Способность металла сопротивляться действию внешних сил не разрушаясь называется
Обновлено: 20.05.2024
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.
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".
| Вложение | Размер |
|---|---|
| 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.
Механические свойства материалов
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.
Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.
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.
б – диаграмма растяжения
Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образен твердого наконечника различной формы/
Ударная вязкость определяется работой A, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечною сечения F; Дж/м2:
Тесты по материаловедению с ответами
А) нитрид бора, алмаз, кремень, электрокорунд, наждак.
Б) алмаз, электрокорунд, кремень, нитрид бора, наждак.
В) алмаз, нитрид бора, электрокорунд, наждак, кремень.
Г) алмаз, нитрид бора, электрокорунд, кремень, наждак.
12. По крупности абразивные материалы подразделяются на …
А) 4 группы и 28 номеров.
Б) 6 групп и 24 номера.
В) 2 группы и 10 номеров.
Г) 4 группы и 24 номера.
13. Абразивный инструмент принято маркировать
обозначениями, характеризующими:
А) абразивный материал, связку, твёрдость, прочность.
Б) зернистость, твёрдость, прочность, связку.
В) твёрдость, зернистость, прочность, ударную вязкость.
Г) абразивный материал, связку, зернистость, твёрдость.
14. На маркировке шлифовального круга
ПП450х50х127ЗАЗЭ50С1Б цифра 450 обозначает …
А) диаметр отверстия круга.
Б) зернистость круга.
Г) наружный диаметр круга.
15. Процесс термообработки, заключающийся в нагреве стали
до определённой температуры, выдержке и последующим
медленном охлаждении вместе с печью, называется …
16. Процесс термообработки, заключающийся в нагреве стали
до температур, превышающих фазовые превращения,
выдержке и последующим быстрым охлаждением называется …
17. Процесс термообработки, применяемый после закалки, и
заключающийся в нагреве стали, выдержке и
последующим охлаждением, называется …
18. Процесс насыщения поверхностного слоя одновременно
азотом и углеродом в расплавленных цианистых солях
называется …
19. Получение стали с высокой твёрдостью, прочностью,
износоустойчивостью достигается …
20. Неметаллический композиционный материал на основе
полимеров (смол) называется …
Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится …
А) от 2,14% до 6,67%.
В каких печах сталь не производят?
В) кислородных конверторах.
Сталь, содержащая в своём составе углерод, марганец,
кремний, серу и фосфор называется …
Г) с особыми свойствами.
У углеродистой конструкционной стали обыкновенного
качества, поставляемой по химическому составу, впереди
маркировки ставится буква …
Г) буква не пишется.
У углеродистой конструкционной стали обыкновенного
качества, поставляемой по механическим свойствам, впереди
6. Углеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода
называются …
Г) с повышенным содержанием углерода.
7. В углеродистых инструментальных сталях впереди маркировки
ставится буква …
8. Сталь, в состав которой вводят специальные элементы для
придания ей требуемых свойств, называется …
9. Сталь, в которой легирующих элементов содержится свыше
10%, называется …
10. У быстрорежущих сталей впереди маркировки ставится
У высококачественных сталей в конце маркировки
Коррозионностойкие (хромистые) стали содержат хрома
К сталям и сплавам с особыми физическими и химическими свойствами относится …
В маркировке легированных сталей буквой Г
обозначают …
15. В маркировке легированных сталей буквой Ф
16. Какой металл не является цветным?
17. Какой из перечисленных цветных металлов является
самым легкоплавким?
18. Какой из перечисленных цветных металлов имеет
наименьшую плотность?
19. Какой из перечисленных цветных металлов имеет
наилучшую электропроводность?
20. Сплав меди с цинком называется …
Процесс термообработки, заключающийся в нагреве
стали до определённой температуры, выдержке и
последующим медленном охлаждении вместе с печью,
называется …
Процесс термообработки, заключающийся в нагреве стали до
температур, превышающих фазовые превращения, выдержке
и последующим быстрым охлаждением называется …
стали до температуры 800-1150 0 , выдержке и
последующим охлаждением на воздухе, называется …
Процесс термообработки, применяемый после закалки,
и заключающийся в нагреве стали, выдержке и
5. Недостатком закалки в одной среде является …
А) неравномерное охлаждение и термическое напряжение.
Б) определение точного времени охлаждения.
В) большая продолжительность процесса.
Г) большие затраты на процесс.
6. Процесс насыщения углеродом поверхностного слоя стали при
нагреве в соответствующей среде называется …
7. Процесс насыщения поверхностного слоя одновременно азотом
и углеродом в расплавленных цианистых солях называется …
8. Процесс насыщения поверхностного слоя одновременно
азотом и углеродом в газовой среде называется …
9. Ковкий чугун получают после отжига …
А) белого чугуна.
Б) серого чугуна.
В) высокопрочного чугуна.
Г) специального чугуна.
Улучшение микроструктуры стали, её механических свойств и подготовка изделий к последующей термообработки достигается …
Устранение внутренних напряжений, уменьшение
хрупкости, понижение твёрдости, увеличение вязкости и
улучшение обрабатываемости достигается …
12. Получение стали с высокой твёрдостью, прочностью,
13. Уменьшение внутренних напряжений в деталях после
механической обработки, изменение структуры в целях
облегчения условий обработки, выравнивание
химического состава стали в слитках достигается …
14. Свойства металлов и сплавов, характеризующие способность подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях, называются …
15.Свойства металлов и сплавов, характеризующие способность
сопротивляться воздействию внешних сил, называются …
16. Свойства металлов и сплавов, характеризующие способность
сопротивляться окислению, называются …
17. К физическим свойствам металлов и сплавов относится:
Г) ударная вязкость.
18. К механическим свойствам металлов и сплавов относится:
В) температура плавления.
19. К технологическим свойствам металлов и сплавов
Б) ударная вязкость.
20. К химическим свойствам металлов и сплавов относится:
Б) коррозионная стойкость.
Г) температура плавления.
1. Свойства металлов и сплавов, характеризующие
способность подвергаться обработке в холодном и горячем
состояниях, называются …
2. К механическим свойствам металлов и сплавов относится:
3. Масса вещества, заключённая в единице объёма называется …
В) тепловым расширением.
4. Способность металла принимать новую форму и размеры
под действием внешних сил, не разрушаясь, называется …
Б) ударной вязкостью.
5. К физическим свойствам металлов и сплавов относится:
6. Чугуном называется сплав железа с углеродом, где углерода
содержится …
Б) от 2,14% до 6,67%.
7. Чугун выплавляют в….
А) доменных печах.
Б) мартеновских печах.
8. Вредными примесями при производстве стали и чугуна
А) сера и фосфор.
Б) кремний и марганец.
В) углерод и кислород.
Г) все примеси вредные.
9. Сухой перегонкой угля при t=1000 0 С без доступа кислорода
Читайте также: