Классификация конструкционных материалов. Физико-механические и технологические свойства металлов, способы их определения
Основы современного производства
В рамках этой дисциплины буд уч. технологии должны представлять и знать структуру управления промышленным предприятием и промышл пр-ва, знать сферу деятельности всех подразделений промышл предприятия иих взаимодействие. Знать технологические процессы промышл пр-тий, базовых отраслей промышленности и физ явл используемые в этих технолог процессах при преобразовании сырья в гот изд или полуфабрикат.
Изучается: 1. топливная и горнорудная промышл. 2. энергетический комплекс 3. металлургический комплекс.4. метизное производство-получение крепежных изд. (шурупы, гайки), волочильное пр-во, калибровочный металл. 5. машиностроит комплекс, (виды машиностроит пр-ва, получение заготовок. В современном пр-ве: Большое внимание уделяется решению задач повышения объемов производимого металла, повышения его качества и снижения себестоимости. С этой целью совершенствуются традиционные и разрабатываются новые технологические процессы. Общая тенденция развития черной металлургии сводиться к замене периодических доменного и сталеплавильного производства стали, исключающего получение чугуна. Суть непрерывного процесса получения стали заключается в непрерывной загрузке (а не периодической, как в конверторном) шихтовых материалов сталеплавильный агрегат. Преимущества непрерывных процессов: экономия капиталовложения, упрощение технологии и оборудования, снижение себестоимости, лучшие возможности для автоматизации производства. Для всех сталеплавильных производств характерна тенденция к разработке математическим процессом, к использованию на различных переделах вычислительной техники. В металлургии: новые материалы, электропечи; 1 ступенчатое получение стали. Энергетика: топливо: раньше использовалась древесина - уголь—газ— атомная энергетика.
Прогресс пути за атомной энергетикой, т.к органические виды топлива ограничены. В машиностроение: новые технологические процессы обработки металла порошковая металлургия, обработка взрывом, электроискровые способы обработки.
Классификация конструкционных материалов. Физико-механические и технологические свойства металлов, способы их определения.
Конструкционные материалы подразделяются на несколько групп:
1.Черные металлы- сплавы железа и углерода с добавлением др. хим элементов. Они подразделяются на чугуны и стали. Обладают пониженной коррозийной стойкостью.
2. Цвет. металлы- и сплавы на их основе. К ним отн. медь, алюминий, титан, молибден…В чистом виде в качестве конструкционного материала используются редко в связи с низкими механическими свойствами и в основном применяются сплавы: н а основе меди – латунь, бронза; на основе алюминия – силумины , дюралюмины. Значительно дороже чем черные. Имеют высокую удельную прочность, низкую плотность, высокую коррозийную стойкость, тепло – и электропроводность.
3. Порошковые материалы – изготовлены из металлических порошков разного хим. состава , из метал-ких и неметалл-ких порошков. Образуются прессованием или спеканием порошков при темп. 0,8 гр. От температуры плавления наиболее легкоплавкого хим. элемента, входящего в состав спекаемых порошков.
4. К спец. видам консрукционых материалов относят МЕ и сплавы с особыми физ. и хим. св-ми, аморфные МЕ, композиционные мет-лы.
5. Неме материалы – пластмасса, древесина, резина, кожа, абсент, текстильные материалы. Все конструкционные материалы обладают след свойствами: хим., физ., механические, технологические, эксплуатационные. К хим., относится способность всупать в хим., реакции, окисляться(подвергаться коррозии),противостоять окислению в различных средах. К физ., цвет, плотность, темп. плавления, тепловое расширение, тепло – электропропускаемость, магнитные, оптические свойства.
К мех. свойствам отн-ся: прочность- спос-ть конструкции материалов выдерживать макс. для данного металла нагрузку без разрушения; пластичность-спос-ть металлов изменять свои форму и размеры под воздействием внешних сил(нагрузок) и сохранять полученные форму и размеры после снятия нагрузки; упругость -способность материалов изменять свою форму и размеры под воздействием внешних сил и восстанавливать первоначальное форму и размеры после снятия нагрузки. Твердость-спос-ть материалов сопротивляться внедрению в себя др. более твердого тела без его деформации; Вязкость-спос-ть материалов поглощать энергию удара или работу удара за счет заметной пластической деформации; Хрупкость –спос-ть материалов разрушаться под воздействиемнагрузки беззаметной пластической деформации; Усталость –спос-ть материалов под воздействием знакопеременных нагрузок накапливать микропоры и микротрещины, к-е приводят к разрушению материала.
По способу нагружения мех. испытаний подразделяются на статические (нагрузка прикладывается плавно), динамические(резко, удар), усталостные или циклические знакопеременные испытания (образцы испытывают длительное время многократным приложением нагрузок ).
К статическим мех. испытаниям относятся испытания на растяжение-усилие прикладывается к концам образца и направлены в противоположные стороны. В результате опр. прочностные, упругие, пластические св-ва материалов. Строится диаграмма.
Осадку- усилия направлены на встречу др. другу.
На изгиб-образец укладывается на опоры и по его центру прикладывается нагрузка; Кручение- один конец закреплен ,а к др прикладывается крутящий момент. Для определения твердости используют метод Бриннеля. Твердость определяется статическим вдавливанием в образец стального закаленного шарика d = 2.5- 10 мм
HB=P/F = 2P/ПD(D-√(D²-d²)) рис
 |
М.Бриннеля исп-ся для мат-в тв- тью НВ ≤450 МПа,ввиду того, что шарик может деформироваться. Тв-ть по Реквеллу опр-ся вдавливанием ст-го зак-го
шарика d = 1,588 мм (для мат-в с НВ= 230-250МПа) или алмазного конуса с
углом при вершине 120 град.
( для более твердого мат-в). нагружение осущ-ся в 2 этапа. Тв-ть опред-ся по глубине вдавленного тела, HRB=130-(h2-h1/0,002) HRC =100-(h2-h1/0,002), где h2-конечная глубина внедрения,h1-первоначальная,0,002-цена деления шкалы индикатора. + = быстрота измерения, можно измерять тв-ть тонких изделий, точность 0,002 мм.
– = пов-сть образца д.б тщательно отшлифована. Тв-сть по Виккерсу.- вдавливание в образец алмазной пирамиды с углом 136 гр. М-у противоположными гранями. HB= Р/F= 1,8544Р /d² d= (d1-d2)/ 2, d- диагональ отпечатка рис
+ - м Виккерса м опр-ть тв- ть очень тонких изделий или в поверхностном слое, точность=0,001 мм
Рис для растяжения: