Фізичні, хімічні, технологічні та механічні властивості металів

Деталі машин і приладів характеризуються великою різноманітністю (}юрм, розмірів, умовексплуатації. Вони працюють при статичних, циклічних і ударних навантаженнях, при низьких і високих температурах у контакті з різними середовищами. 11,і чинники визначають вимоги до матеріалів, основні з яких експлуатаційні, технологічні та економічні.

Першочергове значення мають експлуатаційні вимоги, які повинні узгоджуватися з такими механічними і експлуатаційними властивостями, як твердість, міцність, в’язкість, пластичність, опір втомлюваності, зносостійкість, контактна витривалість, корозійна стійкість.

Технологічні вимоги спрямовані на забезпечення найменшої трудомісткості виготовлення деталей, конструкцій та інструментів. Зокрема, матеріал повинен мати хорошу оброблювальність різанням, тиском, зварюваність, високі ливарні властивості, мати необхідну прогартову-ваність, не мати здатності до виникнення великих внутрішніх напружень у процесі термічної обробки.

Економічні вимоги зводяться до того, щоб матеріал мав невисоку ціну і був доступний. У першу чергу потрібно намагатися вибрати більш дешеву сталь, вуглецеву або низьколеговану. Для забезпечення виконання цих вимог необхідно знати властивості металів.

До фізичних властивостей металів належать: колір, твердість, температура плавлення, тепло- та електропровідність, магнітні властивості, розширюваність під час нагрівання, теплоємність.

До хімічних властивостей металів належать: окислювальність, розчинність та протикорозійна стійкість.

До технологічних властивостей належить здатність металів гартуватися, зварюватися, куватися, а також мати рідкотекучість (здатність заповнювати ливарні форми). Ці властивості чорних і кольорових металів і сплавів враховують, коли розробляють технологічні процеси виготовлення заготовок і деталей.

До механічних властивостей відносять міцність, пружність, в’язкість, твердість та витривалість.

Міцність здатність металу, не руйнуючись, витримувати навантаження. Це одна з найважливіших його якостей.

Пружність це здатність металу набувати попередньої форми після зняття навантаження.

В’язкістю або пластичністю називають здатність металу змінювати форму під навантаженням, не виявляючи ознак руйнування (тріщин, надривів) і, не руйнуючись, зберігати набуту форму.

Твердість властивість металу чинити опір проникненню в нього сторонніх твердих тіл. Твердість характеризує зносостійкість, а також, значною мірою, міцність металу.

Витривалість це властивість металу, не руйнуючись, вигримувати численні повторнозмінні навантаження. Метал краще витримує стале за величиною навантаження, ніж змінне.

Змінне навантаження спричиняє поступову зміну внутрішньої будови металу, тож збільшує його крихкість, що і призводить до раптового руйнування. Якісні зміни, що виникають під дією повторнозмін-них навантажень і спричиняють раптове руйнування, називають втомлюваністю металу.

Сталі, чавуни, кольорові метали і сплави характеризуються, передусім, механічними властивостями. Для виявлення здатності витримувати різноманітні навантаження, метали піддають статичним та динамічним випробуванням. Такі випробування визначені Державними стандартами (ДЕСТ).

Випробування на розтяг. Для випробувань беруть циліндричний стержень (довжина зразка дорівнює 10-15 його діаметрам) і навантажують його розтягуючою силою Р.

Зразок розтягують на розривній машині, яка одночасно фіксує зусилля розтягування і зміну довжини випробуваного зразка. Статистичні випробування на розтяг дозволяють визначити характеристики міцності, а також межу пластичності. Порівнюючи діаграми розтягування з характеристиками міцності та пластичності, наведеними в довіднику, можна визначити здатність металів витримувати певні навантаження без руйнування.

Випробування на ударну в’язкість необхідне для ріжучих інструментів, деталей штампів та інших деталей, які в процесі роботи витримують значні ударні та вібраційні навантаження.

Випробування сталі на твердість виконується після проведення термічної обробки. Для цього використовують методи Роквелла (рис. 54) або Брінелля (рис. 55) . Названі вони на честь винахідників цих методів - американського металурга С. П. Роквелла і шведського інженера Ю. А. Брінелля. Для визначення твердості за методом Роквелля в зразок вдавлюють алмазний конус із двома послідовними навантаженнями. Різність глибини відтисків характеризує твердість матеріалу.

Твердість матеріалу за методом Брінелля визначають шляхом вдавлювання в зразок сталевої загартованої кульки і наступним вимірюванням величини відтиску. В шкільній майстерні визначення твердості різних марок сталі до і після термічної обробки можна виконати за допомогою пристрою (рис. 56).

У корпус (2) вставляють еталон (1), твердість якого відома, кульку (4) притискають до випробуваного зразка (5) і молотком наносять удар по бойку (3).

Порівнюючи відтиски на зразку та еталоні, роблять висновок про твердість зразка.

ЗАПИТАННЯ

1. Якими фізичними властивостями характеризуються метали?

2. Які механічні властивості металів ви знаєте?

3.3 якою метою проводять випробування металів на розтяг?

4. У чому полягає різниця випробувань твердості металів за методами Роквелла і Брінелля?

Це матеріал з підручника Трудове навчання 8 клас Мадзигон