Способность металла не разрушаться под действием внешних сил это

Обновлено: 05.10.2024

Поведение металла под нагрузкой определяется его механическими свойствами (прочностью, пластичностью, твердостью, упругостью, жесткостью, вязкостью). Методы испытаний механических свойств в зависимости от характера действия нагрузки делят на три группы: статические, когда нагрузка возрастает медленно (плавно); динамические – нагрузка возрастает с большой скоростью (мгновенно) – удар; циклические – при повторно-переменных нагрузках, когда нагрузка многократно изменяется по величине и знаку (испытания на усталость).

Механические свойства металлов при статическом нагружении.В результате испытаний определяют следующие характеристики металлов: прочность, пластичность, твердость, упругость, жесткость.

Прочность – свойство металла сопротивляться пластической деформации и разрушению под действием внешних сил. В зависимости от способа статического нагружения различают прочность при растяжении, сжатии и изгибе.

Испытания на растяжение. Для испытаний применяют специальные цилиндрические или плоские образцы. Расчетная длина образца равна десяти- или пятикратному диаметру. Образец закрепляют в испытательной машине и нагружают. Результаты испытаний отражают на диаграмме растяжения.

На диаграмме растяжения пластичных металлов (рис. 13, а) можно выделить три участка: ОА – прямолинейный, соответствующий упругой деформации; АВ – криволинейный, соответствующий упругопластической деформации при возрастании нагрузки; ВС – соответствующий упругопластической деформации при снижении нагрузки. В точке С происходит разрушение образца с разделением его на две части.

От начала деформации (точка О) до точки А образец деформируется пропорционально приложенной нагрузке. Участок ОА – прямая линия. Максимальное напряжение, не превышающее предела пропорциональности, практически вызывает только упругую деформацию, поэтому его часто называют пределом упругости металла.

Рис. 13. Диаграмма растяжения пластичных металлов:

а – с площадкой текучести; б – без площадки текучести

При испытании пластичных металлов на кривой растяжения образуется площадка текучести АА¢. В этом случае напряжение, отвечающее этой площадке, sт называют физическим пределом текучести. Физический предел текучести – это наименьшее напряжение, при котором металл деформируется (течет) без заметного изменения нагрузки.

Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2 % от первоначальной длины образца, называют условным пределом текучести (σ0,2).

Участок А¢В (см. рис 13, а) соответствует дальнейшему повышению нагрузки и более значительной пластической деформации во всем объеме металла образца. Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке (точка В), предшествующей разрушению образца, называют временным сопротивлением, или пределом прочности при растяжении σв. Это характеристика статической прочности:

где Рmax – наибольшая нагрузка (напряжение), предшествующая разрушению образца, МПа;

F0 – начальная площадь поперечного сечения образца, м 2 .

У пластичных металлов, начиная с напряжения σв, деформация сосредоточивается (локализуется) в одном участке образца, где появляется сужение, так называемая шейка. В результате развития множественного скольжения в шейке образуется множество вакансий и дислокаций, возникают зародышевые несплошности. Сливаясь, они образуют трещину, которая распространяется в поперечном направлении растяжению, и образец разрушается (точка С). Кривая растяжения образца без площадки текучести показана на рис. 13, б.

Пластичность – свойство металла пластически деформироваться, не разрушаясь под действием внешних сил. Это одно из важных механических свойств металла, которое в сочетании с высокой прочностью делает его основным конструкционным материалом. Для определения пластичности не требуется образцов и оборудования. После испытания металла на растяжение эти же образцы измеряют и определяют характеристики пластичности. Показатели пластичности – относительное удлинение δ и относительное сужение ψ.

Относительным удлинением δ называется отношение абсолютного удлинения, т. е. приращения расчетной длины образца после разрыва (l – l0), к его первоначальной расчетной длине l0, выраженное в процентах:

где l0 – первоначальная длина образца, мм;

l – длина образца после разрыва, мм.

Относительным сужением y называется отношение абсолютного сужения, т. е. уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва (Fо – F), к первоначальной площади его поперечного сечения, выраженное в процентах:

где F0 – первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм 2 ;

F – площадь поперечного сечения образца после разрыва, мм 2 .

Твердость – свойство металла сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела. Для определения твердости часто не требуется изготовления специальных образцов, испытания проводятся без разрушения металла.


Твердость металла можно определять прямыми и косвенными методами: вдавливанием, царапаньем, упругой отдачей, магнитным методом. Прямые методы состоят в том, что в металл вдавливают твердый наконечник (индентор) различной формы из закаленной стали, алмаза или твердого сплава (шарик, конус, пирамида). После снятия нагрузки на индентор в металле остается отпечаток, размер которого характеризует твердость.

Существует множество методов определения твердости металлов. Но лишь некоторые из них нашли широкое применение в машиностроении. Все они названы в честь своих создателей.

Метод Бринелля. В плоскую поверхность металла вдавливается стальной закаленный шарик диаметром 10; 5 или 2,5 мм (рис. 14, а). После снятия нагрузки в металле остается отпечаток (лунка). Диаметр отпечатка d измеряют специальным микроскопом с точностью 0,05 мм. На практике пользуются специальной таблицей, в которой каждому диаметру отпечатка соответствует определенное число твердости НВ.

Метод Бринелля не рекомендуется применять для металлов с твердостью более НВ450, так как шарик может деформироваться и получится искаженный результат. Этот метод в основном используется для измерения твердости неупрочненного металла заготовок и полуфабрикатов.

Метод Роквелла. Твердость определяют по глубине отпечатка. Наконечником служит стальной закаленный шарик диаметром 1,58 мм для мягких металлов или алмазный конус с углом при вершине 120° – для твердых и сверхтвердых (более HRC70) металлов (рис. 14, б).

Шарик и конус вдавливаются в металл нагрузкой 60, 100 или 150 кг. Отсчет результатов измерений определяется по показанию стрелки на шкале индикатора твердомера (рис. 15, а). После включения нагрузки стрелка перемещается по шкале индикатора твердомера (рис. 15, б) и указывает значение твердости (рис. 15, в).


Рис. 15. Показания индикатора прибора ТК

При вдавливании стального шарика нагрузка – 100 кг (отсчет по внутренней (красной) шкале индикатора), твердость обозначают как НRВ. При вдавливании алмазного конуса отсчет твердости осуществляется по показанию стрелки на наружной (черной) шкале индикатора (см. рис. 15, в). Нагрузка 150 кг – для твердых металлов. Это основной метод измерения твердости закаленных сталей. Обозначение твердости – НRC. Для очень твердых металлов, а также мелких деталей нагрузка – 60 кг, обозначение твердости – НRА.

Определение твердости по Роквеллу дает возможность испытывать мягкие и твердые металлы, а отпечатки от шарика или конуса очень малы, поэтому можно измерять твердость готовых деталей. Измерения не требуют никаких вычислений – число твердости читается на шкале индикатора твердомера. Поверхность для испытания должна быть шлифованной.


Метод Виккерса. В испытуемую поверхность (шлифованную или полированную) вдавливается четырехгранная алмазная пирамида под нагрузкой 5, 10, 20, 30, 50, 100 кг. В металле остается квадратный отпечаток. Специальным микроскопом твердомера измеряют величину диагонали отпечатка (рис. 16). Зная нагрузку на пирамиду и величину диагонали отпечатка, по таблицам определяют твердость металла, обозначаемую как HV.

Этот метод универсальный. Его можно использовать для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев большой твердости (после азотирования, нитроцементации и т. п.). Чем тоньше металл, тем меньше должна быть нагрузка на пирамиду, но чем больше нагрузка, тем точнее получаемый результат.

Прочность при динамическом нагружении(испытания на ударную вязкость – на удар).В процессе эксплуатации многие детали машин испытывают динамические (ударные) нагрузки. Для определения стойкости металла к удару и одновременной оценки его склонности к хрупкому разрушению проводят испытания на ударный изгиб. В результате определяют ударную вязкость – характеристику динамической прочности.

Для определения ударной вязкости применяют 20 типов образцов (обычно размером 10 ´ 10 ´ 55 мм) с U- или V-образным надрезом. Надрез посередине образца называется концентратором. Испытания проводят на маятниковом копре 1 (рис. 17, а). Маятник 2, падая с определенной высоты, разрушает образец 3, свободно установленный на двух опорах копра (рис. 17, б). Работа удара К (Дж или кгс×м), затраченная на излом (разрушение) образца, фиксируется стрелкой на шкале копра и определяется из разности энергии маятника в положении его до и после удара. Ее можно определить по формуле:

К = G (h1 – h2), (6)

где G – вес маятника, Н;

h1 – высота подъема маятника до разрушения образца, м;

h2 – высота подъема маятника после разрушения, м.

Ударная вязкость обозначается КС (прежнее обозначение – aн) и подсчитывается как отношение работы, затраченной на разрушение образца К, к площади поперечного сечения образца в месте надреза F, МДж/м 2 :

КС (aн) = К / F. (7)

Если образец имеет U-образный надрез, то в обозначение ударной вязкости добавляется буква U (КСU), а если V-образный, то добавляется буква V (КСV). Например, KCU = 1 кгс×м/см 2 = 98 кДж/м 2 .

Определение ударной вязкости является наиболее простым и показательным способом оценки способности металлов, имеющих объемно центрированную кубическую решетку, к хрупкости при работе в условиях низких температур, называемой хладноломкостью.

Практически хладноломкость определяют при испытании на удар серии образцов при нескольких понижающихся значениях температуры (от комнатной до минус 100°С). Результаты испытаний наносят на график в координатах «ударная вязкость – температура испытания». Температура, при которой происходит падение ударной вязкости, называется критической температурой хрупкости, или порогом хладноломкости. Порог хладноломкости – отрицательная температура, при которой металл переходит из вязкого состояния в хрупкое.

Прочность при циклическом нагружении(испытания на усталость). Многие детали (валы, рессоры, рельсы, шестерни) в процессе работы подвергаются повторно-переменным нагрузкам. Разрушение таких деталей при эксплуатации происходит в результате циклического нагружения при напряжении, значительно меньшем, чем временное сопротивление металла. Процесс постепенного накопления напряжения в металле при действии циклических нагрузок, приводящий к образованию трещин и разрушению, называется уста-лостью. Свойство металла выдерживать большое число циклов переменных напряжений, т. е. противостоять усталости, называется выносливостью, или циклической (усталостной) прочностью.

Усталостная прочность – способность металла сопротивляться упругим и пластическим деформациям при переменных нагрузках. Она характеризуется наибольшим напряжением s-1, которое выдерживает металл при бесконечно большом числе циклов нагружения не разрушаясь и называется пределом усталости, или пределом выносливости. Для углеродистой конструкционной стали предел усталости принимается равным (0,4 – 0,5) sв.

Значение предела выносливости зависит от целого ряда факторов: степени загрязненности металла неметаллическими включениями, макро- и микроструктуры металла, состояния поверхности, формы и размеров детали и др.


Разрушение металлов при усталости отличается от разрушения при однократных нагрузках особым видом излома. При знакопеременной нагрузке происходит постепенное накопление напряжения, обусловленное движением дислокаций. Поверхность детали, как наиболее нагруженная часть сечения, претерпевает микродеформацию, и в наклепанной (упрочненной деформацией) зоне возникают микротрещины. Из множества микротрещин развитие получает только та, которая имеет наиболее острую вершину и наиболее благоприятно расположена по отношению к действующему напряжению.

Пораженная трещиной часть сечения детали не несет нагрузки, и она перераспределяется на оставшуюся часть, которая непрерывно уменьшается, пока не произойдет мгновенное разрушение. Таким образом, для усталостного излома характерно, как минимум, наличие зоны прогрессивно растущей трещины 1 и зоны долома 2 (рис. 18).

Важной характеристикой конструктивной прочности (надежности) металла является живучесть при циклическом нагружении.

Живучесть – это способность металла работать в поврежденном состоянии после образования трещины. Она измеряется числом циклов нагружения до разрушения или скоростью развития трещины усталости при данном напряжении. Живучесть является самостоятельным свойством, которое не зависит от других свойств металла. Живучесть имеет важное значение для оценки работоспособности деталей, работа которых контролируется различными методами дефектоскопии. Чем меньше скорость развития трещины усталости, тем легче ее обнаружить.

Для повышения усталостной прочности деталей желательно в поверхностных слоях металла создавать напряжение сжатия методами поверхностного упрочнения (механическими, термическими или химико-термическими).

3. металлические сплавы

Чистые металлы в большинстве случаев не обеспечивают требуемого комплекса механических и технологических свойств, поэтому для изготовления деталей машин наибольшее распространение получили металлические сплавы – вещества, обладающие металлическими свойствами, представляющие собой сочетание какого-либо металла (основа сплава) с другими металлами или неметаллами. Например, латунь – сплав меди (металл) с цинком (металл), сталь – сплав железа (металл) с углеродом (неметалл). Большинство сплавов получают путем сплавления, т. е. соединения компонентов сплава в жидком состоянии. Есть и другие способы образования сплавов. Так, металлокерамические сплавы образуются путем спекания из порошков.

Тест по предмету "Материаловедение"
тест по теме

Тест по предмету "Материаловедение" на 40 вопросов. Темы "Свойства металлов и сплавов", "Термическая обработка металлов", "Неметаллические материалы", "Железоуглеродистые сплавы".

ВложениеРазмер
test_po_materialovedeniyu_zachetnyy.docx 22.26 КБ

Предварительный просмотр:

экзаменационный по предмету «Материаловедение»

Явление, при котором вещества, состоящие из одного и того же элемента, имеют разные свойства, называется:

Вещество, в состав которого входят два или несколько компонентов, называется:

Вес одного кубического сантиметра металла в граммах, называется:

3.Тепловое (термическое) расширение

Способность металлов увеличивать свои размеры при нагревании, называется:

3 Тепловое (термическое) расширение

Какого металла удельный вес больше?

Способность металлов противостоять разрушающему действию кислорода во время нагрева, называется:

Явление разрушения металлов под действием окружающей среды, называется:

Механические свойства металлов это:

1.Кислотостойкость и жаростойкость

2.Жаропрочность и пластичность

3.Теплоемкость и плавление

Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок, называется:

Какой греческой буквой обозначается предел прочности?

Способность металлов, не разрушаясь, изменять под действием внешних сил свою форму и сохранять измененную форму после прекращения действия сил, называется:

Мерой пластичности служат две величины, какие?

Способность металлов сопротивляться вдавливанию в них какого либо тела, называется:

Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок в условиях высоких температур, называется:

В сером чугуне углерод находится в

1.В виде графита

2.В виде цементита

Для переработки на сталь идет:

Сталь более высокого качества получается:

2.В доменных печах

3.В мартеновских печах

Сплав железа с углеродом, при содержании углерода менее 2%, называется:

«Вредные» примеси в сталях, это:

2.Марганец и кремний

3.Железо и углерод

Конструкционные стали обыкновенного качества маркируют:

Что обозначает цифра в этой марке стали Ст.4?

1.Количество углерода 0,4%

Какая из этих сталей легированная?

Какая из этих сталей имеет 0,42% углерода, марганца менее 2%, кремния 2%, алюминия 3%?

Какая из этих сталей полуспокойная?

Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют:

Какая из этих сталей относится к быстрорежущим?

Нагрев изделия до определенной температуры, выдержка при этой температуры и медленное охлаждение, это

Нагревание изделие до определенной температуры, выдержка и быстрое охлаждение с помощью охлаждающей среды, это

Неравномерное распределение химических элементов, составляющих сталь, по всему объему изделия, называется

Закалка и последующий отпуск, это

Нагревание стального изделия в среде легко отдающей углерод (древесный уголь), это

Одновременное насыщение поверхности стального изделия углеродом и азотом, это

1.Сплавы магния с алюминием

2.Сплавы алюминия с кремнием

3.Сплавы меди с цинком

Какая из бронз содержит 5% олова, 6% цинка, 5% свинца и 84% меди?

Какая из латуней содержит 58% меди, 2% марганца, 2% свинца и 38% цинка?

Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов бумаги это:

Полипропилен, полистирол относят к:

По способу получения связующего вещества пластмассы классифицируют:

1.Термопластичные и термореактивные

2.Полимеризационные и поликонденсационные

3.Электроизоляционные и теплоизоляционные

0-2 ошибке – оценка «5»

3-8 ошибок – оценка «4»

9-12 ошибок – оценка «3»

Разработала преподаватель спецдисциплин Парыгина Л.В.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Тесты по окружающему миру в 3 классе. Организм человека.


Тест 1 курс Информатика

Программа проведения итоговой контрольной работы по дисциплине информатика в форме тестирования 1/2 2012уч.год Вариант I.

Тест 2 курс

Программа проведения (ИКР,зачет) по дисциплине информатика в форме тестирования 2/4, 2012уч.год Вариант I-А.


Тесты по общей и неорганической химии, тесты по аналитической химии

тесты по общей и неорганической химии, тесты по аналитической химии.

ТЕСТ ПО ТЕМЕ: Блюда из теста

тесты по МДК.03.01.


Рабочая программа кружка Лепка из соленого теста "Тили-тили-тесто"

Цель программы кружка заключается в развитии мелкой моторики пальцев посредством тестопластики.

Разработка урока «Виды теста. Мучные изделия из пресного теста»

Ожидаемый результат: учащиеся должны овладеть технологической компетентностью – готовностью к пониманию инструкции, описанию технологии, алгоритма деятельности; коммуникативной – пол.

тесты по материаловедению
тест

С точки зрения их внутреннего строения, свойства металлов зависят от:

  1. химического состава
  2. типа кристаллической решетки.
  3. количества компонентов
  4. температуры

От степени переохлаждения металла при кристаллизации размер зерен зависит от:

  1. Чем больше степень переохлаждения, тем крупнее зерно.
  2. Размер зерна не зависит от степени переохлаждения.
  3. Чем больше степень переохлаждения, тем мельче зерно.
  4. Зависимость неоднозначна: с увеличением переохлаждения зерно одних металлов растет, других - уменьшается.

Процесс кристаллизации металла или сплава-это:

1. переход из твердого состояния в жидкое;

2. переход из твердого состояния в газообразное;

3. переход в аморфное состояние;

4. переход из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры

Макроскопический анализ материалов позволяет определить:

  1. химический состав
  2. механические свойства
  3. форму и размер зерен
  4. макродефекты

Прочность – это способность материала:

  1. Сопротивляться действию внешних сил без разрушения
  2. Восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки
  3. Сопротивляться проникновению более твердого материала
  4. способность материала изменять свою форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия
  1. способность материала выдерживать нагрузки не разрушаясь
  2. способность материала изменять свою форму при приложении внешних нагрузок не разрушаясь
  3. способность материала изменять свою форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия
  4. Сопротивляться проникновению более твердого материала

Мерой внутренних сил, возникающих в материале под влиянием внешних воздействий является:

Свойство материалов сопротивляться разрушению называется:

  1. плотность
  2. прочность
  3. деформирование
  4. упругость

Существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам называется:

  1. Аллотропия
  2. Пластичность
  3. Прочность
  4. Кристаллизация

Механическим свойством является:

  1. жидкотекучесть
  2. теплопроводность
  3. твердость
  4. свариваемость
  1. Температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое.
  2. Способность металла, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузки и сохранять измененную форму после того, как нагрузка будет снята.
  3. Свойство металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием.
  4. Способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму.
  1. Способность металла образовывать сварной шов, без трещин.
  2. Способность материала сопротивляться внедрению в него, более твердого тела
  3. Свойство тел проводить с той или иной скоростью тепло при нагревании.
  4. Уменьшение объема или линейных размеров расплавленного металла или сплава при его охлаждении до комнатной температуры.

Способность тел проводить тепло при нагревании — это:

  1. температура плавления;
  2. теплопроводность;
  3. теплоемкость;
  4. плотность.

Физическим свойством является:

  1. теплопроводность,
  2. кислотостойкость,
  3. окалиностойкость;
  4. жаростойкость

Испытаниями на растяжение определяют свойства металлов:

Испытаниями на стойкость против коррозии определяют свойства металлов:

  1. остается после снятия нагрузки;
    2. исчезает после снятия нагрузки;
    3. после снятия нагрузки появляется трещина;

4. пропорциональна приложенному напряжению

К химическим свойствам металлов относятся:

1. износостойкость;
2. твёрдость;
3. теплопроводность;
4. коррозионностойкость

К физическим свойствам металлов относятся:

1. износостойкость ;
2. твёрдость ;
3. теплопроводность;
4. коррозионностойкость.

1.способность материала сопротивляться действию внешних сил без разрушения

2. способность материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил

3. способность материала восстанавливать первоначальную форму и размер после прекращения действия внешних сил

4. способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела

Продуктами доменного процесса являются:

Химическое соединение Fe 3 С называется:

1. сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % углерода
2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода

3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С
4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С

Чугунами называют:
1. сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % углерода
2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода
3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С
4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С

Чугун, в котором весь углерод находится в виде химического соединения Fe 3 С, называется:
1. серым
2. ковким
3. белым
4. высокопрочным

Чугуны с пластинчатой формой графита называются:
1. серыми
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными

Чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму называются:
1. серыми
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными

Чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму называется:
1. серым
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными

Целью легирования является:

1. создание сталей с особыми свойствами
2. получение гладкой поверхности
3. повышение пластических свойств
4. уменьшения поверхностных дефектов

Маркой углеродистой инструментальной стали является:

Сталь из чугуна можно получить, если:

1. увеличить содержание углерода;

2. уменьшить содержание углерода;

3. уменьшить содержание примесей;

4. увеличить содержание примесей;

5. добавить легирующие элементы.

Вредной примесью в чугунах является:

Железо и его сплавы принадлежит к:

  1. К тугоплавким металлам
  2. К черным металлам
  3. К диамагнетикам
  4. К металлам с высокой удельной прочностью.

В белом чугуне графит имеет форму:

  1. Хлопьевидная.
  2. В белом чугуне графита нет.
  3. Шаровидная.
  4. Пластинчатая.

Маркой высококачественной стали является:

Маркой углеродистой качественной конструкционной стали является:

Маркой полуспокойной стали является:

Качество стали зависит от содержания:

1. серы и фосфора

2.фосфора и марганца

3.серы и кремния

4.кремния и марганца

СЧ15 – одна из марок серого чугуна с пластинчатым графитом. Цифра 15 означает:

1. содержание углерода в процента

2. относительное удлинение

3. предел прочности при растяжении

4. твёрдость по Бринеллю

Основным легирующим элементом быстрорежущей стали является:

1. хром
2. кобальт
3. кремний
4. вольфрам

Количество углерода в Стали 20 равно:

Латуни и бронзы – это сплавы на основе:

Маркой, обозначающей латунь, является:

Маркой литейной оловянной бронзы является:

Алюминиевый сплав дюралюмин, обозначается:

Охлаждение заготовок совершается в машинном масле при…

Процесс насыщения поверхности металлического изделия углеродом- это…

Сущностью химико-термической обработки стальных изделий является:

1. изменение кристаллической структуры детали;

2. изменение кристаллической структуры поверхностного слоя;

3. изменение химического состава поверхностного слоя;

4. окисление поверхностного слоя;

Добавки, которые делают пластмассу эластичным называются:

Добавки, которые способствуют предотвращению старения пластмассы называются:

Тесты. "Материаловедение"
тест по теме

За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.

Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут

по учебной дисциплине ОП 02. «Материаловедение»

профессия: 190629.08 «Слесарь по ремонту строительных машин»

1. Для кристаллического состояния вещества характерны:
а) высокая электропроводность;
б) анизотропия свойств;
в) высокая пластичность;
г) коррозионная устойчивость.

2. Для аморфных материалов характерно:
а) наличие фиксированной точки плавления;
б) наличие температурного интервала плавления;
в) отсутствие способности к расплавлению.

3. Укажите виды точечных статических дефектов кристаллической структуры:
а) дислокации;
б) вакансии;
в) фононы;

4. Укажите тип химической связи, который обеспечивает максимальную концентрацию носителей заряда без приложения внешних энергетических воздействий:
а) ионная;
б) ковалентная;
в) металлическая;
г) водородная.

5. Вес одного кубического сантиметра металла в граммах, называется:

а) Удельным весом

в) Тепловое (термическое) расширение

6. Способность металлов противостоять разрушающему действию кислорода во время нагрева, называется:

7. Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок, называется:

8. Мерой пластичности служат две величины, какие?

9. Способностью сопротивляться внедрению в поверхностный слой другого более твердого тела обладают:
а) хрупкие материалы;
б) твердые материалы;
в) пластичные материалы;
г) упругие материалы.

10. Деформируемость является одним из:
а) эксплуатационных свойств;
б) технологических свойств;
в) потребительских свойств.

11. Наибольшей коррозионной устойчивостью обладают следующие металлы:
а) медь;
б) хром, никель;
в) железо.

12. Указать параметр материала, в соответствии со значением которого, материал может быть отнесен к группе электротехнических:
а) твердость;
б) пластичность;
в) электропроводность;
г) светопоглощение.

13. Какие из перечисленных групп конструкционных материалов являются композиционными:
а) слоистые пластики;
б) металлические сплавы;
в) термопластичные полимеры;
г) термореактивные полимеры.

14. Аморфные металлические сплавы (металлические стекла) могут быть получены при:
а) сверхвысокой скорости нагревания;
б) сверхвысокой механической нагрузке;
в) сверхвысокой скорости охлаждения;
г) в сверхсильных магнитных полях.

15. Сталь более высокого качества получается:

а) В электропечах

б) В доменных печах

в) В мартеновских печах

16. Конструкционные стали обыкновенного качества маркируют:

17. Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют:

18. Какая из этих сталей относится к быстрорежущим?

19. Неравномерное распределение химических элементов, составляющих сталь, по всему объему изделия, называется

20. Силумины - это

а) Сплавы алюминия

б) Сплавы магния

в) Сплавы магния

22. Какая из бронз содержит 5% олова, 6% цинка, 5% свинца и 84% меди?

23. Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов бумаги это:

24. По способу получения связующего вещества пластмассы классифицируют:

а) Термопластичные и термореактивные

б) Полимеризационные и поликонденсационные

в) Электроизоляционные и теплоизоляционные

25. Какие показатели являются характеристиками абразивных материалов?

а) пластичность, упругость

б) притираемость, теплостойкость

в) твердость, зернистость

1. Твердое тело, представляющее собой совокупность неориентированных относительно друг друга зерен-кристаллитов, представляет собой:
а) текстуру;
б) поликристалл;
в) монокристалл;
г) композицию.

2. Вещество, состоящее из атомов одного химического элемента, называется:
а) химически чистым;
б) химически простым;
в) химическим соединением.

3. Укажите основные характеристики структуры материала:
а) концентрация носителей заряда;
б) степень упорядоченности расположения микрочастиц;
в) электропроводность.

4. Явление, при котором вещества, состоящие из одного и того же элемента, имеют разные свойства, называется:

5. Способность металлов увеличивать свои размеры при нагревании, называется:

6. Явление разрушения металлов под действием окружающей среды, называется:

7. Какой греческой буквой обозначается предел прочности?

8. Способность металлов сопротивляться вдавливанию в них какого либо тела, называется:

9. Свойства материалов, характеризующие их поведение при обработке, называются:
а) эксплуатационными;
б) технологическими;
в) потребительскими;
г) механическими.

10. Для повышения устойчивости материалов к воздействию окружающей среды могут использоваться следующие покрытия:
а) резистивные;
б) магнитодиэлектрические;
в) полимерные;

11. Химические свойства материалов определяются:
а) элементарным химическим составом;
б) типом химической связи;
в) концентрацией носителей заряда.

12. Какие механические свойства конструкционных материалов должны быть максимальны:
а) прочность;
б) хрупкость;
в) пластичность.

13. Явление сверхпроводимости состоит в том, что у отдельных материалов при температуре ниже некоторой критической точки происходит обращение в нуль следующего параметра:
а) теплопроводности;
б) сопротивления;
в) светопропускания;
г) твердости.

14. В сером чугуне углерод находится в

а) В виде графита

б) В виде цементита

15. Сплав железа с углеродом, при содержании углерода менее 2%, называется:

16. Что обозначает цифра в этой марке стали Ст.4?

а) Количество углерода 0,4%

17. Какая из этих сталей полуспокойная?

18. Нагрев изделия до определенной температуры, выдержка при этой температуры и медленное охлаждение, это

19. Нагревание стального изделия в среде легко отдающей углерод

(древесный уголь), это

20. Одновременное насыщение поверхности стального изделия углеродом

а) Сплавы магния с алюминием

б) Сплавы алюминия с кремнием

в) Сплавы меди с цинком

22. Какая из латуней содержит 58% меди, 2% марганца, 2% свинца и 38% цинка?

23. Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов

24. Полипропилен, полистирол относят к:

а) Термопластичным пластмассам

б) Термореактивным пластмассам

25. Что называется матрицей?

а) армирующий элемент, равномерно распределенный в объеме материала

б) связующий непрерывный компонент во всем объеме материала

1. Кристалл формируется путем правильного повторения микрочастиц

(атомов, ионов, молекул) только по одной координате:
а) верно;
б) верно только для монокристаллов;
в) неверно;
г) верно только для поликристаллов.

2. Вещество, состоящее из однородных атомов или молекул, и содержащее некоторое количество другого вещества, не превышающее заданного значения, называется:
а) химически чистым;
б) химически простым;
в) химическим соединением.


3. Способность некоторых твердых веществ образовывать несколько типов кристаллических структур, устойчивых при различных температурах и давлениях, называется:
а) полиморфизмом;

б) поляризацией;
в) анизотропией;
г) изотропией.

4. Вещество, в состав которого входят два или несколько компонентов,

в) Кристаллической решеткой

5. Какого металла удельный вес больше?

6. Механические свойства металлов это:

а) Кислотостойкость и жаростойкость

б) Жаропрочность и пластичность

в) Теплоемкость и плавление

7. Способность металлов, не разрушаясь, изменять под действием внешних сил свою форму и сохранять измененную форму после прекращения действия сил, называется:

б) Пределом прочности

8. Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок в условиях высоких температур, называется:

9. Проявлением какого вида свойств материалов является стойкость к термоударам:
а) механических;
б) химических;
в) теплофизических;
г) химических.

10. Самопроизвольное разрушение твердых материалов, вызванное химическими или электрохимическими процессами, развивающимися на их поверхности при взаимодействии с внешней средой, называется:
а) коррозией;
б) диффузией;
в) эрозией;
г) адгезией.

11. Какое из утверждений является верным:
а) скорость коррозии повышается при повышении температуры окружающей среды;
б) скорость коррозии повышается при понижении температуры окружающей среды;
в) скорость коррозии не зависит от температуры окружающей среды.

12. Какая из групп конструкционных материалов может быть подвергнута термообработке с целью повышения прочности:
а) слоистые пластики;
б) металлические сплавы;
в) термореактивные полимеры;
г) волокнистые материалы.

13. Особенностью сплавов «с памятью» является способность восстанавливать после пластической деформации (в цикле нагрев-деформация-охлаждение-нагрев):
а) исходную форму;
б) исходное сопротивление;
в) исходную магнитную проницаемость;
г) исходный химический состав.

14. Для переработки на сталь идет:

а) Литейный чугун

б) Доменные ферросплавы

15. «Вредные» примеси в сталях, это:

а) Сера и фосфор

б) Марганец и кремний

в) Железо и углерод

16. Какая из этих сталей легированная?

17. Какая из этих сталей имеет 0,42% углерода, марганца менее 2%, кремния 2%,

18. Нагревание изделие до определенной температуры, выдержка и быстрое

охлаждение с помощью охлаждающей среды, это

19. Неравномерное распределение химических элементов, составляющих сталь,

Механические, физические, химические и технологические свойства металлов

Механические свойства характеризуют способность материа­лов сопротивляться действию внешних сил. К основным механичес­ким свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Прочность — это способность материала сопротивляться раз­рушающему воздействию внешних сил.

Твердость — это способность материала сопротивляться вне­дрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.

Вязкостью называется свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием динамических нагрузок.

Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои раз­меры и форму после прекращения действия нагрузки.

Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.

Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под дей­ствием внешних сил без остаточных деформаций.

При статических испытаниях на растяжение определяют вели­чины, характеризующие прочность, пластичность и упругость мате­риала. Испытания производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным соотношением между длиной l0 и диа­метром d0. Образец растягивается под действием приложенной силы Р (рис. 1, а) до разрушения. Внешняя нагрузка вызывает в образце напряжение и деформацию. Напряжение σ — это отношение силы Р к площади поперечного сечения F0, МПа:

Деформация характеризует изменение размеров образца под дей­ствием нагрузки, %:

где l1 — длина растянутого образца.

Деформация может быть упру­гой (исчезающей после снятия нагрузки) и пластической (остаю­щейся после снятия нагрузки).

При испытаниях стоится диаграмма растяжения, представляющая собой зависимость напряжения от деформации. На рис. 1 приведена такая диаграмма для низкоуглеродистой стали. После проведения ис­пытаний определяются следующие характеристики механических свойств.

Предел упругости σу — это максимальное напряжение при кото­ром в образце не возникают пластические деформации.

Предел текучести σт — это напряжение, соответствующее площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 1). Если на диаграмме нет площадки текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести σ0,2 — напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2 %. Предел прочности (или временное сопротивление) σв — это на­пряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдержи­вает образец при испытании.

Относительное удлинение после разрыва δ — отношение при­ращения длины образца при растяжении к начальной длине l0, %:

где lк — длина образца после разрыва.


Рис. 1. Статические испытания на растяжение: а – схема испытания;

б – диаграмма растяжения

Относительным сужением после разрыва ψ называется умень­шение площади поперечного сечения образца, отнесенное к началь­ному сечению образца, %:

где Fк — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.

Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуе­мый образец твердого наконечника различной формы.

Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердо­сти по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действую­щей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.

Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавли­вание производится под действием двух нагрузок — предваритель­ной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.

В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырех­гранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.

Ударная вязкость определяется работой A, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечною сече­ния F; Дж/м 2 :

Испытания проводятся ударом специального маятникового коп­ра. Для испытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по стороне противоположной надрезу.

К физическим свойствам материалов относится плотность, тем­пература плавления, электропроводность, теплопроводность, магнит­ные свойства, коэффициент температурного расширения и др.

Плотностью называется отношение массы однородного матери­ала к единице его объема.

Это свойство важно при использовании материалов в авиационной и ракетной технике, где создаваемые кон­струкции должны быть легкими и прочными.

Температура плавления — это такая температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавления металла, тем легче протекают процессы его плав­ления, сварки и тем они дешевле.

Электропроводностью называется способность материала хоро­шо и без потерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошей электропроводностью обладают металлы и их сплавы, осо­бенно медь и алюминий. Большинство неметаллических материалов не способны проводить электрический ток, что также является важ­ным свойством, используемом в электроизоляционных материалах.

Теплопроводность — это способность материала переносить теплоту от более нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностью характеризуются металлические материалы.

Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничи­ваться обладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.

Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризу­ют способность материала расширяться при нагревании. Это свой­ство важно учитывать при строительстве мостов, прокладке желез­нодорожных и трамвайных путей и т.д.

Химические свойства характеризуют склонность материалов к взаимодействию с различными веществами и связаны со способнос­тью материалов противостоять вредному действию этих веществ. Способность металлов и сплавов сопротивляться действию различ­ных агрессивных сред называется коррозионной стойкостью, а аналогичная способность неметаллических материалов — химической стойкостью.

К эксплуатационным (служебным) свойствам относятся жаро­стойкость, жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость, коррозионная и химическая стойкость и др.

Жаростойкость характеризует способность металлического ма­териала сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность характеризует способность материала сохранять механические свойства при высокой температуре.

Износостойкость — это способность материала сопротивлять­ся разрушению его поверхностных слоев при трении.

Радиационная стойкость характеризует способность материала сопротивляться действию ядерного облучения.

Технологические свойства определяют способность материалов подвергаться различным видом обработки. Литейные свойства харак­теризуются способностью металлов и сплавов в расплавленном состоя­нии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизво­дить ее очертания (жидкотекучестъю), величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью к образованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии. Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различ­ным видам обработки давлением без разрушения. Свариваемость опре­деляется способностью материалов образовывать прочные сварные сое­динения. Обрабатываемость резанием определяется способностью материалов поддаваться обработке режущим инструментом.

Теория сплавов

Металлическим сплавом называется материал, полученный сплавлением двух или более металлов или металлов с неметаллами, обла­дающий металлическими свойствами. Вещества, которые образуют сплав называются компонентами.

Фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определенными составом и строением и отделенную от других частей сплава поверхностью раздела. Под структурой понимают форму размер и характер взаимного распо­ложения фаз в металлах и сплавах. Структурными составляющими называют обособленные части сплава, имеющие одинаковое строе­ние с присущими им характерными особенностями.

Виды сплавов по структуре. По характеру взаимодействия ком­понентов все сплавы подразделяются на три основных типа: механи­ческие смеси, химические соединения и твердые растворы.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристалличес­кую решетку. Структура механических смесей неоднородная, состо­ящая из отдельных зерен компонента А и компонента В. Свойства механических смесей зависят от количественного соотношения ком­понентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе к его свойствам свойства смеси.

Химическое соединение образуется когда компоненты сплава А и В вступают в химическое взаимодействие. При этом при этом соотношение чисел атомов в соединении соответствует его химичес­кой формуле АmВn . Химическое соединение имеет свою кристалли­ческую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов. Химические соединения имеют однородную структу­ру, состоящую из одинаковых по составу и свойствам зерен.

При образовании твердого раствора атомы одного компонента входят в кристаллическую решетку другого. Твердые растворы заме­щения образуются в результате частичного замещения атомов крис­таллической решетки одного компонента атомами второго (рис. 6, б).

Твердые растворы внедрения образуются когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента -растворителя (рис. 6, в). Твердый раствор имеет однородную струк­туру, одну кристаллическую решетку. В отличие от химического соединения твердый раствор существует не при строго определен­ном соотношении компонентов, а в интервале концентраций. Обо­значают твердые растворы строчными буквами греческого алфавита: α, β, γ, δ и т. д.

Диаграмма состояния

Диаграмма состояния показывает строе­ние сплава в зависимости от соотношения компонентов и от темпера­туры. Она строится экспериментально по кривым охлаждения спла­вов (рис. 8). В отличие от чистых металлов сплавы кристаллизуются не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому на кривых охлаждения сплавов имеется две критические точки. В верхней критической точке, называемой точкой ликвидус (tл), начина­ется кристаллизация. В нижней критической точке, которая называ­ется точкой солидус (tc), кристаллизация завершается. Кривая охлаж­дения механической смеси (рис. 8, а) отличается от кривой охлаждения твердого раствора (рис. 8, б) наличием горизонтального участка. На этом участке происходит кристаллизация эвтектики.

Эвтектикой на­зывают механическую смесь двух фаз, одновременно кристаллизовав­шихся из жидкого сплава. Эвтектика имеет определенный химичес­кий состав и образуется при постоянной температуре.


Диаграмму состояния строят в координатах температура-концен­трация. Линии диаграммы разграничивают области одинаковых фазо­вых состояний. Вид диаграммы зависит от того, как взаимодейству­ют между собой компоненты. Для построения диаграммы состояния используют большое количество кривых охлаждения для сплавов раз­личных концентраций. При построении диаграммы критические точ­ки переносятся с кривых охлаждения на диаграмму и соединяются линией. В получившихся на диаграмме областях записывают фазы или структурные составляющие. Линия диаграммы состояния на ко­торой при охлаждении начинается кристаллизация сплава называется линией ликвидус, а линия на которой кристаллизация завершается — линией солидус.

Виды диаграмм состояния

Диаграмма состояния сплавов, обра­зующих механические смеси (рис. 9), характеризуется отсутствием растворения компонентов в твердом состоянии. Поэтому в этом спла­ве возможно образование трех фаз: жидкого сплава Ж, кристаллов А и кристаллов В. Линия АСВ диаграммы является линией ликвидус: на участке АС при охлаждении начинается кристаллизация компонента А, а на участке СD — компонента В. Линия DСВ является линией солидус, на ней завершается кристаллизация А или В и при постоян­ной температуре происходит кристаллизация эвтектики Э. Сплавы концентрация которых соответствует точке С диаграммы называются эвтектическими, их структура представляет собой чистую эвтектику.

Сплавы, расположенные на диаграмме левее эвтектического, называ­ются доэвтектическими, их структура состоит из зерен А и эвтекти­ки. Те сплавы которые на диаграмме расположены правее эвтектичес­кого, называются заэвтектическими, их структура представляет собой зерна В, окруженные эвтектикой.


Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимос­тью компонентов в твердом состоянии изображена на рис. 10. Для этого сплава возможно образование двух фаз: жидкого сплава и твер­дого раствора а. На диаграмме имеется всего две линии, верхняя является линией ликвидус, а нижняя — линией солидус.

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии показана на рис 11. В этом сплаве могут существовать три фазы — жидкий сплав, твердый раствор α компонента В в компоненте А и твердый раствор β компонента А в компоненте В. Данная диаграмма содержит в себе элементы двух пре­дыдущих. Линия АСВ является линией ликвидус, линия АDСЕВ — линией солидус. Здесь также образуется эвтектика, имеются эвтек­тический, доэвтектический и заэвтектический сплавы. По линиям FD и EG происходит выделение вторичных кристаллов αIIи βII(вслед­ствие уменьшения растворимости с понижением температуры). Про­цесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы называется вторичной кристаллизацией.


Диаграмма состояния сплавов, образующих химическое соеди­нение (рис. 12) характеризуется наличием вертикальной линии, соот­ветствующей соотношением компонентов в химическом соединении АmВn. Эта линия делит диаграмму на две части, которые можно рас­сматривать как самостоятельные диаграммы сплавов, образуемых одним из компонентов с химическим соединением. На рис. 12 изоб­ражена диаграмма для случая, когда каждый из компонентов образу­ет с химическим соединением механическую смесь.

Читайте также: