Механические свойства металла определяют его пригодность для применения. Свойства помогают предсказывать поведение металлов при определенных условиях. Знание свойств металла также помогает в уточнении требований при закупке сырья для изготовления оборудования.
С точки зрения сварки важна количественная оценка поведения основного металла в цифрах. Выбор электрода для сварки основного металла важен, поскольку свойства металла шва должны быть совместимы со свойствами основного металла. Обычно указываемыми свойствами, которые помогают сделать правильный выбор электрода или сварки, являются: химический состав, предел прочности при растяжении, ударная вязкость, твердость и т. д.
Механические свойства металла можно определить, проведя различные тесты, которые помогают установить поведение металла. В этой статье мы кратко обсудим различные механические свойства металлов и их важность.
Механические свойства обычно используемых металлов
Разные металлы имеют разные свойства. Свойства определяют пригодность металла для применения. В следующей таблице показаны обычно указанные механические свойства металлов, обычно используемых в производстве.
Предел прочности на разрыв
Когда мы тянем за металлический стержень, он в ответ создает внутри своего тела противодействующую силу, которая сопротивляется внешнему натяжению. Эта противодействующая сила равна по величине приложенной извне силе и возрастает по мере увеличения внешней силы. Однако она не может увеличиваться бесконечно. То, насколько металл может сопротивляться внешнему натяжению, прежде чем отдать, является его неотъемлемым свойством, которое также называется прочностью.
Внутренняя реакция, возникающая внутри металла, зависит от площади поперечного сечения металлической детали и приложенной внешней нагрузки. Эту реакцию чаще называют стресс развивается внутри металла. Другими словами, напряжение, возникающее внутри металлического образца, представляет собой нагрузку на единицу площади.
Максимальное напряжение, которому может противостоять металлический образец стандартного размера до разрушения, называется предельным растягивающим напряжением (UTS) и выражается в фунтах на квадратный дюйм (psi). В метрической системе это выражается в ньютонах на квадратный миллиметр. Напряжение, при котором металл начинает Уступать называется пределом текучести (YS). UTS и YS металла можно определить, выполнив простое испытание на растяжение на универсальной испытательной машине или UTM. Нахождение этих двух значений дает нам представление о поведении металла при одинаковых условиях нагрузки.
В ходе этого испытания мы также можем найти процентное удлинение образца (что является показателем пластичности металла), процентное уменьшение площади (что также является показателем пластичности металла). С практической точки зрения, прочность в фунтах на квадратный дюйм указывает силу (в фунтах), необходимую для разрыва металлического куска с площадью поперечного сечения 1 дюйм (25.4 мм) на 1 дюйм (25.4 мм).
Прочность на сдвиг
Прочность на сдвиг указывает на способность металла сопротивляться сдвигу. Когда две силы действуют на металл, но не в одной плоскости (см. рисунок ниже), они пытаются вызвать сдвиг в металле. Металл пытается сопротивляться сдвигу. Степень его способности делать это называется прочностью на сдвиг. Его можно рассчитать по математическим формулам.
Предел выносливости
Когда металл подвергается противоположным типам нагрузки (например, растяжению и сжатию) большое количество раз, это вызывает «усталость» металла. Например, вращающийся вал, несущий груз, имеет сжимающую нагрузку в металлических волокнах, находящихся вверху в данный момент. В этот же момент на волокна, находящиеся внизу, действует растягивающая нагрузка.
В следующий момент волокна, которые были наверху, оказываются внизу, а те, что раньше были внизу, теперь наверху. Теперь нагрузка на эти волокна обратная. Волокна, которые раньше находились под растягивающей нагрузкой, теперь находятся под сжимающей нагрузкой, а те, которые раньше подвергались сжимающей нагрузке, наоборот.
Оно продолжает изменяться, пока вращается вал. Это повторяющееся изменение типа нагрузки на металлические волокна вызывает в них усталость. Свойство усталостной прочности металла является мерой того, сколько циклов (такой изменяющейся нагрузки) металл может выдержать без разрушения. Иногда это также выражается как нагрузка, которую металл может выдержать в течение заданного количества циклов без разрушения.
Усталостная прочность металла зависит от микроструктуры, твердости поверхности, приданной ему нагартовки и т. д.
Прочность на сжатие
Прочность на сжатие — это максимальная сжимающая нагрузка, которую может выдержать металл до того, как произойдет заданная величина деформации. Другими словами, прочность на сжатие — это способность металла выдерживать сжимающие усилия (как показано на рисунке ниже) до деформации.
Для некоторых веществ их прочность на сжатие выше, чем их прочность на растяжение. Несколько примеров такого поведения — чугун и бетон. Однако для большинства материалов верно обратное.
эластичность
Когда мы натягиваем резину, она подвергается некоторой деформации. Тем не менее, он возвращается к своей первоначальной форме после снятия натяжения. Это связано с тем, что резина является очень эластичным материалом. Металлы на руке не такие эластичные.
Металлы крепкие. Они не подвергаются деформации при небольших нагрузках. Однако при увеличении нагрузок происходит небольшая деформация. Фактически, ровный металл возвращается к своему первоначальному размеру после снятия нагрузки. Другими словами, металл демонстрирует упругое поведение. Это называется эластичностью. Металл проявляет такое поведение только до определенной нагрузки, после которой деформация становится постоянной.
Когда нагрузка превышает предел упругости, металл проявляет пластическое поведение. То есть деформация постоянная. Эластичность выражается через предел текучести и представляет собой ту нагрузку, при которой начинается пластическое поведение.
Предел текучести металла можно определить, выполнив простое испытание на растяжение. Как и UTS, YS также выражается в фунтах на квадратный дюйм (МПа или Н/мм2 в метрической системе).
Модуль упругости
Проще говоря, модуль упругости — это отношение напряжения к деформации. Поскольку деформация является безразмерной величиной, модуль упругости имеет те же единицы измерения, что и напряжение.
Это мера сопротивления металла упругой деформации при воздействии на него внешней нагрузки. Его можно рассчитать по наклону кривой напряжения-деформации в упругой области. Более жесткий металл будет иметь более высокий наклон на этой кривой.
тягучесть
Пластичность металла – это его способность растягиваться по форме без остаточной деформации. Такие металлы, как медь и алюминий, довольно пластичны, в то время как металлы, такие как чугун, не такие пластичные и хрупкие.
Прямого теста для измерения пластичности не существует. Однако параметр «удлинение в процентах» при испытании на растяжение является показателем пластичности металла. Металл с высокой пластичностью будет иметь более высокий процент удлинения, в то время как металл с меньшей пластичностью будет иметь меньшее значение процентного удлинения.
пластичность
Пластичность противоположна эластичности. Это свойство металла постоянно деформироваться без разрыва и без возможности вернуться к своей первоначальной форме при снятии внешней нагрузки.
тягучесть
Пластичность аналогична пластичности. Проще говоря, это способность металла растягиваться в листы без разрыва. Это волочение в листы осуществляется посредством ковки или прокатки и представляет собой необратимую деформацию. Такие металлы, как золото, олово и серебро, обладают превосходной ковкостью. На самом деле, добро обладает такой исключительной податливостью, что его можно раскатать в листы, достаточно тонкие, чтобы пропускать свет.
Уменьшение площади
Когда испытуемый образец подвергается деформации при испытании на растяжение, площадь его поперечного сечения непрерывно уменьшается, прежде чем произойдет окончательный разрыв. Для пластичных материалов это уменьшение площади настолько велико, что точка излома становится острой. Для хрупких материалов величина деформации, которая возникает перед разрушением, намного меньше. Следовательно, уменьшение площади также происходит не сильно.
Процентное уменьшение площади можно рассчитать, измерив площадь поперечного сечения сломанного образца и сравнив ее с исходной площадью поперечного сечения. Мера этого значения указывает на пластичность металла.
Хрупкость
Это противоположность пластичности. Когда металл является хрупким, он не подвергается деформации, как это происходит с пластичным материалом при испытании на растяжение. На самом деле он внезапно ломается, как только внешняя нагрузка превышает его предел прочности. Другими словами, хрупкому материалу не хватает пластичности или эластичности.
Мел, которым пишут на доске в школах, является примером хрупкого материала. Среди металлов мартенситная микроструктура является примером хрупкости.
Прочность
Прочность – это способность материала поглощать энергию без разрушения. Это площадь под кривой напряжения-деформации. Для высокой ударной вязкости материал должен иметь сочетание высокой прочности и пластичности.
Обрабатываемость и свариваемость
Обрабатываемость – это легкость обработки металла.
Свариваемость – это способность металла свариваться без каких-либо дефектов.
Сопротивление истиранию
Это сопротивление, оказываемое металлом эрозии поверхности из-за износа из-за трения.
Твердость
Твердость – это способность материала сопротивляться вдавливанию. Металл обычно показывает высокие значения твердости, если он обладает высокой прочностью и ударной вязкостью. Твердый материал трудно обрабатывать и сваривать. Вообще говоря, изготовление твердого металла затруднено.
Твердость материала выражается по-разному. Одной из единиц является число твердости по Бринеллю. Другой часто используемой единицей измерения является число твердости по Роквеллу. Число твердости по Виккеру — еще одна широко используемая единица измерения.
Испытание на твердость по Бринеллю
В этом испытании шарик из твердой стали медленно вдавливается в металл с известной силой. За счет этого на поверхности металла образуется небольшая вмятина. Размер этого отступа измеряется и сравнивается со стандартными таблицами.
Испытание на твердость по Роквеллу
В этом испытании сначала прикладывается легкая нагрузка, а затем большая нагрузка. Разница в глубине вдавливания, вызванная двумя нагрузками, измеряется и используется в качестве показателя твердости материала. Значение твердости отображается на циферблате. Полученное таким образом значение называют числом твердости по Роквеллу.
Склероскопический тест на твердость
В этом испытании молоток с алмазным наконечником падает на поверхность металла с фиксированной высоты и отскакивает. Вес молота фиксирован. Отскок измеряется по шкале. Величина отскока принимается за показатель твердости материала.
Этот тест подходит для поверхностей, на которых вмятины нежелательны по разным причинам.
Изменяет ли термическая обработка свойства металла?
Термическая обработка, если она проводится правильно, приводит к желаемому изменению свойств металла. Он используется в промышленности для улучшения пластичности, увеличения твердости и прочности, а иногда и для его размягчения для улучшения обрабатываемости и свариваемости.
Термическую обработку можно проводить в одну или несколько стадий. Иногда это делается в виде серии операций для достижения желаемых свойств. Скорость нагревания, скорость охлаждения, температура выдержки и время, проведенное при температуре.
Закалку и размягчение углеродистой стали, содержащей более 0.35% углерода, можно проводить, регулируя скорость нагрева и охлаждения. Для малоуглеродистых сталей с помощью этого метода невозможно получить заметное упрочнение.
Температура термообработки металла всегда должна быть значительно ниже его точки плавления. Это связано с тем, что некоторые элементы в металле окисляются при этой температуре. Это изменяет свойства металла, часто необратимо. Особенно это касается металлов с более высоким содержанием легирующих элементов.
Хотя термическая обработка может быть использована для благоприятного изменения свойств металла, у нее есть свои проблемы. Обычно связанные с термической обработкой проблемы — деформация и деформация компонентов, отсутствие закалки некоторых металлов, чрезмерная хрупкость, растрескивание, размягчение и т. д.
Итак, речь шла о механических свойствах металлов. Пожалуйста, поделитесь своими наблюдениями в разделе комментариев ниже.
Руководство по механическим свойствам металлов
Партнерский отказ от ответственности: этот пост может содержать ссылки, которые принесут нам комиссию бесплатно для вас. Это помогает сохранить Weldguru бесплатным ресурсом для наших читателей.
Механические свойства металлов определяют диапазон полезности металла и устанавливают ожидаемую службу.
Другими словами, это относится к тому, как металлы будут реагировать на внешние нагрузки.
Это включает в себя то, как они деформируются (скручиваются, сжимаются, удлиняются) или ломаются в зависимости от приложенной температуры, времени, нагрузки и других условий.
Механические свойства также используются для определения и идентификации металлов.
Они важны при сварке, потому что сварной шов должен обеспечивать те же механические свойства, что и соединяемые основные металлы.
Адекватность сварного шва зависит от того, обеспечивает ли он свойства, равные или превосходящие свойства соединяемых металлов.
Механические свойства характеризуются напряжением и деформацией (растяжение, сжатие, сдвиг, кручение), упругой деформацией и пластической деформацией (предел текучести, предел прочности, пластичность, ударная вязкость, твердость).
- Твердость: Устойчивость к истиранию и вдавливанию.
- Прочность и устойчивость: Мера того, как металл поглощает энергию
- тягучесть: мера способности пластически деформироваться без разрушения (деформация при разрушении, уменьшение площади, удлинение)
- Силы: Смещение предела текучести, стойкости, разрушения, текучести, предела прочности – измеряется как напряжение
- неподвижность: модуль Юнга или модуль упругости
- Загрузка: растяжение (натяжение каждого конца металлического стержня является пределом прочности при растяжении), сжатие, сдвиг, кручение)
- Стресс и напряжение: растяжение и сжатие, сдвиг и кручение
Механические свойства металлов почти всегда указываются в МПа или тысячах фунтов на квадратный дюйм. (1000 фунтов на кв. дюйм = 1 тыс. фунтов на кв. дюйм = 6.89 МПа).
Подробнее о каждой концепции механических свойств металлов читайте ниже.
Таблица механических свойств металлов
Стресс и напряжение
Напряжение и деформация металла являются одними из основных механических свойств металлов. Другой способ представить концепцию — нагрузка/площадь. Деформацию металла можно измерить напрямую, но нельзя измерить напряжение.
Прочность металла на растяжение
Прочность на растяжение определяется как максимальная нагрузка при растяжении, которую материал может выдержать до разрушения, или способность материала сопротивляться разрыву противодействующими силами.
Также известная как предел прочности, это максимальная прочность, развиваемая металлом при испытании на растяжение. (Испытание на растяжение — это метод определения поведения металла при фактической растягивающей нагрузке.
Это испытание определяет предел упругости, удлинение, предел текучести, предел текучести, предел прочности при растяжении и уменьшение площади.) Прочность при растяжении — это значение, которое чаще всего используется для определения прочности материала и выражается в фунтах на квадратный дюйм (psi). ) (килоПаскали (кПа)).
Прочность на растяжение — это сила в фунтах, необходимая для разрыва бруска материала шириной 1.0 дюйма (25.4 мм) и толщиной 1.00 дюйма (25.4 мм) (см. рис. 7-1 ниже).
Прочность на сдвиг
Прочность на сдвиг — это способность материала сопротивляться разрушению под действием противоположных сил, действующих по прямой линии, но не в одной плоскости, или способность металла сопротивляться разрушению под действием противоположных сил, действующих не по прямой линии (см. рис. 7). -2 ниже).
Диаграмма:
касательное напряжение, t = поперечная нагрузка/площадь
деформация сдвига, g = угол деформации (радианы)
модуль сдвига, G = t /g (упругий участок)
Предел выносливости
Усталостная прочность – это максимальная нагрузка, которую материал может выдержать без разрушения при большом числе реверсивных нагрузок. Например, вращающийся вал, поддерживающий груз, испытывает силы растяжения в верхней части вала и силы сжатия в нижней части. При вращении вала происходит повторяющееся циклическое изменение прочности на растяжение и сжатие. Значения усталостной прочности используются при расчете крыльев самолетов и других конструкций, подверженных быстропеременным нагрузкам. На усталостную прочность влияют микроструктура, состояние поверхности, коррозионная среда и холодная обработка.
Прочность на сжатие
Прочность на сжатие — это максимальная нагрузка при сжатии, которую материал может выдержать до определенной степени деформации, или способность материала выдерживать давление, действующее в заданной плоскости (рис. 7-3).
Прочность на сжатие чугуна и бетона больше, чем их прочность на растяжение. Для большинства материалов верно обратное.
эластичность
Эластичность — это способность металла возвращаться к своему первоначальному размеру, форме и размерам после деформации, растяжения или вытягивания из формы.
- Предел упругости это точка, в которой начинается необратимое повреждение.
- Точка текучести это точка, в которой происходит определенное повреждение при незначительном увеличении нагрузки или без него.
- Предел текучести это количество фунтов на квадратный дюйм (килоПаскалей), необходимое для получения повреждения или деформации до предела текучести.
Измеряется с использованием коэффициента Пуассона (отношение поперечной деформации к осевой), который гласит, что при деформации металла в одном направлении возникают соответствующие деформации во всех других направлениях.
Модуль упругости
Модуль упругости – это отношение внутреннего напряжения к произведенной деформации.
Упругая деформация
Понятие упругой деформации относится к деформации, которая не является постоянной.
Нагрузка на металл создает деформацию, которая возвращается к исходной форме и размерам при снятии нагрузки.
Для большинства металлов область упругости является линейной.
К нелинейным металлам относится чугун.
Закон Гука применяется к линейному упругому поведению, где E — модуль упругости.
тягучесть
Пластичность металла — это такое свойство, которое позволяет ему растягиваться или иным образом изменять форму без разрушения и сохранять измененную форму после снятия нагрузки.
Это способность материала, такого как медь, вытягиваться или растягиваться без разрушения.
Пластичность металла можно определить испытанием на растяжение, определяя процент удлинения.
Отсутствие пластичности – это хрупкость или отсутствие каких-либо необратимых повреждений до того, как металл треснет или сломается (например, в случае с чугуном).
Уравнение удлинения
Деформация при разрушении при растяжении, выраженная в процентах:
((конечная расчетная длина – начальная расчетная длина) / начальная расчетная длина) x 100
Процентное удлинение является мерой пластичности.
Уменьшение площади
Уменьшение площади поперечного сечения растянутого образца при разрушении:
((начальная площадь – конечная площадь) / начальная площадь) x 100
Процентное уменьшение площади также является мерой пластичности.
Хрупкость
Хрупкость есть свойство, противоположное пластичности или пластичности.
Хрупкий металл – это металл, который не может быть постоянно деформирован видимым образом, или металл, которому не хватает пластичности.
пластичность
Пластичность – это способность металла сильно деформироваться без разрушения. Пластичность аналогична пластичности.
Он измеряет скольжение, подъем и скольжение атомов в кристаллической структуре.
Подъем и скольжение происходят на дислокациях, а скольжение происходит на границах зерен.
тягучесть
Пластичность — это еще одна форма пластичности, которая представляет собой способность материала постоянно деформироваться при сжатии без разрыва. Именно это свойство позволяет ковать и прокатывать металлы в тонкие листы. Золото, серебро, олово и свинец являются примерами металлов, обладающих высокой ковкостью. Золото обладает исключительной ковкостью и может быть свернуто в листы, достаточно тонкие, чтобы пропускать свет.
Сокращение площади
Это мера пластичности, которую получают при испытании на растяжение путем измерения исходной площади поперечного сечения образца до площади поперечного сечения после разрушения.
Устойчивость и Прочность
Прочность – это сочетание высокой прочности и средней пластичности.
Это способность материала или металла сопротивляться разрушению, а также способность сопротивляться разрушению после того, как повреждение началось.
Прочный металл, такой как холодное долото, может выдерживать значительные нагрузки, медленно или внезапно приложенные, и деформируется перед разрушением.
Прочность — это способность материала сопротивляться началу постоянной деформации, а также способность сопротивляться ударам или поглощать энергию.
Обратите внимание, что уравнения прочности и упругости определяются как:
Уравнение прочности:
Упругость — это мера способности материала поглощать энергию без пластической или остаточной деформации.
Уравнение устойчивости:
Свариваемость и обрабатываемость
Свойство свариваемости и обрабатываемости – это сложность или легкость, с которой материал может быть сварен или обработан.
Сопротивление истиранию
Сопротивление истиранию – это сопротивление износу при трении.
Ударопрочность
Сопротивление металла ударам оценивают по ударной вязкости.
Металл может обладать удовлетворительной пластичностью при статических нагрузках, но может разрушаться при динамических нагрузках или ударах.
Ударная вязкость металла определяется путем измерения энергии, поглощаемой при разрушении.
Твердость
Твердость – это способность металла сопротивляться проникновению и износу другим металлом или материалом.
Требуется сочетание твердости и прочности, чтобы выдерживать тяжелые удары.
Твердость металла ограничивает легкость его механической обработки, поскольку вязкость уменьшается с увеличением твердости.
Таблица 7-3 ниже иллюстрирует твердость различных металлов.
Упругая деформация
Понятие упругой деформации определяется законом Гука. Суть в том, что упругая деформация непостоянна.
При снятии нагрузки деталь возвращается к своим первоначальным размерам и форме.
Испытания металлических жгутов
Испытание жгута Бринелля
В этом испытании шарик из закаленной стали медленно прижимают с известной силой к поверхности испытуемого металла.
Затем измеряют диаметр вмятины на поверхности и определяют число твердости по Бринеллю (bhn) по стандартным таблицам (см. таблицу 7-3).
Тест жгута Роквелла
Этот тест основан на разнице между глубиной, на которую контрольная точка вбивается в металл под действием легкой нагрузки, и глубиной, на которую она вбивается под действием тяжелой нагрузки.
Сначала прикладывается легкая нагрузка, а затем, без перемещения детали, прикладывается большая нагрузка.
Число твердости автоматически указывается на циферблате.
Буквенные обозначения по шкале Роквелла, такие как B и C, указывают на тип используемого пенетратора и величину тяжелой нагрузки (таблица 7-3).
Всегда используется одна и та же легкая нагрузка.
Склероскопический тест на твердость
Этот тест измеряет твердость, позволяя молотку с алмазным наконечником падать под собственным весом с фиксированной высоты и отскакивать от поверхности; отскок измеряется по шкале.
Он используется на гладких поверхностях, где вмятины нежелательны.
Для дополнительного чтения
Хотите узнать больше о сварке бесплатно?
Зарегистрируйтесь и присоединитесь к более чем 10,000 XNUMX других учащихся и получайте бесплатные статьи и советы по сварке, отправленные прямо на ваш почтовый ящик.
О Джеффе Гриле
Джефф Грилл родом из Лонг-Айленда, участка земли протяженностью 118 миль, который начинается недалеко от побережья Манхэттена и простирается глубоко в Атлантический океан. Он всегда интересовался сваркой с раннего возраста, и у него есть порезы и синяки, чтобы доказать это, когда он начал работать с различными металлами.
Механические свойства материалов
Механические свойства металлов связаны с способность материала сопротивляться механическим воздействиям и нагрузкам. Тема механических свойств материалов имеет большое промышленное значение при конструировании инструментов, машин и конструкций. Эти свойства чувствительны к структуре в том смысле, что они зависят от структуры кристалла и сил его связи (на микроструктурном уровне), особенно от природы и поведения несовершенств, существующих внутри самого кристалла или на границах зерен. В этой статье мы обсудим 13 основных механических свойств металлов, а именно:
Эти свойства можно хорошо понять с помощью диаграммы напряжения-деформации (приведенной ниже). Диаграмма напряжение-деформация строится с помощью испытания на растяжение.
Теперь мы обсудим 13 различных механических свойств материалов;
1) ПРОЧНОСТЬ: Прочность определяется как способность материала сопротивляться внешней нагрузке. Внутреннее сопротивление материала внешним силам называется напряжением.
Способность металла сопротивляться внешним нагрузкам и сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок от этих напряжений называется прочностью.
Чем прочнее материал, тем большую нагрузку он может выдержать, это свойство материала, следовательно, определяет способность выдерживать напряжения без разрушения.
Прочность варьируется в зависимости от типа нагрузки, такой как прочность на растяжение, сжатие, сдвиг и кручение. Максимальное напряжение, которое любой материал может выдержать до разрушения, называется пределом прочности при растяжении или пределом прочности при растяжении (точка «D» — это предел прочности при растяжении (UTS), показанный на рисунке выше). Прочность материала – это его предел прочности при растяжении.
2) ЭЛАСТИЧНОСТЬ: Эластичность определяется как свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия внешней нагрузки. Возьмем в качестве примера резиновую ленту: всякий раз, когда мы тянем резиновую ленту, она удлиняется, т.е. ее форма деформируется, но когда мы снимаем нагрузку, резиновая лента возвращается к своей первоначальной форме. Следовательно, можно сказать, что резинка представляет собой эластичный материал или резинка обладает свойством упругости.
Когда внешние силы удаляются, это также можно назвать способностью материала возвращаться в исходное положение после деформации. Его можно использовать в качестве важного приложения для создания точных инструментов, таких как пружины или конструкции и т. д.
Любой материал будет демонстрировать свойство эластичности до определенной нагрузки, которая называется пределом упругости этого материала (область между точками «О» и «А» на приведенной выше диаграмме напряжения-деформации представляет собой диапазон упругости, это также известный как пропорциональный предел.За точкой ‘A’ начнется остаточная деформация материала). Если мы продолжим прикладывать внешнюю нагрузку сверх предела упругости, материал будет необратимо деформирован, т.е. материал не сможет восстановить свою первоначальную форму даже после снятия внешней нагрузки.
3) ПЛАСТИЧНОСТЬ: Пластичность определяется как свойство материала, при котором материал не способен восстановить свою первоначальную форму даже после снятия нагрузки, т.е. материал необратимо деформируется.
Другими словами, это способность или склонность материала подвергаться некоторой остаточной деформации без разрушения.
Пластическая деформация происходит только после превышения предела упругости материала. Это свойство важно при формовании, штамповке, экструдировании и многих других процессах горячей или холодной обработки. Материалы, такие как глиняный свинец и т. д., пластичны при комнатной температуре, а сталь пластична при температуре ковки. Это свойство обычно увеличивается с повышением температуры материалов.
Это свойство материала требуется при ковке, при чеканке изображений на монетах и при умственном труде.
4) ПЛАСТИЧНОСТЬ: Под пластичностью понимают свойство материала, позволяющее втягивать его в тонкую проволоку при приложении растягивающей нагрузки.
Пластичность обычно измеряется с точки зрения процентного удлинения и процентного уменьшения площади, которые часто используются в качестве эмпирических мер пластичности.
В общем, материалы, которые обладают удлинением более 5%, называются пластичными материалами.
Пластичный материал, обычно используемый в инженерной практике в порядке уменьшения пластичности, представляет собой мягкую сталь, медь, алюминий, никель, цинк, олово и свинец.
5) ПОДТЯЖЧИВОСТЬ: Ковкость — это способность материала сплющивать его в тонкие листы под действием больших сжимающих усилий без образования трещин (в результате горячей или холодной обработки), что означает, что это особый случай пластичности, который позволяет раскатывать или штамповать материалы. тонкие листы.
Податливый материал должен быть пластичным, но не обязательно настолько прочным.
Податливые материалы, обычно используемые в инженерной практике, в порядке убывания ценности кованого железа, меди и алюминия, свинцовистой стали и т. д. признаются высокопластичными металлами.
6) ХРУПКОСТЬ: Хрупкость противоположна пластичности. Это свойство материала разрушаться с небольшой остаточной деформацией. Материалы, имеющие относительное удлинение менее 5% и поведение при нагрузке, называются хрупкими материалами.
Хрупкие материалы при воздействии растягивающих нагрузок отрываются без какого-либо заметного удлинения. Стекло, чугун, латунь и керамика считаются хрупкими материалами, поэтому хрупкость – это свойство материала отрываться без заметного удлинения при воздействии растягивающих нагрузок.
7) ЖЕСТКОСТЬ: Жесткость определяется как способность материала сопротивляться деформации под действием напряжения. Сопротивление материала упругой деформации или прогибу называется жесткостью или жесткостью.
Материал, который испытывает небольшую или очень меньшую деформацию, а нагрузка имеет высокую степень жесткости или жесткости, например, подвесные балки из стали и алюминия могут быть достаточно прочными, чтобы выдержать требуемую нагрузку, но алюминиевая балка будет прогибаться или прогибаться еще больше, что означает, что сталь балка жестче или жестче, чем алюминиевая балка.
Если материал ведет себя упруго с линейной зависимостью напряжения от деформации по закону Гукса, его жесткость измеряется модулем упругости Юнга. Чем выше значение модуля Юнга, тем жестче материал на растяжение и сжатие. Его называют модулем жесткости или модулем упругости при сдвиге. Модуль жесткости обычно составляет 40% от значения модуля Юнга для обычно используемых материалов при объемном искажении модуля сжатия.
ПРОЧНОСТЬ: Твердость определяется как способность металла резать другой металл.
Твердый металл всегда может сократить впечатление от более мягких металлов из-за его твердости.
Это очень важное свойство металлов, имеющее широкий спектр значений. Оно охватывает множество различных свойств, таких как износостойкость, устойчивость к вмятинам, устойчивость к царапинам, устойчивость к деформации и подвижность машин и т. д. Алмаз — самый твердый из известных материалов. .
9) ПОЛЗУЧИЕ: Когда металлическая деталь подвергается высокому постоянному напряжению при высокой температуре в течение более длительного периода времени, она подвергается медленной и постоянной деформации, известной как ползучесть. Если материал будет постоянно подвергаться высоким напряжениям при более высоких температурах, может образоваться трещина, которая может в дальнейшем распространяться в направлении разрушения, называемого разрушением при ползучести.
10) УСТАЛОСТЬ: Усталость – это разрушение материала из-за циклических или повторяющихся нагрузок. Интенсивность нагрузки может быть намного меньше предельного растягивающего напряжения, но из-за многократного или циклического действия нагрузки зарождается и распространяется трещина, что приводит к усталостному разрушению.
Процесс усталости приводит к макроскопическим и микроскопическим разрывам (в масштабе кристаллического зерна), а также к конструктивным особенностям компонентов, которые вызывают концентрации напряжений (отверстия, шпоночные канавки, резкие изменения направления нагрузки и т. д.).
11) УСТОЙЧИВОСТЬ: Это количество энергии, которое тело может поглотить без остаточной деформации.
12) ПРОЧНОСТЬ: Количество энергии, которое материал может поглотить, не разрушаясь, называется ударной вязкостью этого материала. Другими словами, это способность материала поглощать энергию и пластически деформироваться без разрушения.
Разница между прочностью и устойчивостью:
При приложении внешней нагрузки к любому материалу, как правило, материал проявляет упругость, затем достигает стадии пластичности и после пластичности материал разрушается или ломается. Прочность — это энергия, поглощаемая без разрушения материала (т. е. энергия, поглощаемая на стадии упругости + энергия, поглощаемая на стадии пластичности перед разрушением). Однако упругость – это энергия, поглощаемая только во время упругой стадии, т. е. энергия, поглощаемая без остаточной деформации материала.
13) СВАРОЧНОСТЬ: Свариваемость не является основным механическим свойством, но очень важна, когда материал необходимо сваривать. Свариваемость – это способность материала поддаваться сварке и сохранять свои свойства после сварки. Если материал очень легко сваривается с другими материалами в любом положении и способен сохранять заданные свойства, то можно сказать, что свариваемость этого материала хорошая.
Углеродный эквивалент играет очень важную роль в определении свариваемости стали. В целом, материал с углеродным эквивалентом менее 04 % считается хорошо свариваемым. Любой материал с углеродным эквивалентом от 0.4 до 0.5 % считается материалом с ограниченной свариваемостью, а любой материал с углеродным эквивалентом более 0.5 % считается пригодным для сварки. считается материалом с плохой свариваемостью. Это кратко изложено ниже
- До 0.4%: хорошая свариваемость
- От 0.4 до 0.5%: ограниченная свариваемость.
- Выше 0.5%: плохая свариваемость.
Пожалуйста, посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше о механических свойствах материалов:
