1. Перечислите свойства металла, определяющие долговечность изделий (износостойкость, сопротивление усталости, контактная выносливость). Укажите их размерность.
Износостойкость – служебное свойство поверхностных слоев деталей машин, определяющее в большинстве случаев их работоспособность.
Одним из наиболее распространенных и интенсивных видов износа является абразивный, который характерен для деталей строительных, дорожных, транспортных, сельскохозяйственных и других машин. Воздействие минеральных частиц высокой твердости, для которых характерны неметаллические типы межатомных связей, приводит к незначительной роли адгезивных взаимодействий при изнашивании материалов, вследствие чего основную роль играют деформационные процессы. Различают элементарные процессы отделения частицы износа в результате однократного и многократного воздействия абразивного тела, т.е., микрорезание (вязкого и хрупкого характера) или усталость малоцикловую (в пластической области) и многоцикловую (в упругой плоскости). Многообразие условий абразивного износа обуславливает самые различные сочетания этих элементарных процессов разрушения и разупрочнения поверхностных слоев, которые часто интенсифицируются химической активностью окружающей среды. Во всех этих процессах с разной долей вероятности имеет место интенсивная пластическая деформация.
Твердость является одним из основных показателей механических свойств поверхностных слоев, и определяющих долговечность металла и изделий. Твердостью металла является его способность противостоять или осуществлять сопротивление телу, которое намного тверже. Этой характеристике соответствует абразивная износоустойчивость.
Твердость проверяют методами вдавливания в исследуемый материал шариков определенных размеров или алмазной пирамиды. Твердость определяют по трем показателям, а именно по Бринеллю, по Роквеллу и по Виккерсу.
Твердость по Бринеллю определяется в результате вдавливания стального шарика, который имеет диаметр два с половиной миллиметра, или пять или десять миллиметров.
Для определения твердости по Роквеллу вдавливается или стальной шарик, который имеет диаметр 1,58 мм, или алмазный конус, который имеет угол на своей вершине 120 град. Различают несколько значений твердости, а именно очень твердую, мягкую сталь и закаленную сталь. Для первого вида твердости используют вдавливания алмазного конуса, для второго применяют стальной шарик, а для последнего вида принимают алмазный или твердосплавный конус. Система Роквелла в результате неглубокого погружения алмазного конуса в исследуемый материал позволяет исследовать металл более точно, чем система Бринелля.
Определение твердости по системе Виккерса, то при его методике используется алмазная пирамида, которая имеет правильную четырехгранную форму. После того, как подвергли воздействию металл со стороны пирамиды, то есть ее погрузили в металл на определенную величину, осуществляют расчеты, отталкиваясь от величины диагоналей вмятины в металле. Там даже разработаны специальные таблицы. Этот метод применяют для измерения твердости металлических деталей, имеющих небольшое поперечное сечение, а также для поверхностных слоев, имеющих большую твердость и малую тонкость.
Другими факторами, определяющими долговечность металлов (и соответственно изделий) являются пластичность, упругость, ударная вязкость, ползучесть и усталость.
Пластичность означает возможность сплава или металла изменять свои формы во время нагрузки и сохранять уже новые формы после прекращения нагрузки.
Под ударной вязкостью понимают свойство металла, что дает сопротивление действию ударной нагрузки. То есть по металл бьют каким-то специально заготовленным материалом, а металл, в свою очередь, или выдерживает, или разрушается. Единицей измерения является Джоуль на квадратный метр.
Под свойством ползучесть понимается способность металлов или сплавов непрерывно и медленно изменять свою форму, другими словами деформироваться под воздействием нагрузки в течение длительного времени.
Восновные механические свойства металлов включают еще такое понятие как усталость, или умеренное разрушение структуры металла в течение времени при непрерывном числе переменных нагрузок.
Каждая механическая характеристика имеет свой предел, или свою границу, после которой наступает разрушение структуры металла. Если вам нужно произвести определение механических свойств металлов, а точнее параметры растяжения, то следует выделить временное сопротивление, истинное сопротивление разрыва, и предел текучести. Под временным сопротивлением понимают условное состояние сопротивления, которое соответствует сильной нагрузке, после превышения силы которой, произойдет разрушение кристаллической сетки металла. Истинное сопротивление разрыва определяется следующим образом: доля нагрузки во время разрыва делится на площадь поперечного сечения металла, где произошел разрыв. Пределом текучести называется такая нагрузка, которая является минимальной и при которой металл начинает деформироваться. Этот предел текучести называют еще физическим. Есть еще один предел текучести, который называют условным. Под ним понимают нагрузки, при которых происходит растяжение образца металла на 0,2 процента от его длины. Кроме этих есть еще другие показатели, которые характеризуют механические свойства металлов и сплавов.
При характеристике прочности также используют границу пропорциональности. Это такой размер нагрузки, который дает отклонение линейной корреляции между величиной нагрузки и величиной удлинения и может достигать 10-15%.
Пределом упругости является величина нагрузки, при которой происходит деформация.
Ниже приведены основные механические характеристики металлов, определяющих их прочность и долговечность.Единицы измерения, перечисленных величин (СИ):
σв – временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа
σ0,05 – предел упругости, МПа
σ0,2 – предел текучести условный, МПа
σсж – предел текучести при сжатии, МПа
ν – относительный сдвиг, %
в – предел кратковременной прочности, МПа
σtТ – предел длительной прочности, МПа
σизг – предел прочности при изгибе, МПа
ψ – относительное сужение, %
- предел прочности при кручении, МПа
E – модуль упругости, ГПа
G – модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа
HB – твердость по Бринеллю
HV – твердость по Виккерсу
HRC – твердость по Роквеллу,
Следует так же заметить, что на долговечность изделий из металла, по-мимо механических характеристик, будут влиять и другие. Например, условия и среда использования изделий (коррозионная устойчивость и температурный фактор).
Решим задачу
за 30 минут!
за 30 минут!
Опубликуй вопрос и получи ответ со
скидкой 20% по промокоду students20
скидкой 20% по промокоду students20
