Механические свойства металлов
Статические испытания на одноосное растяжение (методика проведения, прочностные и пластические свойства, определяемые при них).
Твердость металлов и основные методы ее определения (по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу).
Испытания на ударный изгиб образцов с надрезом. Ударная вязкость. Методы определения порога хладноломкости.
Усталость металлов. Методика определения предела выносливости.
Конструкционная прочность металлов.
Пути повышения прочности металлов.
Методические указания
Из статических методов определения механических свойств наиболее широкое распространение получили испытания на одноосное растяжение, т.к. они являются относительно жесткими и позволяют оценить основные характеристики прочности (пределы пропорциональности, упругости, текучести, временное сопротивление) и пластичности (относительные удлинение и сужение). Четко уясните, как определяют эти свойства.
Из многочисленных способов определения твердости наиболее широко применяются методы, основанные на вдавливании в поверхность металла твердого наконечника. Обратите внимание на сходство и различие в определении твердости методами Бринелля, Роквелла и Виккерса.
Динамические испытания на ударный изгиб выявляют склонность металла к хрупкому разрушению. Обратите внимание на обозначение и размерность ударной вязкости, а также методам определения порога хладноломкости.
В условиях действия циклических напряжений имеет место усталостное разрушение, которое обычно происходит при напряжениях, меньших предела текучести. Надо знать, что такое предел выносливости и пути его повышения.
Механические свойства, определенные в лабораториях на специальных образцах, не дают в полной мере представления о прочности материала в реальных изделиях. Для этого надо оценить конструкционную прочность, которая включает в себя критерии прочности, надежности и долговечности.
Повышение прочности металлов основано на создании барьеров, затрудняющих движение дислокаций. Основными механизмами упрочнения являются: деформационный, зернограничный, твердорастворный и дисперсионный. Надо четко знать суть и особенности каждого из них.
Строение сплавов
Способы получения сплавов. Типы твердых фаз в металлических сплавах: твердые растворы, химические соединения, промежуточные фазы. Диаграммы состояний двойных систем (с полной растворимостью в твердом состоянии, с эвтектическим превращением). Правила рычага и концентраций. Ликвация в сплавах. Закон Н.С. Курнакова о связи вида диаграммы состояний и свойствами сплавов.
Методические указания
Сплавы имеют более сложное строение, чем чистые металлы. Оно обусловлено тем, в какое взаимодействие вступают между собой образующие сплав элементы при первичной кристаллизации.
Необходимо отчетливо уяснить, что собой представляют твердые растворы (замещения и внедрения), химические соединения и промежуточные фазы. Наглядное представление о строении сплавов в зависимости от химического состава и температуры дают диаграммы состояний. Нужно усвоить общую методику разбора диаграмм состояний с применением правил рычага и концентрации. С помощью закона Н.С. Курнакова надо уметь устанавливать связь между составом, строением и свойствами сплавов.
Железо и его сплавы
Диаграмма состояний железо-цементит. Компоненты, фазы и структурные составляющие сталей и белых чугунов, их характеристики и свойства. Формирование структуры углеродистых сталей и белых чугунов при медленном охлаждении из жидкого состояния.
Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей. Легирующие элементы (л.э.) в сталях: взаимодействие л.э. с железом и углеродом, влияние л.э. на свойства феррита и аустенита. Структурные классы легированных сталей.
Классификация сталей. Маркировка углеродистых и легированных сталей.
Примеси в чугунах. Классификация чугунов по форме графитных включений и строению металлической основы. Серый, ковкий и высокопрочный чугуны (получение, свойства, маркировка, применение).
Методические указания
Диаграмма состояний железо-цементит является основой для изучения структуры и свойств железоуглеродистых сплавов. Студент обязан уметь на память вычертить указанную диаграмму и рассмотреть формирование структуры любого сплава при охлаждении из жидкого состояния или нагреве до него с применением правила отрезков и концентраций.
Промышленные стали обязательно содержат, кроме железа и углерода, постоянные примеси, которые тоже оказывают влияние на свойства сталей. Необходимо четко уяснить, в чем заключается вредное влияние на сталь серы, фосфора и газов (кислорода, азота и водорода). Маркировку сталей различного класса, а также серых, ковких и высокопрочных чугунов надо помнить всегда.
При изучении чугунов необходимо обратить особое внимание на различия в строении белого, серого, ковкого и высокопрочного чугунов и вытекающих из них отличиях в свойствах.