Главная страница

билеты. 3. Механические свойства


Скачать 73.88 Kb.
Название3. Механические свойства
Дата16.04.2019
Размер73.88 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлабилеты.docx
ТипДокументы
#56565
страница1 из 5

Подборка по базе: конспект урока применение рас свойства.docx, Популяция структура и свойства.pptx, Физика билеты.docx, ответы на билеты по истории.docx
  1   2   3   4   5

1. Классифицируют конструкционные материалы по виду вещества, из которого они состоят: их делят на металлические, неметаллические и композиционные (смешанные). Металлическими называют конструкционные материалы, являющиеся сплавами металлов с другими веществами. По содержанию металлов сплавы состоят из основного металла (железо, титан и другие) и легирующих компонентов, вместе образующих сплавы, например, сталь, дуралюмин, латунь, а по цвету – на чѐрные сплавы (на основе железа) и цветные (на основе цветных металлов).

Неметаллические по природному происхождению делят на минеральные (камень, бетон, керамика, стекло) и органические (древесина, пластмассы, резина).

Композиционными называют конструкционные материалы, искусственно смешанные из не взаимодействующих химически между собой металлических и/или неметаллических компонентов (матрицы и наполнителя), каждый из которых придаѐт материалу какие-то определѐнные свойства, причѐм матрица постоянна в пространстве материала, а наполнитель прерывен (порошки, волокна, пластины).
3. Механические свойства

Способность конструкционного материала сопротивляться воздействию внешних сил Прочность – сопротивление разрушению от внешних нагрузок.

Удельная прочность – характеристика конструкционного материала, являющаяся отношением прочности к плотности. Применяется для сравнения свойств материалов в случаях, когда важен малый вес детали (самолѐто- и ракетостроение). Пластичность – изменение формы физического тела под действием внешних сил без признаков разрушения и сохранение еѐ после снятия действия сил.

Твѐрдость – сопротивление материала внедрению под нагрузкой в его поверхность другого физического тела.

Упругость – восстановление первоначальной формы физического тела после прекращения действия внешней нагрузки. Каждый конструкционный материал имеет свою величину упругости.

Ударная вязкость – сопротивление динамическим (ударным) нагрузкам. Обозначают КС (МДж/м 2 ) и измеряют отношением работы А (МДж), затраченной на разрушение образца с полукруглым надрезом по середине длины при ударе, к площади поперечного сечения с надрезом F (м 2 ) образца на специальном испытательном стенде.

Выносливость – сопротивление материала детали усталости. Усталость присуща только твѐрдым и хрупким материалам и является постепенным накоплением трещин при знакопеременных нагрузках в работающем сечении детали вплоть до разрушения.
5. Эксплуатационные свойства

Износостойкость – сопротивление изнашиванию, то есть изменению размеров и формы детали вследствие разрушения поверхностного слоя материала при трении. Процесс изнашивания приводит к поломке детали, так как еѐ размер становится меньше и деталь не выдерживает нагрузки

Жаростойкость – сохранение материалом детали работоспособности при высоких температурах (вольфрам – 3000 °С , титан – 1000 °С, жаростойкие легированные стали – 550...1100 °С, железобетон – 400 °С, бетон – 100 °С).

Хладностойкость – сохранение материалом детали работоспособности при низких температурах (качественная сталь – минус 30 °С, легированные стали – минус 150 °С, алюминиевые и медные сплавы – минус 200 °С. фторопласт-4 и полиэтилен – минус 70°С, специальные резины – минус 70 °С).

Жаропрочность – сохранение материалом прочности на достаточном для эксплуатации уровне при высоких температурах (сплавы «нихром» – 700...1000 °С, жаропрочные легированные стали – 500...750 °С). Антифрикционность – сохранение низкого сопротивления трению в заданных условиях эксплуатации. Это свойство взаимосвязано с износостойкостью.

7. Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества

этот вид материала является, во-первых: сталью; во-вторых: углеродистой, то есть состоящей из железа и углерода; в третьих: конструкционной, что говорит об изготовлении из неѐ деталей машин и конструкций; в четвѐртых: у неѐ обыкновенное качество, то есть заниженная прочность, значительная хрупкость, но, в то же время, и наибольшая экономичность. Применяют еѐ для неответственных малонагруженных деталей машин и механизмов, а также в строительных конструкциях изза относительной дешевизны и хорошей свариваемости. Выпускают в виде проката: прутков, балок, труб, уголков, листов, то есть изделий общего назначения. Марки: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Цифра марки – условный номер. Имеют в маркировке три группы: А, Б, и В. Группа А – сталь изготовляется с гарантированными механическими свойствами (буква А в марке не указывается). Группа Б – с гарантированным химическим составом. Обозначение: БСт0, БСт1 и так далее. Группа В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Обозначение: ВСт0, ВСт1 и так далее.


9. Конструкционные легированные стали

материал является, во-первых: сталью; во-вторых: легированной, то есть углеродистой, состоящей из железа и углерода, но в неѐ добавлены при плавке легирующие элементы (другие металлы) с целью изменения каких-либо свойств стали; в третьих: конструкционной, что говорит об изготовлении из неѐ деталей машин и конструкций; в четвѐртых: она может являться или качественной, или высококачественной, или особовысококачественной Легирующие элементы изменяют какое-то одно или несколько свойств стали, что позволяет деталям выдерживать гораздо большие нагрузки или повысить химическую стойкость их поверхностей и тому подобное.

Никель (Ni) – повышает пластичность, вязкость, прочность, коррозионную стойкость, прокаливаемость; понижает хрупкость, хладноломкость, чувствительность к концентраторам напряжений (отверстия, пазы, трещины), теплопроводность.

Хром (Cr) – повышает твѐрдость, вязкость, износостойкость, коррозионную стойкость, прокаливаемость, жаропрочность; понижает пластичность, тепловое расширение.

Вольфрам (W) и молибден (Mo) – значительно повышают прочность, твѐрдость и прокаливаемость, не снижая остальных свойств.

Обозначение легирующих элементов в марках сталей производят прописными буквами русского алфавита большей частью по первой букве названия (А – азот, В – вольфрам, К – кобальт, М – молибден, Х – хром, Н – никель, Т – титан)

Содержание легирующего элемента в сплаве обозначено числом, стоящим сразу после 30 буквы и указывающим количество процентов, а если числа после буквы нет, то это означает 1...1,5 процента. Марки легированных сталей начинают с числа, обозначающего содержание углерода в сотых долях процента.


10. Инструментальные углеродистые стали

материал является, во-первых: высокоуглеродистой сталью, то есть состоящей только из железа и углерода, во-вторых: инструментальной, что говорит об изготовлении из неѐ инструментов либо режущих (свѐрла, пилы), либо мерительных (калибры – однозначные меры для одного размера), либо монтажных (монтировки, молотки), и, в третьих: она может являться только или качественной, или высококачественной. Марки: У7, У7А, У7Г; У8, У8А и так далее до У13, У13А. 31 У – означает. что сталь инструментальная углеродистая. Число – содержание углерода в десятых долях процента. Так в стали У7 содержится 0,7% углерода, а в стали У13 – 1,3%. Термостойкость относительно остальных режущих инструментальных материалов невысокая – 200 °С, твѐрдость НRC 60, поэтому этот класс сталей применяют для ручного ударного и режущего инструмента. Технологическое свойство «свариваемость» находится практически на нулевом уровне вследствие высокого содержания углерода. Применение: У7, У8 – зубила, молотки, плоскогубцы, кусачки, стамески; У9, У10, – измерительный и монтажный инструмент; У11 – ножовочные полотна, свѐрла, развертки; У12, У13 – напильники.
11. Инструментальные легированные стали

материал является, во-первых: высокоуглеродистой сталью; вовторых: легированной, то есть состоящей из железа, углерода и легирующих элементов; в третьих: инструментальной, что говорит об изготовлении из неѐ инструментов либо режущих, либо мерительных, либо монтажных; в четвѐртых: она может являться или качественной, или высококачественной, или особовысококачественной. Инструментальные легированные стали по процентному содержанию легирующих элементов классифицируются на низколегированные и высоколегированные.

Марки низколегированных инструментальных сталей: 9Х; 9ХС; ХВГ; Х6ВФ. 9Х – содержит 0,9% углерода и 1% хрома, так как после буквы Х не стоит число. Термостойкость низколегированных инструментальных сталей низкая – 240 °С, твѐрдость НRC 64...69. Марки высоколегированных инструментальных сталей: Р9; Р18; Р18Ф2; Р6М5. Р – обозначение быстрорежущей стали, читается русским «эр». Число после буквы Р обозначает процентное содержание чистого вольфрама. Термостойкость – 600 °С, твѐрдость НRC 65...70. Из них изготовляют высокопроизводительный режущий инструмент: резцы, фрезы, свѐрла, фасонный режущий инструмент.
13. Чугуны

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержание углерода в котором более 2,14% от общего объѐма. Остальной объѐм сплава занимают железо и различные полезные добавки (легирующие элементы) и вредные примеси.

По цвету в изломе образца чугуны бывают серые (углерод в них находится в виде свободного графита) и белые (углерод в них находится в виде химического соединения с железом – цементита Fe3C, имеющего белый цвет).

По назначению серые чугуны – конструкционные, а белые – передельные (для переделки в сталь).

По прочности конструкционные чугуны классифицируются на серые (невысокой прочности), высокопрочные (имеют высокую прочность) и ковкие (имеют высокую прочность и некоторую пластичность).

По химическому составу конструкционные чугуны бывают: углеродистые, которые состоят только из железа и углерода и легированные, в которые для улучшения свойств при плавке вводят легирующие элементы (в основном чистые металлы).

Серые – марки СЧ10, СЧ15 и так далее до СЧ40. Прописные буквы русского алфавита обозначают: «С» – серый, «Ч» – чугун; число – предел прочности на растяжение в кгс/мм 2 .

Высокопрочные – марки СЧ45, ВЧ50 и так далее до ВЧ80, ВЧ100. Буквы обозначают «В» – высокопрочный, «Ч» – чугун, число – предел прочности на растяжение в кгс/мм 2 .

Ковкие – марки КЧ30-6...КЧ80-1,5. Буквы обозначают «К» – ковкий, «Ч» – чугун, первое число – предел прочности на 36 растяжение в кгс/мм 2 , второе – относительное удлинение в %. Термин «ковкие» не означает возможность пластически деформировать, так как их пластичность незначительна и не позволяет ковать даже при нагреве до температуры плавления.

Легированные конструкционные чугуны имеют специальные свойства (к марке чугуна «Ч» добавляется буква, обозначающая легирующий элемент и его процентное содержание), например: ЧХ22 – хромистый (жаро-, коррозионно-, износостойкий); ЧС5Ш – кремнистый (коррозионно-, окалиностойкий); ЧЮ22Ш – алюминистый (жаро-, износостойкий); ЧГ8Д3 – марганцовистый (немагнитный, износостойкий); ЧН19Х3Ш – никелистый (немагнитный, коррозионно-, хладостойкий, жаропрочный). Из чугунов всех видов литьѐм и обработкой резанием изготовляют массивные неподвижные детали сложной формы: корпуса редукторов, станины станков и прессов и т. п.

15. Дуралюмины

Дуралюмины являются деформируемыми сплавами алюминия и, имея высокую пластичность, хорошо куются, штампуются, прессуются и т. п. и применяются для изготовления деталей, соединяемых методом контактной сварки и в среде аргона (инертного газа), испытывающих нагрузки при температурах 200...250 °С (жаропрочные сплавы), в агрессивных средах, а также при необходимости малого веса конструкции: оконные рамы, переносные лестницы, заклѐпки, детали конструкций самолѐтов, кузова автомобилей, детали бензобаков, масло- и бензонасосов и т. п. Марки: Д1, Д16 ... Д19, ВД17, ВД65, В95. Буквы обозначают: «Д» – дуралюмин (деформируемый сплав), «В» – высокопрочный; число – условный номер. Прочность на растяжение и сжатие 300...490 МПа. 44 Высокопрочный сплав В95 имеет временное сопротивление разрыву В = 660 МПа, что на уровне сталей средней прочности, и используется для ответственных нагруженных деталей самолѐтов, например, лонжеронов, тяг и т. п. Однако, высокопрочные сплавы не являются теплопрочными. Механические свойства дуралюминов повышаются термической обработкой: нагрев до 500 °С, закалка в воду и естественное или искусственное старение (выдержка при температуре 165...195 °С от 8 до 17 часов) для снятия внутренних напряжений. На основе дуралюминов разработаны и применяются по назначению коррозионностойкие алюминиевые (А) сплавы АМц и АМг6, не упрочняемые термообработкой; а также упрочняемые термообработкой жаропрочные ковочные (К) сплавы АК-1 и АК4-1, Д20 и Д21; сплавы с высоким модулем упругости 1420, АК-6, АК-8 и деформируемые (Д) сплавы повышенной пластичности АД31 и АД33.
17. Сплавы титана

Чистый титан (Ti) относится к металлам с невысокой плотностью 4500 кг/м 3 , но является тугоплавким, так как имеет температуру плавления 1668 °С, имеет высокую прочность и удельную прочность, а также коррозионную стойкость вследствие образования на поверхности деталей из титановых сплавов химически инертной пленки оксида титана (TiО2), хладоустойчив, хорошо сваривается в среде инертных газов и контактной сваркой, плохо обрабатывается резанием, имеет низкую антифрикционность, нежаропрочен. Но сплавы титана (легирующие элементы Al, Cr, Mo и др.) выборочно имеют заданные свойства, необходимые для эксплуатации изготовленных из них деталей: высокую прочность и удельную прочность, пластичность, жаропрочность и хладоустойчивость (от минус 253 до плюс 500 °С). 46 Марки: ВТ1, (ВТ1Л) и так далее до ВТ14, (ВТ14Л), ВТ20, ВТ22. Буквы обозначают: «В» – высокой чистоты, «Т» – титан, «Л» – литейный сплав; число – условный номер. Прочность на растяжение и сжатие 320...350 МПа. Сплавы титана классифицируются по следующим категориям: по технологии изготовления заготовок для деталей – деформируемые (марки: ВТ1, ВТ3, ВТ5, ВТ6, ВТ8, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ22) и литейные (марки ВТ1Л, ВТ3-1Л, ВТ5Л, ВТ6Л, ВТ9Л, ВТ14Л); по прочности – малой прочности (ВТ1 – до 700 МПа), среднепрочные (ВТ3, ВТ5 – 750...1000 МПа) и высокой прочности (ВТ6 и так далее – более 1000 МПа); по возможности упрочнения термической обработкой – неупрочняемые (ВТ1, ВТ5, ВТ20, а также литейные сплавы) и упрочняемые (остальные марки). Процесс упрочнения сплавов титана термической обработкой заключается в следующем: нагрев до 900 °С, закалка в воду и искусственное старение (выдержка при температуре 500 °С от 1 до 16 часов) для снятия внутренних напряжений. Прочность на растяжение и сжатие 1000...1360 МПа. Литейные сплавы отличаются от деформируемых иным количеством тех же легирующих элементов и имеют несколько меньшую прочность. Однако, и те и другие сплавы титана обладают рядом полезных свойств, в перечне которых: физическое – невысокая плотность; химическое – высокая коррозионная стойкость; механическое – прочность на уровне значений прочности высоколегированных сталей, высокая удельная прочность; технологические – ковкость, обрабатываемость резанием, возможность литья, эксплуатационное – хладностойкость, жаропрочность. 47 Всѐ это позволяет широко использовать сплавы титана в самолѐто- и ракетостроении, судостроительной, а также химической промышленности.

19. Бронзы

Бронзы являются сплавами меди, в которых цинк (Zn) не является лидирующим по своему содержанию среди других компонентов-металлов, а все они находятся в сплаве в небольших количествах. Более прочны, тверды и лучше обрабатываются резанием, чем медь и латунь, имеют более высокие антифрикционность и коррозионную стойкость в пресной и морской воде. Классифицируются по технологическим свойствам на деформируемые и литейные. Деформируемые бронзы имеют высокую пластичность, хорошо куются, штампуются, прессуются и т. п., и применяются для изготовления деталей машин, подшипников скольжения, зубчатых колѐс, трубок контрольно-измерительных приборов, например, манометров, токоведущих пружин. Марки: БрОФ8-0,3; БрОЦС4-4-4; БрАЖ9-4; БрБ2. Буквы обозначают: «Бр» – бронза; последующие буквы – это первые буквы названий на русском языке легирующих элементов, последующие числа, которые пишутся через дефис – содержание в процентах легирующих элементов по очерѐдности их написания.

Прочность на растяжение и сжатие разных марок деформируемых бронз – от 250 до 690 МПа. Термообработка различных марок деформируемых бронз также различна. Прочность большинства марок повышается до 350...450 МПа отжигом 550...650 °С с выдержкой при этой температуре 2 часа. Литейные бронзы, обладая такими же свойствами, как и деформируемые, имеют удовлетворительную жидкотекучесть, но незначительную объѐмную усадку, поэтому применяются для изготовления литьѐм сложных объѐмных по конфигурации антифрикционных деталей, работающих в агрессивных газовых, водных и химических средах. Прочность на растяжение и сжатие разных марок литейных бронз – от 150 до 600 МПа. Термообработка различных марок литейных бронз не включает закалку. Прочность большинства марок повышается до 450...600 МПа отжигом 550 °С с выдержкой при этой температуре 1,5 часа. Марки: БрО10Ц2; БрС6Н2,5; БрА10Ж3Мц2. В отличие от маркировки деформируемых бронз, у литейных обозначается буква и сразу же за обозначением указывается процентное содержание легирующего элемента.

21. Термопластичные пластмассы 1) Определения

Пластмассы – это конструкционные материалы из отвердевшего полимера чистого или в смеси с органическими, либо минеральными наполнителями. Полимеры – синтетические органические вещества, жидкие в исходном состоянии и отвердевающие при определѐнных условиях. Термопластичность – свойство полимера многократно при нагревании размягчаться и терять форму, а при дальнейшем охлаждении твердеть, восстанавливая первоначальные свойства. Термопласты – краткое название термопластичных пластмасс. 2) Классификация по механическим и физическим свойствам: полиэтилен, полипропилен, фторопласт – имеют низкую прочность и теплостойкость, но очень высокую пластичность и ползучесть под действием нагрузки; полистирол, лавсан, поликарбонат – имеют повышенную прочность и теплостойкость, сочетают высокую пластичность со стабильностью под действием нагрузки; найлон, капролон, фенилон – имеют высокие прочность, пластичность, термостойкость и малую склонность к ползучести под нагрузкой. 3) Виды термопластичных пластмасс Полиэтилен – изготовляется в двух видах: полиэтилен НД (низкого давления) и ВД (высокого давления): полиэтилен НД: плотность 900 кг/м 3 , температура плавления 135 °С, прочность 20...45 МПа, твѐрдость 45...60 МПа, высокая 54 химическая стойкость. полиэтилен ВД: температура плавления 115 °С, прочность 10...17 МПа, твѐрдость 14...25 МПа, высокая химическая стойкость. Полипропилен – плотность 900 кг/м 3 , температура плавления 175 °С, прочность 25...40 МПа, твѐрдость 40...70 МПа, высокая химическая стойкость. Фторопласт – применение нашли вариации двух марок: фторопласт-3 – плотность 2100 кг/м 3 , при температуре 327 °С теряет твѐрдость и становится высокоэластичным, прочность 35...45 МПа, твѐрдость 10...13 МПа, высокая химическая стойкость, применяют для изготовления листов, плѐнок, лент; фторопласт-4 – плотность 2200 кг/м 3 , при температуре 327 °С теряет твѐрдость и становится высокоэластичным, прочность 14...35 МПа, твѐрдость 30...40 МПа, высокая химическая стойкость, низкий коэффициент трения.
  1   2   3   4   5


написать администратору сайта