Posebna trdnost kovin: miza. Mehanske lastnosti kovin

Uporaba kovin v vsakdanjem življenju se je začela na začetku razvoja človeštva. Baker je njihov prvi predstavnik. Na voljo je v naravi in ​​popolnoma obdelan. Kadar pogosto najdemo arheološka izkopavanja iz svojih gospodinjskih predmetov in različnih izdelkov. V procesu razvoja se je človek naučil kombinirati različne kovine, ki proizvajajo zlitine večje moči. Od njih so bila izdelana orodja in kasneje uporabljena za izdelavo orožja. Eksperimenti se nadaljujejo v našem času, nastanejo zlitine s specifično močjo kovin, primerne za gradnjo sodobnih objektov.

Vrste bremen

Mehanske lastnosti kovin in zlitin so tiste, ki so sposobne upreti delovanju zunanjih sil ali obremenitev na njih. Lahko so zelo raznoliki in različni pri njihovem vplivu:

• statično, ki se počasi povečujejo od nič do največ, nato pa ostanejo konstantne ali se rahlo spremenijo;
• Dinamični - izhajajo iz udarca in delujejo v kratkem intervalu.

Vrste deformacij

Deformacija je sprememba konfiguracije togega telesa pod vplivom obremenitev na njem (zunanje sile). Deformacije, po katerih se material vrne v prvotno obliko in ohranja svoje prvotne dimenzije, se štejejo za elastične, drugače (oblika se je spremenila, material se je razširil) - plastične ali preostale. Obstaja več vrst deformacij:

• Stiskanje. Volumen telesa se zmanjša zaradi delovanja tlačnih sil na njem. Takšno deformacijo zaznavajo temelji kotlov in strojev.
• Raztegovanje. Dolžina telesa se poveča, ko se na svoje konce pritegnejo sile, katere smer sovpada z njegovo osjo. Raztezanje je izpostavljeno kablovam, pogonskim jermenom.
• Shift ali rezino. V tem primeru so sile usmerjene ena proti drugi in pod določenimi pogoji se pojavi razrez. Primer so zakovice in vijaki estriha.
• Torzija. Par sil, nasprotno usmerjenih, deluje na telo, pritrjeno na enem koncu (gredi motorjev in strojnih orodij).
• Upogibanje. Sprememba ukrivljenosti telesa pod vplivom zunanjih sil. To dejstvo je značilno za žarke, žerjavne žerjave, tirnice.

Določanje trdnosti kovine

Ena od osnovnih zahtev za kovino, ki se uporablja za proizvodnjo kovinskih konstrukcij in delov, je moč. Za določitev je vzorec kovine vzet in raztegnjen na preskusnem stroju. Standard postane tanjši, površina prečnega prereza se zmanjša s hkratnim povečanjem dolžine. V določenem trenutku se vzorec začne raztezati le na enem mestu, ki tvori "vrat". In čez nekaj časa pride do prekinitve v najtanem mestu. Tako se le obnašajo le viskozne kovine, krhke: trdo jeklo in lito železo rahlo raztegnejo in ne tvorijo vratu.

Obremenitev na vzorcu določi posebna naprava, imenovana merilnik sile, nameščena je v preskusnem stroju. Za izračun osnovne karakteristike kovine, ki se imenuje končna trdnost materiala, je največja obremenitev, ki jo ima vzorec pred zlomom, deljena z vrednostjo preseka pred raztezanjem. Ta vrednost je potrebna za oblikovalca, da bi določila dimenzije proizvedenega dela, in mora tehnolog določiti režime obdelave.

Najtrajnejše kovine v svetu

Naslednje kovine se lahko uvrščajo med visoko trdne kovine:

• Titan. Ima naslednje lastnosti:

• visoka specifična moč;
• odpornost proti visokim temperaturam;
• nizka gostota;
• odpornost proti koroziji;
• mehanska in kemična vzdržljivost.

Titan uporablja medicino, vojaško industrijo, ladjedelništvo, letalstvo.

• Uran. Najbolj znana in močna kovina na svetu je šibka radioaktivna snov. Pojavijo se naravno v čisti obliki in v spojinah. To se nanaša na težke kovine, fleksibilne, voljno in relativno duktilno. Veliko se uporablja na proizvodnih področjih.
• Volfram. Izračun moči kovine kaže, da je to najbolj trpežna in ognjevzdržna kovina, ki se ne prilagaja kemičnemu napadu. Dobro je kovan, lahko ga potegne v tanek navoj. Uporablja se za žarilne nitke.
• Renij. Ognjevarni, ima visoko gostoto in trdoto. Zelo trpežna, brez temperaturnih sprememb. Najde aplikacijo v elektroniki in inženiringu.
• Osmij. Trdna kovina, ognjevzdržna, odporna proti mehanskim poškodbam in agresivnim okoljem. Uporablja se v medicini, ki se uporablja za raketno tehnologijo, elektronsko opremo.
• Iridium. V naravi je v prosti obliki redka, pogosteje - v spojinah z osmijem. Mehanska obdelava se slabo posodi, ima visoko odpornost na kemikalije in moč. Zlitine s kovino: titan, krom, volfram, se uporabljajo za izdelavo nakita.
• Berilij. Visoko toksična kovina z relativno gostoto, ki ima svetlo sivo barvo. Ugotavlja uporabo v železni metalurgiji, jedrski energetiki, laserskem in vesoljskem inženirstvu. Ima visoko trdoto in se uporablja za legiranje zlitin.
• Chrome. Zelo trda kovina z visoko trdnostjo, belo in modro, odporna na alkalije in kisline. Trdnost kovin in zlitin jim omogoča, da se uporabljajo za izdelavo medicinske in kemične opreme, pa tudi za orodja za rezanje kovin.

• Tantalus. Kovina je srebrna, ima visoko trdoto, moč, visoko odpornost in korozijsko odpornost, je plastična, enostavno obdelana. Ugotavlja uporabo pri razvoju jedrskih reaktorjev, v metalurgiji in kemični industriji.
• Rutenij. Pripada kovinam iz platinske skupine. Ima visoko trdnost, trdoto, neodzivnost, kemično odpornost. Ima kontakte, elektrode, ostre točke.

Kako ugotoviti lastnosti kovin?

Za testiranje kovin za trdnost se uporabljajo kemične, fizikalne in tehnološke metode. Trdota določa, kako materiali upirajo materiale. Odporna kovina ima odlično trdnost in dele iz njega, manj obrabljene. Za določitev trdote pritisnite kroglico, diamantni stožec ali piramido v kovino. Vrednost trdote se določi s premerom tiska ali z globino vdrtine predmeta. Močnejša kovina je manj deformirana in globina tiskanja bo manjša.

Toda natezni preskusni vzorci se preskusijo na nateznih strojih, pri katerih se obremenitev postopoma povečuje. Standard ima lahko krog ali kvadrat v delu. Za testiranje kovine, ki se upira napetostim tipa udarca, se izvedejo preskusi udarcev. Sredi posebej izdelanega vzorca se naredi rez in nasproti udarne naprave. Uničiti se mora, če je šibka točka. Pri preskušanju kovin za trdnost se struktura materiala preiskuje s pomočjo rentgenskih žarkov, ultrazvoka in močnih mikroskopov ter se uporablja tudi kemično jedkanje.

Najenostavnejši tipi testov zloma, plastičnosti, kovanja in varjenja so med tehnološkimi. Preskus ekstruzije omogoča ugotavljanje, ali je material iz pločevine lahko hladno oblikovan. Uporaba krogle v kovini iztisnemo luknjo, dokler se ne pojavi prva crack. Globina jame pred pojavom zloma bo zaznamovala plastičnost materiala. Preskus upogibanja omogoča ugotavljanje sposobnosti pločevinskega materiala, da sprejme želeno obliko. Ta test se uporablja za ovrednotenje kakovosti zvarnih šivov. Za oceno kakovosti žice uporabimo test krivine. Cevi se testirajo za izravnavo in upogibanje.

Mehanske lastnosti kovin in zlitin

Mehanske lastnosti kovinskih materialov vključujejo:

1. Moč. Sestavljen je iz zmožnosti materiala, da se upreti uničenju pod vplivom sile od zunaj. Vrsta moči je odvisna od delovanja zunanje sile. Razdeljen je na: stiskanje, raztezanje, torzijo, upogibanje, lezenje, utrujenost.
2. Plastičnost. To je sposobnost kovin in njihovih zlitin pod vplivom bremena, da spremenijo obliko, ne da bi se uničila, in jo obdržati ob koncu udarca. Plastičnost materiala iz kovine se določi, ko se raztegne. Čim dlje pride do raztezanja, pri hkratnem zmanjšanju preseka pa je bolj duktilna kovina. Materiali z dobro plastičnostjo se odlično obdelajo s tlakom: kovanje, stiskanje. Za plastičnost je značilna dve vrednosti: relativna zožitev in raztezek.
3. Trdota. Kakovost kovine je sestavljena iz sposobnosti, da se upre penetraciji tujega telesa, ki ima večjo trdoto in ne prejema preostalih deformacij. Odpornost proti obrabi in trdnost so glavne značilnosti kovin in zlitin, ki so tesno povezani s trdoto. Materiali s takšnimi lastnostmi najdejo aplikacijo za izdelavo orodij, ki se uporabljajo za predelavo kovin: sekalniki, datoteke, vaje, pipe. Pogosto trdota materiala doloca trajnost. Torej trdna jekla med delovanjem manj obrabe kot mehkejša.
4. Vpliv moči. Posebnost zlitin in kovin je upreti vplivu obremenitev, ki ga spremlja udarec. To je ena od pomembnih značilnosti materiala, iz katerega se med obratovanjem stroja izdelajo deli, ki so izpostavljeni udarnemu obremenitvi: osi koles, ročične gredi.
5. Utrujenost. To je stanje kovine, ki je pod stalnim vplivom bremen. Utrujenost kovinskega materiala je postopna in lahko povzroči uničenje izdelka. Sposobnost kovine, da se upre uničenju pred utrujenostjo, se imenuje vzdržljivost. Ta lastnost je odvisna od narave zlitine ali kovine, stanja površine, narave obdelave, delovnih pogojev.

Razredi moči in njihove oznake

Normativni dokumenti o mehanskih lastnostih pritrdilnih elementov so predstavili koncept razreda trdnosti kovine in vzpostavili sistem označevanja. Vsak razred trdnosti je označen z dvema številkama, med katerimi je postavljena pika. Prva številka pomeni natezno trdnost, zmanjšano za faktor 100. Na primer, Razred moči 5.6 pomeni, da bo končna moč 500. Druga številka se poveča za 10-krat - to razmerje točka donosa do časovnega upora, izraženega v odstotkih (500x0,6 = 300), tj. 30% je najmanjša natezna trdnost od natezne trdnosti. Vsi izdelki, ki se uporabljajo za pritrjevanje, so razvrščeni glede na namen uporabe, obliko, uporabljeni material, razred trdnosti in prevleko. Za namene uporabe so lahko:

• Lemeshnye. Uporabljajo se za kmetijske stroje.
• Pohištvo. Uporabljajo se za gradnjo in proizvodnjo pohištva.
• Cesta. Fiksirajo kovinske konstrukcije.
• Strojna gradnja. Uporablja se v strojni industriji in izdelavi instrumentov.

Mehanske lastnosti pritrdilnih elementov so odvisne od jekla, iz katerega so izdelane, in kakovosti obdelave.

Specifična moč

Za specifično trdnost materiala (spodnja formulacija) je značilno razmerje med končno trdnostjo in gostoto kovine. Ta vrednost prikazuje moč strukture za dano maso. Za industrijo, kot so gradnja zrakoplovov, raket in vesoljskih plovil, je izredno pomembna.

Trdnost zlitin iz titana je najbolj trpežna od vseh uporabljenih tehničnih materialov. Titanove zlitine so dvakrat večje trdnosti kovin, povezanih z legiranimi jekli. Ne morejo biti v koroziji v zraku, v kislem in alkalnem okolju, se ne bojijo morske vode in imajo dobro toplotno odpornost. Pri visokih temperaturah je njihova trdnost višja kot pri zlitinah z magnezijem in aluminijem. Zaradi teh lastnosti se njihova uporaba kot konstrukcijski material stalno povečuje in se pogosto uporablja v tehniki. Pomanjkljivost titanovih zlitin je njihova majhna obdelava z rezanjem. To je posledica fizikalnih in kemičnih lastnosti materiala in posebne strukture zlitin. V zgornji tabeli je prikazana specifična trdnost kovin.

Uporaba duktilnosti in trdnosti kovin

Zelo pomembne lastnosti kovine so plastičnost in moč. Te lastnosti so neposredno odvisne drug od drugega. Ne dopuščajo kovinam, da spremenijo obliko in preprečijo makroskopsko uničenje, ko na njej delujejo zunanje in notranje sile.

Kovine, ki imajo visoko plastičnost pod vplivom tovora, se postopoma uničijo. Na začetku imajo ovinek in šele takrat se začne postopoma razčleniti. Plastične kovine zlahka spremenijo obliko, zato se široko uporabljajo za izdelavo avtomobilskih teles. Trdnost in plastičnost kovin sta odvisna od tega, kako so usmerjene sile usmerjene in v kateri smeri se je valjanje izvedlo pri izdelavi materiala. Ugotovljeno je, da kovinski kristali med valjanjem podolgovate v svoji smeri bolj kot v prečni smeri. Pločevina ima moč in duktilnost veliko večje v smeri valjanja. V prečni smeri se jakost zmanjša za 30% in duktilnost za 50%, debelina pločevine pa je še nižja. Na primer, videz zloma na jekleni pločevini med varjenjem lahko razložimo z vzporednostjo osi in smerjo valjanja. Glede na plastičnost in trdnost materiala je mogoče uporabiti za izdelavo različnih delov strojev, konstrukcij, orodij in instrumentov.

Standardna in konstrukcijska odpornost kovin

Eden od glavnih parametrov, ki označujejo odpornost kovine na učinke sile, je normativni odpor. Uveljavljajo ga standardi oblikovanja. Oblikovni upor se dobi kot rezultat delitve normativa z ustreznim faktorjem zanesljivosti za ta material. V nekaterih primerih se upošteva tudi koeficient delovnih pogojev objektov. V izračunih praktičnega pomena se predvsem uporablja konstrukcijska odpornost kovine.

Načini za povečanje trdnosti kovine

Obstaja več načinov za povečanje trdnosti kovin in zlitin:

• Izdelava zlitin in kovin, ki imajo strukturo brez napak. Razvijajo se pri proizvodnji bradavic (dlak), ki so ducatkrat višje od trdnosti navadnih kovin.
• Pridobivanje razsutega in površinskega utrjevanja z umetnimi sredstvi. Ko pločevine (kovanje, vlečenje, valjanje, stiskanje) tvorjen volumetrično peening in Mikrokovanje in narebričenje daje površinsko kaljenje.
• Ustvarite dopirane kovine z uporabo elementov iz periodične tabele.
• Čiščenje kovine, od nečistoč v njem. Zaradi tega se izboljšajo njegove mehanske lastnosti, razmnoževanje razpok se znatno zmanjša.
• Odprava hrapavosti površine.

Zanimiva dejstva

• Zlitine titana, delež aluminija presega približno 70% višji od njihovih 4-krat, torej specifične trdnosti zlitine, ki vsebujejo titan, je koristno, da uporabimo za zrakoplove.
• Številne aluminijeve zlitine presegajo specifično trdnost jekel, ki vsebujejo ogljik. Aluminijeve zlitine imajo visoko plastičnost, odpornost proti koroziji, so popolnoma obdelane s tlakom in rezanjem.
• Plastika ima večjo trdnost kot kovine. Toda zaradi nezadostne togosti, mehanske trdnosti, staranja, večje krhkosti in nizke odpornosti na toploto so omejeni pri uporabi laminati, tekstoliti in gotinaksi, še posebej v velikih strukturah.
• Ugotovljeno je, da so kovinske barve, barvne in mnoge njihove zlitine v smislu vzdržljivosti korozije in specifične trdnosti slabše od steklenih vlaken.

Mehanske lastnosti kovin so najpomembnejši dejavnik njihove uporabe v praktičnih potrebah. Pri zasnovi konstrukcije, dela ali stroja in izbire materiala je treba nujno upoštevati vse mehanske lastnosti, ki jih ima.