, határ ... Kohászati ​​szószedet

mechanikai tulajdonságok- mechaninės savybės statusas T terület automatika atitikmenys: angl. mechanikai tulajdonságok vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mechanikai tulajdonságok, n pranc. propriétés mécaniques, f… Automatikos terminų žodynas

mechanikai tulajdonságok- mechaninės savybės statusas T terület Standartizálás ir metrológiai definíciós Kūnas ir anyag reagavimo į mechaninius charakteristikas. atitikmenys: angl. mechanikai tulajdonságok vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mechanikus ...... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

mechanikai tulajdonságok- mechaninės savybės statusas T terület chemija apibrėžtis Kūno reagavimo į mechaninius veikimo charakteristika. atitikmenys: angl. mechanikai tulajdonságok rus. mechanikai tulajdonságok … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

mechanikai tulajdonságok- mechaninės savybės statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. mechanikai tulajdonságok vok. mechanische Eigenschaften, f rus. mechanikai tulajdonságok, n pranc. propriétés mécaniques, f ... Fizikos terminų žodynas

Mechanikai tulajdonságok az anyag azon képességében nyilvánul meg, hogy ellenáll mindenféle külső mechanikai hatásnak.

Mechanikai hatások jellemzik irány, időtartam szerintés hatálya. A mechanikai hatás irányában úgy tekinthető lineáris(nyújtani és összenyomni) és sarok(hajlítás és csavarás). Időtartamuk szerint osztják őket statikusés dinamikus, terjedelem szerint - által térfogati és felületes.

A mechanikai tulajdonságok határozzák meg a mechanikai igénybevételnek kitett anyagok és anyagok alakjának, méretének és folytonosságának változását, és ebből következően szinte minden olyan mechanikai hatás eredményét, amely az anyagokra és anyagokra gyártásuk és működésük (használatuk) során fellép.

Az anyagok és anyagok fő mechanikai tulajdonságai közé tartozik rugalmasság, merevség, rugalmasság, plaszticitás, szilárdság, ridegség, szívósság és keménység.

Rugalmasság- az anyagok azon tulajdonsága, hogy külső hatások megszűnésekor spontán módon visszaállítják alakjukat és térfogatukat (szilárd anyagok), vagy csak térfogatukat (folyadékok és gázok). A rugalmasság az anyag atomjai (molekulái) és hőmozgásuk közötti kölcsönhatásnak köszönhető.

Az anyagok vagy termékek azon képességének mértéke, hogy egy adott típusú terhelés hatására megváltoztatják méretüket és alakjukat, a fogalmak "rugalmasság" és "merevség".

Rugalmasság - egy anyag vagy termék azon képessége, hogy viszonylag kis hatóerővel roncsolás nélkül jelentős méret- és alakváltozáson menjen keresztül.

Keménység - egy anyag vagy termék azon képessége, hogy adott típusú terhelés mellett kevésbé változtassa meg méreteit és alakját. Minél nagyobb a merevség, annál kisebb a változás.

Rugalmasság- a szilárd anyagok azon képessége, hogy a változásokat okozó mechanikai terhelések eltávolítása után mikroszkopikus megszakítások nélkül megtartsák megváltozott alakjukat és térfogatukat.

A plasztikus deformáció egyes atomközi kötések megszakadásával és újak kialakulásával jár. A plaszticitás figyelembevétele lehetővé teszi a biztonsági határok, a deformálhatóság és a stabilitás meghatározását, kiterjeszti a minimális súlyú szerkezetek létrehozásának lehetőségeit.

Mechanikai erő szilárd anyagok - az a tulajdonság, hogy ellenállnak a pusztulásnak, a részekre bontásnak), valamint a visszafordíthatatlan alakváltozásnak mechanikai igénybevétel hatására. A szilárd anyagok erősségét végső soron az őket alkotó szerkezeti egységeik (atomok, ionok stb.) közötti kölcsönhatási erők határozzák meg.

Törékenység- a szilárd anyagok azon tulajdonsága, hogy mechanikai igénybevétel hatására jelentős előzetes alak- és térfogatváltozás nélkül összeesnek.

Viszkozitás (belső súrlódás)- az anyagok azon képessége, hogy ellenálljanak a külső erők hatásának, ami:

Szilárd anyagokban - egy már meglévő éles repedés terjedése (megsemmisítése);

Folyadékokban és gázokban - áramlás.

Keménység - az anyagok azon tulajdonsága, hogy ellenállnak a felületi réteg érintkezési hatásának (benyomódás vagy karcolás). Ennek a tulajdonságnak az a sajátossága, hogy csak kis mennyiségű anyagban valósul meg. A keménység az anyag összetett tulajdonsága, amely tükrözi annak szilárdságát és plaszticitását.

Mechanikai hatás hiányában a kristály atomjai egyensúlyi helyzetben vannak. Mechanikai igénybevétel hatására az anyagi tárgy deformálódik.

Deformáció- az anyag számos részecskéjének relatív helyzetének megváltozása, amely a test vagy részei alakjának és méretének megváltozásához vezet, és a köztük lévő kölcsönhatási erők megváltozását idézi elő. Minden anyag deformálható.

Ha nyomó terhelést alkalmazunk, akkor az anyag szerkezetének részecskéi (például atomok) közelebb kerülnek ahhoz a távolsághoz, amelynél a belső taszító erők kiegyenlítik a külső nyomóerőket. Nyújtáskor a szerkezeti részecskék közötti távolság addig növekszik, amíg a vonzási erők kiegyenlítik a külső terhelést.

Szilárd testekben az áramlási mechanizmus szerint rugalmas és képlékeny alakváltozásokat különböztetnek meg. Rugalmas deformáció deformációnak nevezzük, amelynek az anyag alakjára, szerkezetére és tulajdonságaira gyakorolt ​​hatása a külső erők hatásának megszűnése után megszűnik, ill. műanyag - az alakváltozásnak olyan része, amely a terhelés eltávolítása után megmarad, visszafordíthatatlanul megváltoztatva az anyag szerkezetét és tulajdonságait.

Minden valódi szilárd anyag, még kis alakváltozásokkal is, plasztikus tulajdonságokkal rendelkezik, ami előre meghatározza a deformáció vegyes mechanizmusait - elasztoplasztikus deformáció. Tehát különféle részeken és szerkezetekben a plasztikus deformációk általában kis mennyiségű anyagot fednek le, a többi csak rugalmas deformációkon megy keresztül. Ha az alakváltozás mértéke egyértelműen időfüggő, például állandó terhelés mellett növekszik, de reverzibilis, akkor ún. viszkoelasztikus.

A szilárd testekben a plasztikus deformáció például csúszással valósítható meg, amely az anyag kristályrácsában a legsűrűbb atompakolású síkok és irányok mentén megy végbe. Csúszósíkok és ezekben a síkokban fekvő csúszási irányok alakulnak ki csúszó rendszer. Fémeknél például egy vagy több csúszórendszer működhet egyidejűleg.

A csúszási folyamat bemutatása, mint a kristály egyik részének a másikhoz viszonyított egyidejű mozgása, pusztán sematikus (ábra), mivel egy ilyen mozgáshoz több száz és ezerszer nagyobb külső terhelések kellenek, mint amelyeknél a folyamat ténylegesen lezajlik. .

Valódi anyagokban a csúszás az egyik csúszási síkban lévő diszlokációk elmozdulása és a többire való átmenet eredményeként következik be. A deformált kristályos anyagban mozgó diszlokációk nagyszámú elmozdult atomot és üresedést eredményeznek.

A deformációra fordított munka nagy része (legfeljebb 95%) hővé alakul (felmelegedés következik be), az energia fennmaradó része a rácshibák (üres helyek és főleg diszlokációk) megnövekedett sűrűsége formájában halmozódik fel. Az energia felhalmozódását az alakváltozás következtében fellépő maradó feszültségek növekedése is bizonyítja. Ebből a szempontból a képlékenyen deformált anyag állapota instabil, és megváltozhat például a hőkezelés során.

A legegyszerűbb deformációs elemek a következők:

relatív nyúlás δ a minta hossznövekedésének (/, - / 0) aránya a terhelés hatására a kezdeti értékhez / 0:

δ = (/,-/ 0)/ / 0

relatív szűkület ψ - a minta keresztmetszeti területének csökkenésének aránya terhelés hatására (S 0 -S 1) az eredeti S 0 értékre:

ψ = (S 0 -S 1) / S 0

Az alakváltozással szembeni ellenállást az egyik atomi réteg nyírási ellenállása határozza meg a másik szomszédos réteghez viszonyítva. Ennek az ellenállásnak a nagyságának becsléséhez a „fogalom” feszültség".

Feszültség - az anyag deformációjából származó belső erők mértéke, amely az anyag részecskéi közötti kölcsönhatási erők változását jellemzi az alakváltozás során. A feszültséget nem mérik közvetlenül, hanem csak a testre ható erők értékei alapján számítják ki, vagy közvetetten határozzák meg - hatásának hatásaival, például piezoelektromos hatással.

A feszültség vektormennyiség; ennek a vektornak a normálsíkra és az érintősíkra vetítésének értékeit nevezzük Normálés nyírófeszültségek.

Egy adott kristályos anyagban képlékeny deformáció alatt álló csúszórendszert a minimális nyírófeszültség értéke jellemzi, amely a csúszás megkezdéséhez szükséges. Ez kritikus nyírófeszültség m 0, amely nem függ a csúszósík irányultságától az alkalmazott terheléshez képest, és a kristályos anyag egyik alapvető jellemzője.

Ha ebben a rendszerben a csúszás akkor kezdődik, amikor a nyírófeszültség elér egy m 0 kritikus értéket, akkor az alakváltozás folytatódásához a nyírófeszültség folyamatos növelése szükséges, pl. az alakváltozást folyamatos keményedés kíséri ( hideg megmunkálás, vagy szegecselés).

Munka keményedés- a szerkezet és a tulajdonságok megváltozása az anyagok kristályrácshibáinak sűrűségének növekedésével a képlékeny deformáció következtében. A megmunkálási edzés során a hajlékonyság és az ütőszilárdság csökken, a keménység és a szilárdság viszont nő. A munkaedzést a termékek felületi keményítésére használják, de figyelembe kell venni, hogy az edzett fémek érzékenyebbek a korrózióra és hajlamosak a feszültségkorróziós repedésekre.

A stresszek jellemzik forrás szerintés az expozíciós időhöz képest.

A feszültségforrás el van osztva mechanikus - mechanikai igénybevétel alatt, termikus- hőmérsékleti gradiens miatt, például a felület és a belső rétegek közötti gyors melegítés vagy hűtés során, ill szerkezeti (fázis) - az anyagban végbemenő különféle fizikai-kémiai folyamatok során, például az egyes krisztallitok térfogatának változása a fázisátalakulások során.

A σ anyagmintában a mechanikai feszültségek nagysága egyenesen arányos az F, Pa külső erő nagyságával:

σ = F / S,

ahol S - mintaterület, m 2.

Az anyag deformációval és roncsolással szembeni ellenállásának fő mechanikai jellemzői: Young-modulus, Poisson-hányados, nyírási modulus, arányos határ, rugalmassági határ, valamint terméshatárokés erő.

A mechanikai tulajdonságok jellemzik a fémek és ötvözetek azon képességét, hogy ellenállnak a rájuk ható terhelésnek, és a mechanikai jellemzők ezeket a tulajdonságokat mennyiségileg kifejezik. A fémes anyagok fő tulajdonságai: szilárdság, plaszticitás (vagy szívósság), keménység, ütésállóság, kopásállóság, kúszás stb.
Az anyagok mechanikai jellemzőit mechanikai vizsgálatok során határozzák meg, amelyeket a terhelés időbeni hatásának jellegétől függően statikusra, dinamikusra és változtathatóra osztanak.
A külső erők (terhelések) alkalmazási módjától függően húzó-, nyomó-, hajlító-, csavaró-, ütési hajlítási stb. vizsgálatokat különböztetünk meg.
Fémek és ötvözetek alapvető mechanikai jellemzői.
Végszilárdság (szakítószilárdság, szakítószilárdság - a minta meghibásodását megelőző legnagyobb terhelésnek megfelelő feltételes feszültség.
A valódi szakítószilárdság (tényleges feszültség) az a feszültség, amelyet a töréskori terhelés és a minta töréskori keresztmetszete aránya határoz meg.
Folyási szilárdság (fizikai) - a legkisebb feszültség, amelynél a próbatest deformálódik a húzóterhelés észrevehető növekedése nélkül.
A folyáshatár (feltételes) az a feszültség, amelynél a maradék nyúlás eléri a mintadarab hosszának 0,2%-át, melynek nyúlását a megadott jellemző meghatározásakor figyelembe veszik. Arányossági határ (feltételes) - olyan feszültség, amelynél a terhelés és a nyúlás közötti lineáris kapcsolattól való eltérés eléri azt az értéket, hogy az alakváltozási görbe érintője által alkotott lejtő érintője (a vizsgált pontban) a terhelési tengellyel nő értékének 50%-a a lineáris rugalmas görbén. A lejtős érintő 10 vagy 25%-os növelése megengedett.
A rugalmassági határ a maradandó alakváltozás megjelenésének megfelelő feltételes feszültség. A rugalmassági határ legfeljebb 0,005%-os tűréssel határozható meg, majd ennek megfelelően kerül feltüntetésre.
A törés utáni nyúlás a minta törés utáni hosszának az eredeti számított hosszához viszonyított aránya. Különbséget kell tenni a relatív nyúlások között, amelyeket ötszörös és tízszeres hosszúság/átmérő arányú mintákon teszteltek. Más arányok is megengedettek, például 2,5 öntvények tesztelésekor.
A szakadás utáni relatív szűkület a minta szakadási helyén lévő keresztmetszeti területének és a minta kezdeti keresztmetszeti területének aránya.
A mechanikai tulajdonságok meghatározott jellemzőit a feszített anyagok GOST 1497-61-ben meghatározott módszerekkel történő vizsgálatakor határozzák meg hengeres és lapos mintákon, amelyek alakját és méretét ugyanaz a szabvány határozza meg. A megemelt hőmérsékleten (1200 ° C-ig) végzett szakítóvizsgálatokat a GOST 9651-73, a hosszú távú szilárdságra a GOST 10145-62 szabvány határozza meg.
A normál rugalmassági modulus a feszültségnek és a megfelelő relatív feszültség-nyúlásnak (összenyomódásnak) aránya a rugalmas alakváltozásokon belül (Hooke-törvény).
Az ütőszilárdságot - a fém szívósságának mechanikai jellemzőjét - az ilyen típusú próbatest ingaütőszerkezetén végzett ütési töréshez szükséges munka határozza meg, és a próbatest munkakeresztmetszeti területére vonatkozik. a bevágás helye. A normál hőmérsékleten végzett vizsgálatokat a GOST 9454-60 szerint, alacsony hőmérsékleten - a GOST 9455-60 szerint és megemelt hőmérsékleten - a GOST 9656-61 szerint végezzük.
Az állóképességi (fáradási) határ az a maximális feszültség, amelynél a minta anyagai roncsolás nélkül kibírnak adott számú szimmetrikus ciklust (+ P-től - P-ig), alapul véve. A ciklusok számát a specifikáció határozza meg, és nagy szám. A fémek tartóssági vizsgálatának módszereit a GOST 2860-65 szabályozza.
A nyomószilárdság a törési terhelés és a minta vizsgálat előtti keresztmetszete aránya.
A feltételes kúszási határ olyan feszültség, amely a minta meghatározott (teljes vagy maradék) megnyúlását okozza egy meghatározott ideig, meghatározott hőmérsékleten.
Brinell keménység - TSh keménységmérőn, edzett acélgolyó p. nyomásával határozzuk meg. teszt fém vagy ötvözet.
A Rockwell HRA, HRB és HRC keménységét egy ~ 1,6 mm átmérőjű acélgolyó vagy egy kúp (gyémánt vagy keményfém) 120°-os csúcsán a fémbe történő bemélyítésével határozzák meg egy TK keménységmérőn. A GOST 9013-68 szabvány által szabványosított meghatározási feltételektől függően három HR értéket különböztetnek meg: HRA - nagyon kemény anyagok esetén (A skála) - a vizsgálatot gyémántkúp megnyomásával hajtják végre; HRB - lágyacélhoz (B skála) - acélgolyó; HRC - edzett acélhoz (C skála) - keményfém vagy gyémánt kúpos.
A gyémánt kúp behatolási mélysége fémben vizsgálva kicsi, ami vékonyabb termékek vizsgálatát teszi lehetővé, mint a Brinell keménység meghatározásakor A Rockwell keménység feltételes jellemző, melynek értékét a készülék skáláján mérik.
A Vickers HV keménységet egy gyémánt szabványos szabályos tetraéder piramis bemélyedésével határozzuk meg. A keménység számának meghatározása az átlók hosszának (a két átló összegének számtani középértékének) megmérésével és a képlet szerinti újraszámítással történik.
A szabványos terhelések, a minta vastagságától függően, 5, 10, 20, 30, 50 és 100 kgf. A terhelés alatti késleltetés vasfémeknél 10-15 másodperc, színesfémeknél 28-32 másodperc. Ennek megfelelően a HV 10 / 30-500 szimbólum jelentése: 500 - a keménység száma; 10 - terhelés és 30 - tartási idő.
A Vickers-módszert cementált, nitridált vagy cianidos termékek kis szelvényeinek alkatrészeinek és tömör vékony felületi rétegeinek keménységének mérésére alkalmazzák.

49 Fémek másodlagos kristályosítása A másodlagos kristályosításnak nagy gyakorlati jelentősége van, és számos hőkezelési, öregedési stb. folyamat alapjául szolgál, amelyek jelentősen megváltoztatják és javítják az ötvözetek tulajdonságait. A legtöbb másodlagos kristályosodási folyamat diffúzióhoz kapcsolódik. A keményötvözetekben való diffúzió számos okból lehetséges. Különösen a helyettesítő megoldásokban a rácsokban lévő kitöltetlen helyek (üres helyek) miatt megy végbe. Mind az oldószer, mind az oldott anyag atomjai mozoghatnak. Az intersticiális oldatok képződésében az oldott atomok elmozdulása a rács hézagjain keresztül megy végbe A diffúzió minél gyorsabban megy végbe, annál nagyobb a koncentrációkülönbség, minél magasabb a hőmérséklet. szubszferézis - a megnyúlt kristályok lekerekítettekké alakulása Mindkét folyamat megy végbe. a rendszernek a szabadenergia-csökkentési tendenciája miatt.Ebben az esetben EZ azért érhető el, mert az összeg aránya

szemcsefelületek kisebbek lesznek a térfogatukhoz képest. Minél könnyebb a koaguláció és a szferoidizáció, annál magasabb a hőmérséklet. ábrán. A 41. ábra egy ötvözet állapotdiagramja, amelyben a második komponens szilárd oldatban való oldhatósága csökken. Ezen a diagramon (ellentétben a 39. ábra diagramjával) megjelenik az EQ vonal, amely a B komponens felesleges kristályainak felszabadulását jellemzi, amelyeket másodlagosnak (B2) neveznek, ellentétben a primer kristályokkal (B \), amelyek kicsapódnak a CD vonal mentén. Példaként tekintsük a másodlagos kristályok képződésének lefolyását K koncentrációjú a szilárd oldatok hűtésekor. T \ hőmérsékleten a szerkezet egyfázisú, az EQ vonal elérésekor az oldat telítődik és ahogy tovább hűl, feleslegben B2 fázis szabadul fel belőle, ez utóbbi az a kristályok határai mentén kicsapódhat és rács alakot ölthet. Itt is először a magok kialakulása, majd növekedése következik be, azonban a magok keletkezésének és növekedésének helyét az elsődleges szemcsék felülete határozza meg. Néha nem kívánatos a másodlagos fázis rácsos elrendezése, akkor vagy megakadályozzák a kialakulását, vagy megszüntetik. A háló eltávolítása különböző módokon történik, például szferoidizáló izzítással. A diagram szerinti kristályosítás (41. ábra) lehetővé teszi az ötvözet tulajdonságainak jelentős megváltoztatását hűtéssel és temperálással, illetve öregítéssel.

50 DS ötvözetek a komponensek korlátlan oldhatóságával Mindkét összetevő korlátlan oldódó folyadékban és szilárdban Államokés nem képeznek kémiai vegyületeket.

Összetevők: A, B.

Fázisok: L, α.

Ha kettő összetevő korlátlanul oldódik folyékony és szilárd halmazállapotban, akkor csak két fázis lehetséges - folyékony megoldás Föld szilárd megoldásα. Ezért nem lehet három fázis, kristályosodásállandóval hőfok nincs vízszintes A vonalak a diagram nem.

ábrán látható diagram. 1, három területből áll: folyékony, folyékony + szilárd megoldásés szilárd oldat.

Az AMB vonal az vonal likvidus, és vonalАnВ - vonal solidus. Kristályosítási folyamat görbe ábrázolja az ötvözet hűtése(2. ábra).

Az 1. pont a kezdetnek felel meg kristályosodás, pont 2 - vége. Között pontok 1 és 2 (azaz között linesmiliquidusés solidus) ötvözet kétfázisú állapotban van. Kettővel alkatrészekés két fázis rendszer egyváltozós (c = k-f + 1 = 2 - 2 + 1 = 1), vagyis ha a hőmérséklet változik, akkor komponensek koncentrációja fázisokban; minden egyes hőfok szigorúan meghatározott kompozíciók fázisok. koncentrációés a fázisok száma at ötvözet között fekve vonalak solidusés a likvidust határozzák meg szabály szegmensek. Így, ötvözet Bele pontés folyékony és szilárd fázisból áll. Összetett a folyékony fázist a vetület határozza meg pontokat b fekve A vonalak likvidus, és Összetett szilárd fázis - vetítés pontokat fekvéssel A vonalak solidus. A folyékony és szilárd fázis mennyiségét a következő arányokból határozzuk meg: a folyékony fázis mennyisége ac / bc, a szilárd fázis mennyisége ba / bc.

Mindenben kristályosodási tartomány(tól től pontokat 1do pontokat 2) folyadékból ötvözet,

amelynek eredeti koncentráció K, kristályok válnak ki, amelyek gazdagabbak a tűzálló komponensben. Összetett az első kristályok az s vetület határozza meg. Befejezni az ötvözet kristályosodása K-nek be kell jönnie pont 2, amikor az utolsó csepp folyadékot Összetett megkeményedek. A szilárd fázis mennyiségét mutató szegmens nulla hüvelyk volt pont/ amikor éppen elkezdődött kristályosodás, és minden mennyisége ötvözet v pont 2 mikor kristályosodás vége lett. Összetett folyadékváltozások a görbe mentén 1 - l, és A kristályok összetétele- görbe mentén s- 2, és be pillanat befejezések kristályosodás ugyanaz, mint a Összetett az eredeti folyadék.

51. Anyagok hőmérsékleti tulajdonságai Az anyagoknál több jellemző hőmérsékleti pont kerül bevezetésre, amelyek jelzik az anyagok teljesítményét és viselkedését a hőmérséklet változásával. Hőellenállás - az a maximális hőmérséklet, amelynél az anyag élettartama nem csökken. E paraméter szerint az összes anyagot hőállósági osztályokra osztják.

Hőellenállás - az a hőmérséklet, amelyen a teljesítményromlás rövid időre elérve bekövetkezik.
Hőellenállás - az a hőmérséklet, amelyen az anyagban kémiai változások következnek be.
Fagyállóság - alacsony hőmérsékleten való munkaképesség (ez a paraméter fontos a gumik esetében).
Gyúlékonyság - gyújtási, tűzfenntartási, öngyulladási képesség Ezek különböző fokú tűzveszélyesek. Mindezek a fogalmak meghatározzák azokat a jellemző hőmérsékleteket, amelyeken az anyag bármely tulajdonsága megváltozik. Vannak bizonyos hőmérsékletek, amelyek minden anyagra jellemzőek, és vannak bizonyos elektromos anyagokra jellemző hőmérsékletek. amelynél bármely jellemző élesen megváltozik. A legtöbb anyagnak van olvadáspontja és forráspontja. Az olvadáspont az a hőmérséklet, amelyen megtörténik az átmenet szilárdból folyadékba. A folyékony héliumnak nincs olvadáspontja, még nulla kelvinnél is folyékony marad. A legtűzállóbbak a wolfram - 3387 ° C, a molibdén - 2622 ° C, a rénium - 3180 ° C, a tantál - 3000 ° C. A kerámiák között vannak tűzálló anyagok: a hafnium-karbid HfC és a tantál-karbid TaC olvadáspontja 2880 °C, a titán-nitrid és a karbid több mint 3000 °C. Vannak olyan anyagok, főleg hőre lágyuló polimerek, amelyeknek van lágyuláspontja, de az nem olvad meg, mert a polimer molekulák pusztulása megemelt hőmérsékleten kezdődik. A hőre keményedő polimerekben még csak nem is lágyul, az anyag hamarabb kezd bomlani. Vannak olyan ötvözetek és más összetett anyagok, amelyeknek összetett olvadási folyamata van: egy bizonyos hőmérsékleten, amelyet "szilárdságnak" neveznek, részleges olvadás következik be, pl. az anyag egy részének folyékony halmazállapotba való átmenete. Az anyag többi része szilárd. Kiderül, hogy valami zacskószerű. A hőmérséklet emelkedésével egyre nagyobb része folyékony halmazállapotba kerül, és végül egy bizonyos hőmérsékleten, az úgynevezett "liquidus"-on, az anyag teljesen megolvad. Például a forrasztáshoz használt ón és ólom ötvözete, amelyet egyszerűen "forraszanyagnak" neveznek, körülbelül 180 °C-on (szilárdságpont) kezd olvadni, és körülbelül 230 °C-on (folyadékpont) olvad meg.

Minden olvasztási folyamatban egy bizonyos pont elérése szükséges, de nem elégséges feltétele az olvadásnak. Egy anyag megolvasztásához energiát kell adni neki, amit fúziós hőnek nevezünk. grammonként (vagy molekulánként) számítják. A forráspont az a hőmérséklet, amelyen a folyadékból gőzbe történő átmenet megtörténik. Szinte minden egyszerű anyag felforr, az összetett szerves vegyületek nem forrnak, alacsonyabb hőmérsékleten bomlanak le anélkül, hogy elérnék a forrást. A forráspontot jelentősen befolyásolja a nyomás. Tehát például víz esetében a forráspontot 100 ° C-ról 373 ° C-ra tolhatja el 225 atm nyomás alkalmazásával. Forrásoldatok, pl. Az egymásban kölcsönösen oldódó anyagok komplex módon fordulnak elő, két komponens egyszerre forr, csak az egyik anyag gőzében van több, mint a másikban. Például egy gyenge alkohololdat vízben felforr, így több alkohol van a gőzben, mint a vízben. Ennek köszönhetően a desztilláció működik, és a gőz lecsapódása után alkoholt kapnak, de vízzel dúsítva. Vannak olyan keverékek, amelyek egyszerre forrnak ki, például 96% alkohol. Itt forralás közben a folyadék és a gőz összetétele megegyezik. A gőz lecsapódása után pontosan ugyanolyan összetételű alkoholt kapunk. Az ilyen keverékeket ún azeotróp... Vannak az elektromos anyagokra jellemző hőmérsékletek. Például a ferroelektromosoknál az ún. Curie pont... Kiderült, hogy az anyag ferroelektromos állapota csak alacsony hőmérsékleten következik be. Minden ferroelektromoshoz van egy olyan hőmérséklet, amely felett a tartományok nem létezhetnek, és paraelektromossá alakul. Ezt a hőmérsékletet Curie-pontnak nevezik. A Curie-pont alatti dielektromos állandó nagy, a Curie-ponthoz közeledve kissé növekszik. E pont elérése után a dielektromos állandó meredeken csökken. Például a legelterjedtebb ferroelektromos anyagnál: a bárium-titanátnál a Curie-hőmérséklet 120 °C, az ólom-cirkonát-titanátnál 270 °C, egyes szerves ferroelektromos anyagoknál a Curie-hőmérséklet negatív. Hasonló hőmérséklet (Curie-pontnak is nevezik) létezik a ferromágneseknél is. A mágneses permeabilitás viselkedése hasonló a dielektromos állandó viselkedéséhez, amikor a hőmérséklet emelkedik és a Curie-pont közeledik. Az egyetlen különbség az, hogy a mágneses permeabilitás csökkenése a hőmérséklet emelkedésével élesebben következik be a Curie-pont elérése után. Egyes anyagok Curie-pontértékei: vas 770 °C, kobalt 1330 °C, erbium és holmium (-253 °C), kerámia - széles hőmérsékleti tartományban. Az antiferromágneseknél hasonló pontot neveznek pont Neel.

Hasonló információk.