Семинар 2

1. Свойства металлов и сплавов

2. Введение

Надежность и долговечность в эксплуатации деталей машин, механизмов,
металлоконструкций, их технико-экономическая эффективность во многом зависят от
правильного выбора конструкционного материала, от технологии изготовления и
условий эксплуатации.
При эксплуатации изделие может длительное время выдерживать статические,
динамические, переменные нагрузки, часто при низких температурах и в агрессивных
средах.
Поэтому
существуют
определенные
конструкционного материала.
требования
к
свойствам

3. Понятие «свойство»

Свойство – это количественная или качественная характеристика материала,
определяющая его общность или различие с другими материалами.
Свойства металлических конструкционных материалов определяются их строением
на межатомном и внутриатомном уровнях, фазовой или иной структурой.
При нагревании или деформировании металлов и сплавов (прокатка, штамповка и др.)
структура их меняется, следовательно, меняются и свойства.

4. Классификация свойств

Физические
Эти
группы
взаимосвязаны.
свойств
Так,
химический
состав
в
совокупности
с
технологией
производства материалов и деталей
определяет структуру металла и сплава,
что в свою очередь влияет на
механические и эксплуатационные
свойства.
Эксплуатационные
Химические
Свойства
металлов и
сплавов
Технологические
Механические

5. Физические свойства

определяют
поведение материалов в тепловых,
гравитационных, электромагнитных и
радиационных полях.
Физические свойства
Физические свойства
Плотность
величина, характеризующая массу вещества в
единице объема
Теплоемкость
величина, характеризующая, насколько металл
способен получать и отдавать тепло
Температура
плавления
температура, при которой металл переходит из
твердого состояния в жидкое
Термическое
расширение
изменение размеров металла в процессе
нагревания
Магнитные
характеристики
определяют способность металла к
намагничиванию
Теплопроводность
свойство тел распространять тепло от более
нагретых частей к менее нагретым
Электропроводность
способность проводить, пропускать
электричество

6. Химические свойства

Характерным примером химического
взаимодействия среды и металла является
коррозия.
Химические свойства
Способность материалов
вступать в химическое
взаимодействие с другими
веществами
(химическая активность
металлов)
Сопротивляемость
окислению, проникновению
газов и химически
активных веществ
(химическое
взаимодействие с
агрессивными средами)

7. Технологические свойства

Технологические свойства характеризуют
способность металлов и сплавов подвергаться
горячей и холодной обработке, в том числе при
выплавке,
горячем
и
холодном
деформировании,
обработке
резанием,
термической обработке и особенно сварке.
Технологические
свойства
Деформируемость или
ковкость
способность принимать необходимую форму
под влиянием внешних сил (нагрузки) без
разрушения и при меньшем сопротивлении
нагрузке
Литейные свойства
совокупность свойств, характеризующих
способность расплавленного металла
образовывать качественные отливки
Свариваемость
свойство образовывать неразъемное
соединение с требуемым качеством и уровнем
физико-механических и функциональных
свойств соединения как в процессе его
получения, так и при эксплуатации изделия
Прокаливаемость
способность стали получать закаленный
слой определенной глубины
Обрабатываемость
резанием
способность металла или сплава поддаваться
обработке резанием

8. Эксплуатационные свойства

Эксплуатационные
свойства
Жаропрочность
способность не разрушаться при воздействии
высокой температуры и под высокой нагрузкой
Жаростойкость
способность сопротивляться газовой коррозии
и появлению окалины под воздействием
высоких температур
Хладостойкость
способность сопротивляться хрупкому
разрушению при низких температурах
Коррозионная
стойкость
способность сопротивляться разрушению под
воздействием окружающей среды
Антифрикционные
свойства
способность обеспечивать низкий
коэффициент трения скольжения, низкие
потери на трение и малую скорость
изнашивания сопряженной детали

9. Механические свойства

Прочность
Упругость
Пластичность
Механические
свойства
Твердость
Ударная вязкость
Сопротивление
усталости
(выносливость)
При конструировании изделий в первую
очередь
руководствуются
механическими
свойствами материалов.
Механические
свойства
материалов
характеризуют их способность сопротивляться
деформированию и разрушению под воздействием
различного рода нагрузок.
Механические
нагрузки
могут
быть
статическими, динамическими и циклическими.
Все свойства имеют стандартные характеристики, которые
определяют в лабораторных условиях, приближенных к
естественным условиям эксплуатации материала, на образцах
определенных размеров в соответствии с государственными
стандартами (ГОСТ).

10. Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-2023)

Плоские или цилиндрические образцы с площадью
поперечного сечения S0 стандартного размера из
исследуемого металла или сплава закрепляются в захватах
испытательной машины и растягиваются под действием
постепенно возрастающей нагрузки до разрыва.
Пропорциональный цилиндрический образец
Плоский образец с головками

11. Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-2023)

Разрывная машина оснащена специальным
регистрирующим прибором, автоматически
вычерчивающим диаграмму растяжения –
зависимость
удлинения
образца
∆l
от
прилагаемой нагрузки F.
Зависимость между растягивающей нагрузкой и
абсолютным удлинением образца:
Fпц – сила пропорциональности; Fу – сила упругости;
Fт – сила текучести; Fmax – максимальная сила,
выдерживаемая образцом до разрушения;
Fр – сила в момент разрыва

12. Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-2023)

а) Диаграмма растяжения образца из пластичного материала, имеющего
выраженный переход из упругой области деформирования в упругопластическую.
б) Диаграмма растяжения образца из пластичного материала, имеющего
плавный переход из упругой области деформирования в упруго-пластическую.
в) Диаграмма растяжения образца из хрупкого материала.

13. Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-2023)

Для того, чтобы можно было сравнивать результаты испытаний
образцов одного и того же материала различных размеров и формы,
необходимо построить зависимость между возникающими в
поперечных сечениях образца напряжениями σ (МПа) и
деформациями ε (%).