Характеристика металлического состояния Общая характеристика свойств металлов (стр. 2 из 2)
Физический смысл модуля упругости сводится к тому, что он характеризует сопротивляемость металла упругой деформации, то есть смещению атомов из положения равновесия в решетке.
Модуль упругости лишь весьма незначительно зависит от структуры металла и определяется силами межатомной связи. Все другие механические свойства являются структурно чувствительными и изменяются в зависимости от структуры (обработки) в широких приделах.
5. Испытание на удар (ГОСТ 9454)
Эти испытания позволяют определить способность металла противодействовать динамическим нагрузкам, выявить склонность металла к хрупкому разрушению при различных температурах.
Применяются стандартные квадратные или прямоугольные образцы с надрезом (концентратором) посередине (рис. 3).
Рисунок 3. Образцы для испытания на удар (с различными типами надрезов)
Типы надрезов:
1) U– R1; 11) V– R0,25; T) трещина
Испытание проводится на маятниковом копре (рис. 4).
K1=Ph1 – потенциальная энергия в исходном состоянии (Р – приведенный вес маятника)
K2=Ph2 – потенциальная энергия (после разрушения)
Работа удара К – разница между потенциальными энергиями в исходном и конечном положениях: К = К1 – К2
Рисунок 4. Схема маятникового копра
Ударная вязкость (КС (ан)) определяется работой (К (Ан)), необходимой для излома образца, отнесенной к рабочей площади поперечного сечения образца F в месте надреза:
при надрезе – U
[Дж/м2] или [кгс м/см2]Для пластичных металлов: КС > 5 – 7 кгс м/см2 ;
для хрупких металлов: КС < 1 – 2 кгс м/см2 .
Испытывая образцы при разных температурах, определяют порог хладноломкости, что позволяет определить температурный интервал перехода от пластического разрушения к хрупкому.
Для чистых металлов характерен резкий переход от вязкого к хрупкому разрушению (рис. 5).
Рисунок 5.
У сплавов широкий интервал перехода от вязкого к хрупкому разрушению (рис. 6). Имеется верхний порог хладноломкости TП.Х.и нижний порог хладноломкости T¢П.Х.
За порог хладноломкости обычно принимается температура, при которой в изломе имеется 50 % волокна (t50).
Порог хладноломкости сильно зависит от структуры, условий испытаний, наличия концентратов напряжений, размеров деталей и так далие.
Рекомендуется не применять материалы при температурах ниже порога хладноломкости.
Рисунок 6.
6. Другие свойства
Живучесть – это способность металла работать в пвреждённом состоянии после образования трещин.
Выносливость* – свойство металлов сопротивляться усталости (усталость – образование трещин и разрушение, в результате действия циклических нагрузок). (*Выносливость – способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно переменных нагрузок.)
Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиваию.
Виды изнашивания: механическое, коррозионо-механическое, эрозионное (поток житкости, газа), кавитационное (гребни, венты, трубопроводы), усталостное.
7. Прочность конструкции
О прочности конструкции нельзя судить только по результатам испытания образцов, так как они не отражают того многообразия воздействий, которым подвергается металл в процессе изготовления деталей и их дальнейшей работы в машинах.
Критериями оценки прочности конструкции в целом являются стендовые, натурные и эксплутаационные испытания.
При таких испытаниях внедряются влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина остаточных напряжений, дефектов сварных швов и других дефектов технологии изготовления и конструктирования металлоизделий.