Materiały metaliczne odnoszą się do elementów metalowych lub materiałów o właściwościach metalicznych, które składają się głównie z elementów metalowych. Obejmuje czyste metale, stopy, związki międzymetaliczne materiałów metalicznych i specjalne materiały metalowe itp. (Uwaga: tlenki metali (takie jak tlenek glinu) nie są materiałami metalicznymi.)
znaczenie
Rozwój cywilizacji ludzkiej i postęp społeczny są ściśle związane z materiałami metalowymi. Epoka brązu i epoka żelaza, które nastąpiły po epoce kamienia, naznaczone były zastosowaniem materiałów metalowych. W dzisiejszych czasach szeroka gama materiałów metalowych stała się ważną materialną podstawą rozwoju społeczeństwa ludzkiego.
typ
Materiały metalowe dzieli się zwykle na metale żelazne, metale nieżelazne i specjalne materiały metalowe.
(1) Metale żelazne, znane również jako materiały stalowe, obejmują czyste żelazo przemysłowe zawierające ponad 90% żelaza, żeliwo zawierające 2%-4% węgla, stal węglową zawierającą mniej niż 2% węgla oraz stal konstrukcyjną i nierdzewną stal do różnych celów. , stal żaroodporna, stopy wysokotemperaturowe, stal nierdzewna, stopy precyzyjne itp. Do metali żelaznych zalicza się również chrom, mangan i ich stopy.
(2) Metale nieżelazne odnoszą się do wszystkich metali i ich stopów z wyjątkiem żelaza, chromu i manganu, które zwykle dzielą się na metale lekkie, metale ciężkie, metale szlachetne, półmetale, metale rzadkie i metale ziem rzadkich. Wytrzymałość i twardość stopów metali nieżelaznych jest na ogół wyższa niż czystych metali, mają one większą odporność i mniejszy współczynnik temperaturowy oporu.
(3) Specjalne materiały metalowe, w tym konstrukcyjne materiały metalowe i funkcjonalne materiały metalowe do różnych celów. Należą do nich amorficzne materiały metalowe otrzymywane w procesach szybkiej kondensacji, a także materiały metaliczne quasikrystaliczne, mikrokrystaliczne i nanokrystaliczne; istnieją również stopy o specjalnych funkcjach, takich jak niewidzialność, odporność na wodór, nadprzewodnictwo, pamięć kształtu, odporność na zużycie oraz redukcja i tłumienie drgań. i kompozyty z osnową metaliczną itp.
wydajność
Ogólnie dzieli się na dwie kategorie: wydajność procesu i wydajność użytkowania. Tak zwana wydajność procesu odnosi się do wydajności materiałów metalowych w określonych warunkach przetwarzania na zimno i na gorąco podczas procesu produkcyjnego części mechanicznych. Jakość procesu technologicznego materiałów metalowych determinuje ich zdolność do przystosowania się do obróbki i formowania w procesie produkcyjnym. Ze względu na różne warunki przetwarzania, wymagane właściwości procesu są również różne, takie jak wydajność odlewania, spawalność, podatność na kucie, wydajność obróbki cieplnej, przetwarzalność cięcia itp.
Tzw. właściwości użytkowe odnoszą się do właściwości użytkowych materiałów metalowych w warunkach użytkowania części mechanicznych, do których zalicza się właściwości mechaniczne, właściwości fizyczne, właściwości chemiczne itp. Właściwości użytkowe materiałów metalowych determinują zakres ich stosowania i żywotność. W przemyśle maszynowym ogólne części mechaniczne są używane w normalnych temperaturach, normalnych ciśnieniach i bardzo korozyjnych mediach, a każda część mechaniczna będzie wytrzymywać różne obciążenia podczas użytkowania. Zdolność materiałów metalowych do wytrzymania uszkodzeń pod obciążeniem nazywana jest właściwościami mechanicznymi (w przeszłości nazywano to również właściwościami mechanicznymi). Właściwości mechaniczne materiałów metalowych stanowią główną podstawę przy projektowaniu i doborze materiałów części. W zależności od charakteru obciążenia zewnętrznego (takiego jak rozciąganie, ściskanie, skręcanie, uderzenie, obciążenie cykliczne itp.) właściwości mechaniczne wymagane w przypadku materiałów metalowych również będą się różnić. Powszechnie stosowane właściwości mechaniczne obejmują: wytrzymałość, plastyczność, twardość, udarność, odporność na wielokrotne uderzenia i granicę zmęczenia.
Właściwości materiału metalicznego
Tom 1
zmęczenie
Wiele części mechanicznych i elementów konstrukcyjnych poddawanych jest obciążeniom zmiennym. Pod wpływem zmiennych obciążeń, mimo że poziom naprężeń jest niższy niż granica plastyczności materiału, po powtarzających się przez długi czas cyklach naprężeń, nastąpi nagłe kruche pęknięcie. Zjawisko to nazywane jest zmęczeniem materiałów metalowych. Charakterystyka pękania zmęczeniowego materiałów metalowych to:
(1) Naprężenie obciążenia jest zmienne;
(2) Obciążenie działa przez długi czas;
(3) Złamanie następuje natychmiast;
(4) Niezależnie od tego, czy jest to tworzywo sztuczne, czy materiał kruchy, jest on kruchy w strefie pękania zmęczeniowego. Dlatego pękanie zmęczeniowe jest najczęstszą i niebezpieczną formą pęknięcia w inżynierii.
Zjawiska zmęczeniowe materiałów metalowych można podzielić na następujące typy w zależności od różnych warunków:
#1
zmęczenie cykliczne
Odnosi się do zmęczenia o liczbie cykli naprężenia większej niż 100,000 w warunkach niskiego naprężenia (naprężenie robocze jest niższe niż granica plastyczności materiału lub nawet niższe niż granica sprężystości). Jest to najczęstszy rodzaj uszkodzeń zmęczeniowych. Zmęczenie wysokocyklowe jest ogólnie określane jako zmęczenie.
#2
zmęczenie niskocyklowe
Odnosi się do zmęczenia pod dużym naprężeniem (naprężenie robocze jest bliskie granicy plastyczności materiału) lub w warunkach dużego odkształcenia, a liczba cykli naprężenia jest mniejsza niż 10,000 do 100,000. Ponieważ zmienne odkształcenie plastyczne odgrywa główną rolę w tym uszkodzeniu zmęczeniowym, nazywa się je również zmęczeniem plastycznym lub zmęczeniem odkształceniowym.
#3
Zmęczenie termiczne
Odnosi się do uszkodzeń zmęczeniowych spowodowanych powtarzającym się działaniem naprężeń termicznych wywołanych zmianami temperatury.
#4
zmęczenie korozyjne
Odnosi się do uszkodzeń zmęczeniowych powodowanych przez elementy maszyn pod połączonym działaniem zmiennych obciążeń i mediów korozyjnych (takich jak kwasy, zasady, woda morska, gazy reaktywne itp.).
#5
zmęczenie kontaktowe
Odnosi się to do powierzchni styku części maszyn. Pod powtarzającym się działaniem naprężeń kontaktowych pojawiają się wżery i łuszczenia lub kruszenia i łuszczenia powierzchni, co skutkuje awarią i uszkodzeniem części maszyny.
tom 2
Plastyczność
Plastyczność odnosi się do zdolności materiału metalowego do wytwarzania trwałego odkształcenia (odkształcenia plastycznego) bez zniszczenia pod wpływem zewnętrznych sił obciążenia. Kiedy materiał metalowy jest rozciągany, zmienia się zarówno jego długość, jak i pole przekroju poprzecznego. Dlatego plastyczność metalu można mierzyć dwoma wskaźnikami: wydłużeniem długości (wydłużeniem) i skurczem przekroju poprzecznego (skurczem powierzchni).
Im większe wydłużenie i skurcz powierzchniowy materiału metalowego, tym lepsza plastyczność materiału, to znaczy materiał może wytrzymać duże odkształcenia plastyczne bez uszkodzeń. Generalnie materiały metalowe o wydłużeniu większym niż 5% nazywane są materiałami plastycznymi (takimi jak stal niskowęglowa itp.), natomiast materiały metalowe o wydłużeniu mniejszym niż 5% nazywane są materiałami kruchymi (takimi jak żeliwo szare itp.). . Materiał o dobrej plastyczności może powodować odkształcenia plastyczne w dużym zakresie makroskopowym, a jednocześnie materiał metalowy można wzmocnić poprzez odkształcenie plastyczne, poprawiając w ten sposób wytrzymałość materiału i zapewniając bezpieczne użytkowanie części. Ponadto materiały o dobrej plastyczności mogą bezproblemowo przechodzić pewne procesy formowania, takie jak tłoczenie, gięcie na zimno, ciągnienie na zimno, prostowanie itp. Dlatego przy wyborze materiałów metalowych na części mechaniczne muszą one spełniać określone wskaźniki plastyczności.
Tom 3
Trwałość
Główne formy korozji metali budowlanych:
(1) Korozja równomierna. Korozja na powierzchni metalu powoduje równomierne zmniejszanie się przekroju. Dlatego też często używa się średniej rocznej wartości utraty grubości jako wskaźnika odporności na korozję (szybkości korozji). Stal na ogół koroduje równomiernie w atmosferze.
(2) Korozja jaskiniowa. Metal koroduje punktowo i tworzy głębokie wżery. Występowanie korozji wżerowej jest związane z naturą metalu i medium, w którym się znajduje. Korozja wżerowa jest podatna na występowanie w mediach zawierających sole chloru. Maksymalna głębokość otworu jest często używana jako wskaźnik oceny korozji wżerowej. Korozja rurociągów jest spowodowana głównie korozją wżerową.
(3) Korozja galwaniczna. Korozja spowodowana różnymi potencjałami w punktach styku różnych metali.
(4) Korozja szczelinowa. Lokalna korozja często występuje na powierzchniach metalowych w szczelinach lub innych ukrytych obszarach ze względu na różnice w składzie i stężeniu medium pomiędzy różnymi częściami.
(5) Korozja naprężeniowa. Pod połączonym działaniem czynników korozyjnych i dużych naprężeń rozciągających powierzchnia metalu ulega korozji i rozszerza się do wewnątrz, tworząc mikropęknięcia, często prowadząc do nagłego pęknięcia. Ta awaria może wystąpić w przypadku prętów stalowych (drutów) o wysokiej wytrzymałości w betonie.
Tom 4
twardość
Twardość wskazuje zdolność materiału do przeciwstawiania się twardym przedmiotom wciskającym się w jego powierzchnię. Jest to jeden z ważnych wskaźników wydajności materiałów metalowych. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa twardość, tym lepsza odporność na zużycie. Powszechnie stosowane wskaźniki twardości obejmują twardość Brinella, twardość Rockwella i twardość Vickersa.
Twardość Brinella (HB): Wciśnij kulkę ze stali hartowanej o określonej wielkości (zwykle o średnicy 10 mm) w powierzchnię materiału pod pewnym obciążeniem (zwykle 3000 kg) i trzymaj ją przez pewien czas. Po usunięciu obciążenia stosunek obciążenia do jego powierzchni wcięcia, czyli wartość twardości Brinella (HB), jednostką jest kilogram siły/mm2 (N/mm2).
Rockwell hardness (HR): When HB>450 lub próbka jest za mała, nie można zastosować testu twardości Brinella i zamiast tego stosuje się pomiar twardości Rockwella. Wykorzystuje stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym 120 stopni lub kulkę stalową o średnicy 1,59 lub 3,18 mm do wciskania w powierzchnię badanego materiału pod pewnym obciążeniem, a twardość materiału jest obliczana na podstawie głębokość wcięcia. W zależności od różnej twardości badanego materiału, można zastosować różne wgłębniki i całkowite ciśnienia testowe, aby utworzyć kilka różnych skal twardości Rockwella. Każda skala oznaczona jest literą znajdującą się po symbolu twardości Rockwella HR. Powszechnie stosowane skale twardości Rockwella to A, B i C (HRA, HRB, HRC). Wśród nich najczęściej stosowana jest skala C.
HRA: Jest to twardość uzyskana przy użyciu diamentowego intruza stożkowego o obciążeniu 60 kg, stosowanego w przypadku wyjątkowo twardych materiałów (takich jak węglik spiekany itp.).
HRB: Jest to twardość uzyskana przy użyciu obciążenia 100 kg i kulki ze stali hartowanej o średnicy 1,58 mm. Stosowany jest do materiałów o mniejszej twardości (takich jak stal wyżarzana, żeliwo itp.).
HRC: Twardość uzyskuje się przy obciążeniu 150 kg i intruzie w kształcie stożka diamentowego i stosuje się ją do materiałów o bardzo dużej twardości (takich jak stal hartowana itp.).
Twardość Vickersa (HV): Użyj ładunku o masie do 120 kg i intruza w kształcie diamentowego kwadratowego stożka o kącie wierzchołkowym 136 stopni, aby wcisnąć się w powierzchnię materiału. Podziel powierzchnię wgłębień w materiale przez wartość obciążenia, czyli wartość twardości Vickersa ( HV). Test twardości jest najprostszą i najłatwiejszą metodą testową w badaniu właściwości mechanicznych. Aby zastosować badanie twardości do zastąpienia niektórych testów właściwości mechanicznych, w produkcji potrzebna jest dokładniejsza zależność przeliczeniowa pomiędzy twardością i wytrzymałością. Praktyka wykazała, że istnieje przybliżona odpowiednia zależność między różnymi wartościami twardości materiałów metalowych oraz między wartościami twardości i wartościami wytrzymałości. Ponieważ wartość twardości zależy od początkowej odporności na odkształcenie plastyczne i ciągłej odporności na odkształcenie plastyczne, im wyższa wytrzymałość materiału, tym wyższa odporność na odkształcenie plastyczne i tym wyższa wartość twardości.
Właściwości materiałów metalowych
Właściwości materiałów metalowych determinują zakres zastosowania materiału i racjonalność jego stosowania. Właściwości materiałów metalowych dzieli się głównie na cztery aspekty, a mianowicie: właściwości mechaniczne, właściwości chemiczne, właściwości fizyczne i właściwości procesowe.
Tom 1
Właściwości mechaniczne
Naprężenie: Siła wytrzymała na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego wewnątrz obiektu nazywana jest naprężeniem. Naprężenia wywołane siłą zewnętrzną nazywane są naprężeniami roboczymi, a naprężenia, które równoważą się wewnątrz obiektu bez użycia siły zewnętrznej, nazywane są naprężeniami wewnętrznymi (takie jak naprężenia tkankowe, naprężenia termiczne, naprężenia szczątkowe pozostające po procesie obróbki).
Właściwości mechaniczne: Kiedy metal jest poddawany działaniu siły zewnętrznej (obciążenia) w określonych warunkach temperaturowych, odporność na odkształcenia i pękanie nazywana jest właściwościami mechanicznymi materiału metalowego (znanymi również jako właściwości mechaniczne). Istnieje wiele form obciążeń przenoszonych przez materiały metalowe, które mogą być obciążeniami statycznymi lub obciążeniami dynamicznymi, w tym naprężeniami rozciągającymi, naprężeniami ściskającymi, naprężeniami zginającymi, naprężeniami ścinającymi, naprężeniami skręcającymi, a także tarciem, wibracjami, uderzeniami itp. Dlatego też główne wskaźniki pomiaru właściwości mechanicznych materiałów metalowych obejmują:
1.1
wytrzymałość
Oznacza maksymalną odporność materiału na odkształcenia i uszkodzenia pod działaniem sił zewnętrznych i można ją podzielić na granicę wytrzymałości na rozciąganie (σb), granicę wytrzymałości na zginanie (σbb), granicę wytrzymałości na ściskanie (σbc) itp. Ponieważ metal materiały podlegają pewnym zasadom od odkształcenia do zniszczenia pod działaniem siły zewnętrznej, do pomiaru zwykle stosuje się próbę rozciągania, to znaczy z materiałów metalowych wytwarza się próbki o określonych specyfikacjach i rozciąga na maszynie do prób rozciągania aż do czasu próby. próbki pęknięć, zmierzone wskaźniki wytrzymałości obejmują głównie:
(1) Granica wytrzymałości: Maksymalne naprężenie, jakie materiał może wytrzymać pękanie pod działaniem siły zewnętrznej, ogólnie odnosi się do granicy wytrzymałości na rozciąganie pod działaniem rozciągania, wyrażonej jako σb, np. granicy wytrzymałości odpowiadającej najwyższemu punktowi b na krzywej próby rozciągania powszechnie używane jednostki Jest to megapaskal (MPa), a przelicznik wynosi: 1 MPa=1N/m2=(9,8)-1kgf/mm2 lub 1 kgf/mm2=9,8 MPa.
(2) Granica plastyczności: Kiedy siła zewnętrzna, na którą działa próbka materiału metalowego, przekracza granicę sprężystości materiału, mimo że naprężenie już nie wzrasta, próbka nadal ulega oczywistemu odkształceniu plastycznemu. Zjawisko to nazywa się uplastycznieniem, to znaczy, że materiał wytrzymuje do pewnego stopnia działanie siły zewnętrznej. Po osiągnięciu określonego stopnia jego odkształcenie nie jest już proporcjonalne do siły zewnętrznej i następuje oczywiste odkształcenie plastyczne. Naprężenie, przy którym występuje plastyczność, nazywane jest granicą plastyczności, reprezentowaną przez σs, a punkt S odpowiadający krzywej próby rozciągania nazywany jest granicą plastyczności. W przypadku materiałów o dużej plastyczności na krzywej rozciągania będzie widoczna wyraźna granica plastyczności, natomiast w przypadku materiałów o niskiej plastyczności nie ma oczywistej granicy plastyczności, co utrudnia obliczenie granicy plastyczności na podstawie siły zewnętrznej w granicy plastyczności. Dlatego w metodzie próby rozciągania naprężenie, gdy długość pomiarowa na próbce powoduje 0,2% odkształcenia plastycznego, jest zwykle określane jako warunkowa granica plastyczności, wyrażona jako σ0.2. Wskaźnik granicy plastyczności można wykorzystać jako podstawę do projektowania, które wymaga, aby części nie powodowały znacznych odkształceń plastycznych podczas pracy. Jednakże w przypadku niektórych ważnych części uważa się również, że w celu poprawy ich bezpieczeństwa i niezawodności wymagany jest mniejszy stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości (tj. σs/σb). Jednak stopień wykorzystania materiałów jest obecnie również niski.
(3) Granica sprężystości: Materiał odkształca się pod działaniem siły zewnętrznej, ale zdolność powrotu do pierwotnego kształtu po usunięciu siły zewnętrznej nazywa się elastycznością. Maksymalne naprężenie, przy którym materiał metalowy może utrzymać odkształcenie sprężyste, to granica sprężystości odpowiadająca punktowi e krzywej próby rozciągania i wyrażana przez σe w megapaskalach (MPa): σe=Pe/Fo, gdzie Pe jest granicą sprężystości. Maksymalna siła zewnętrzna (lub obciążenie przy maksymalnym odkształceniu sprężystym materiału).
(4) Moduł sprężystości: Jest to stosunek naprężenia σ do odkształcenia δ (jednostkowe odkształcenie odpowiadające naprężeniu) materiału w zakresie granicy sprężystości, wyrażony jako E, w megapaskalach (MPa): E{{1 }}σ/δ =tg . We wzorze jest to kąt pomiędzy linią oe na krzywej próby rozciągania a osią poziomą ox. Moduł sprężystości jest wskaźnikiem odzwierciedlającym sztywność materiału metalowego (sztywność nazywa się zdolnością materiału metalowego do przeciwstawiania się odkształceniom sprężystym pod wpływem naprężeń).
1.2
Plastyczność
Maksymalna zdolność materiału metalowego do wytwarzania trwałego odkształcenia bez zniszczenia pod działaniem siły zewnętrznej nazywana jest plastycznością. Zwykle mierzy się go jako wydłużenie długości próbki δ (%) i skurcz odcinka próbki ψ (%) wydłużenie δ podczas próby rozciągania. {{0}}[(L1-L0)/L0]x100%, czyli różnica ( wzrost) pomiędzy długością pomiarową L1 po zerwaniu próbki i połączeniu pęknięć próbki podczas próby rozciągania a pierwotną długością pomiarową L0 w porównaniu z L0. W rzeczywistych badaniach zmierzone wydłużenie próbek do rozciągania wykonanych z tego samego materiału, ale o różnych specyfikacjach (średnica, kształt przekroju poprzecznego – np. kwadratowy, okrągły, prostokątny i długość pomiarowa) będzie inne, dlatego zazwyczaj wymagane są specjalne dodatki, takie jak W przypadku najczęściej stosowanej próbki o przekroju kołowym wydłużenie mierzone, gdy początkowa długość pomiarowa jest 5-krotnością średnicy próbki, wyraża się jako δ5, natomiast wydłużenie mierzone, gdy początkowa długość pomiarowa wynosi 10 razy długość próbki średnicę wyraża się jako δ10. Skurcz w przekroju ψ=[(F0-F1)/F0]x100%, będący różnicą pomiędzy pierwotną powierzchnią przekroju poprzecznego F0 po rozerwaniu próbki w próbie rozciągania a minimalnym pole przekroju F1 w wąskiej szyjce złamania (redukcja przekroju) i współczynnik F0. W praktyce najczęściej stosowane próbki o przekroju kołowym można zwykle obliczyć poprzez pomiar średnicy: ψ=[1-(D1/D0)2]x100%, gdzie: D0- pierwotna średnica próbki; D1-złamanie po złamaniu próbki. Minimalna średnica przy szyjce. Im większe wartości δ i ψ, tym lepsza plastyczność materiału.
1.3
wytrzymałość
Zdolność materiału metalicznego do przeciwstawienia się uszkodzeniom pod obciążeniem udarowym nazywa się wytrzymałością. Zwykle stosuje się próbę udarności, to znaczy, gdy próbka metalu o określonej wielkości i kształcie zostaje rozbita pod obciążeniem udarowym na maszynie udarnościowej określonego typu, energia uderzenia zużywana na jednostkę powierzchni przekroju poprzecznego na powierzchni pęknięcia wynosi używany do scharakteryzowania wytrzymałości materiału: k=Ak/F. Jednostka J/cm2 lub Kg·m/c m2, 1Kg·m/cm2=9.8J/cm2. k nazywa się udarnością materiału metalowego, Ak jest energią uderzenia, a F jest pierwotnym polem przekroju poprzecznego pęknięcia.
1.4
Wydajność zmęczeniowa
Granica wytrzymałości zmęczeniowej Zjawisko, w którym materiały metalowe pękają bez znaczących odkształceń pod wpływem długotrwałego, powtarzającego się lub zmiennego naprężenia (naprężenie jest na ogół mniejsze niż granica plastyczności σs), nazywane jest uszkodzeniem zmęczeniowym lub pękaniem zmęczeniowym. Dzieje się tak dlatego, że wiele z tego powodu lokalna część powierzchni części powoduje naprężenie (koncentrację naprężeń) większe niż σs lub nawet większe niż σb, powodując odkształcenia plastyczne lub mikropęknięcia tej części. Wraz ze wzrostem liczby powtarzających się naprężeń przemiennych, pęknięcia stopniowo rozszerzają się i pogłębiają (w wierzchołku pęknięcia). Koncentracja naprężeń) powoduje, że rzeczywiste pole przekroju lokalnego obszaru poddawanego naprężeniom maleje, aż do momentu, gdy naprężenia lokalne staną się większe niż σb i nastąpi pęknięcie. W zastosowaniach praktycznych próbka jest na ogół poddawana powtarzającym się lub zmiennym naprężeniom (naprężeniom rozciągającym, ściskającym, zginającym lub skręcającym itp.) w ciągu określonej liczby cykli (zwykle 106 do 107 razy w przypadku stali i 106 do 107 razy w przypadku stali metale nieżelazne). Przyjmij 108 razy) jako maksymalne naprężenie, jakie można wytrzymać bez pękania, jako granicę wytrzymałości zmęczeniowej wyrażoną jako σ-1 w MPa.
Oprócz najczęściej stosowanych wskaźników właściwości mechanicznych wymienionych powyżej, niektóre materiały o szczególnie rygorystycznych wymaganiach, takie jak materiały metalowe stosowane w przemyśle lotniczym, nuklearnym, elektrowniach itp., wymagają również następujących wskaźników właściwości mechanicznych.
Granica pełzania: Pod pewną temperaturą i stałym obciążeniem rozciągającym zjawisko powolnego odkształcenia plastycznego materiałów w czasie nazywa się pełzaniem. Zwykle stosuje się próbę pełzania przy rozciąganiu w wysokiej temperaturze, to znaczy przy stałej temperaturze i stałym obciążeniu rozciągającym, wydłużenie pełzające (wydłużenie całkowite lub wydłużenie szczątkowe) próbki w określonym czasie lub gdy prędkość wydłużenia pełzającego jest względnie stała. etapie maksymalne naprężenie, gdy prędkość pełzania nie przekracza określonej wartości, uważa się za granicę pełzania wyrażoną w MPa, gdzie τ to czas trwania badania, t to temperatura, δ to wydłużenie, a σ to naprężenie; lub Wyrażone w, V jest prędkością pełzania.
Granica wytrzymałości na rozciąganie w wysokiej temperaturze: Maksymalne naprężenie, jakie próbka może osiągnąć przez określony czas bez pęknięcia pod wpływem stałej temperatury i stałego obciążenia rozciągającego.
Współczynnik wrażliwości na karb metalu: Kτ oznacza stosunek naprężenia próbki z karbem do próbki gładkiej bez karbu, gdy czas trwania jest taki sam (próba wytrzymałości na rozciąganie w wysokiej temperaturze).
Odporność termiczna: Odporność materiału na obciążenia mechaniczne w wysokich temperaturach.
tom 2
właściwości chemiczne
Właściwość metali polegająca na wywoływaniu reakcji chemicznych z innymi substancjami nazywana jest właściwościami chemicznymi metali. W zastosowaniach praktycznych głównymi czynnikami branymi pod uwagę są odporność metali na korozję i utlenianie (zwana także odpornością na utlenianie, która w szczególności odnosi się do odporności lub stabilności metali na utlenianie w wysokich temperaturach), a także związek między różnymi metalami i związek metali i metali. Wpływ związków powstających pomiędzy niemetalami na właściwości mechaniczne itp. Wśród właściwości chemicznych metali, zwłaszcza odporności na korozję, duże znaczenie ma zmęczenie korozyjne metali.
Tom 3
Właściwości fizyczne
Właściwości fizyczne metali uwzględniają głównie:
(1) Gęstość (ciężar właściwy): ρ=P/V, jednostka: g/centymetr sześcienny lub tona/metr sześcienny, gdzie P to masa, a V to objętość. W zastosowaniach praktycznych, oprócz obliczania ciężaru części metalowych na podstawie gęstości, ważne jest uwzględnienie wytrzymałości właściwej metalu (stosunek wytrzymałości σb do gęstości ρ), aby pomóc w wyborze materiału, a także impedancji akustycznej w badania akustyczne związane z badaniami nieniszczącymi (iloczyn gęstości ρ i prędkości dźwięku C) oraz detekcją promieniowania, materiały o różnych gęstościach mają różną zdolność pochłaniania energii promieniowania itp.
(2) Temperatura topnienia: Temperatura, w której metal zmienia się ze stałego w ciekły. Ma bezpośredni wpływ na wytapianie i obróbkę cieplną materiałów metalowych i ma świetny związek z właściwościami materiału w wysokiej temperaturze.
(3) Rozszerzalność cieplna: Wraz ze zmianą temperatury zmienia się również objętość materiału (rozszerza się lub kurczy). Zjawisko to nazywa się rozszerzalnością cieplną. Często mierzy się go współczynnikiem rozszerzalności liniowej. Oznacza to, że gdy temperatura zmienia się o 1 stopień, wzrost lub spadek długości materiału jest równy 0 Stosunkowi długości w stopniu. Rozszerzalność cieplna jest związana z ciepłem właściwym materiału. W zastosowaniach praktycznych należy wziąć pod uwagę również objętość właściwą (gdy na materiał wpływają czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura, objętość materiału na jednostkę masy wzrasta lub maleje, czyli stosunek objętości do masy), zwłaszcza dla osób pracujących w środowiskach o wysokiej temperaturze lub w warunkach zimnych lub gorących. W przypadku części metalowych pracujących w zmiennym środowisku należy wziąć pod uwagę wpływ ich właściwości rozszerzających się.
(4) Magnetyzm: Właściwością, która może przyciągać obiekty ferromagnetyczne, jest magnetyzm, który znajduje odzwierciedlenie w takich parametrach, jak przenikalność magnetyczna, strata histerezy, intensywność szczątkowej indukcji magnetycznej, siła przymusu itp., dzięki czemu materiały metalowe można podzielić na paramagnetyczne i diamagnetyczne , miękkie i twarde materiały magnetyczne.
(5) Właściwości elektryczne: Należy wziąć pod uwagę głównie przewodność elektryczną, która ma wpływ na jego rezystywność i utratę prądu wirowego w elektromagnetycznych badaniach nieniszczących.
Tom 4
Wydajność procesu
Możliwość dostosowania metalu do różnych metod przetwarzania nazywana jest wydajnością procesu i obejmuje głównie cztery następujące aspekty:
(1) Wydajność cięcia: odzwierciedla trudność cięcia materiałów metalowych za pomocą narzędzi skrawających (takich jak toczenie, frezowanie, struganie, szlifowanie itp.).
(2) Kuwalność: odzwierciedla trudność formowania materiałów metalowych podczas obróbki ciśnieniowej, taką jak plastyczność materiału po podgrzaniu do określonej temperatury (pokazana jako wielkość odporności na odkształcenie plastyczne) oraz zakres temperatur, w którym możliwe jest ciśnienie na gorąco obróbka Rozmiar, rozszerzalność cieplna i charakterystyka skurczu oraz granice odkształceń krytycznych związane z mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi, płynnością i przewodnością cieplną metalu podczas odkształcania termicznego itp.
(3) Lejność: odzwierciedla trudność topienia i odlewania materiału metalowego w odlew, która objawia się płynnością, pochłanianiem powietrza, utlenianiem, temperaturą topnienia w stanie stopionym, jednorodnością i zwartością mikrostruktury odlewu oraz chłód Skurcz itp.
(4) Spawalność: odzwierciedla trudność szybkiego, lokalnego nagrzewania materiałów metalowych w celu szybkiego stopienia lub częściowego stopienia części złącza (wymagane jest ciśnienie), tak aby części złącza mogły zostać trwale połączone ze sobą, tworząc całość. Wyraża się go jako temperatura topnienia, nasiąkliwość, utlenianie, przewodność cieplna, rozszerzalność cieplna i charakterystyka skurczu, plastyczność podczas topienia, korelację z mikrostrukturą złączy i pobliskich materiałów oraz wpływ na właściwości mechaniczne itp.
