Презентация по материаловедению " Механические свойства металлов и сплавов"

• 1 слайд

  Механические свойства металлов и сплавов
  Полякова Татьяна Алексеевна
  Ангарский автотранспортный техникум.
  

• 2 слайд

  I.Прочность
  Способность металла(сплава) сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок
  
  

• 3 слайд

  Деформации:
  СТАТИЧЕСКИЕ-
  Нарастающие медленно от 0 до некоторого максимального значения и далее остаются постоянными
  ДИНАМИЧЕСКИЕ-Возникающие в результате удара,
  когда действие нагрузки исчисляется долями секунд
  

• 4 слайд

  Пример нагрузок
  Динамические нагрузки
  Создают люди в зданиях;
  Грузовые автомобили на мосту;
  Станки в цеху;
  Гидротурбина в машинном зале
  ГЭС;
  Нагрузки, которые нельзя оценить
  Удар ветра;
  Температурные колебания;
  Землетрясение;
  Статические нагрузки
  
  Здания на фундаменте;
  Механическое
  оборудование, закрепленное на определенном месте; 
  

• 5 слайд

  Виды деформации:
  Сжатие
  
  Растяжение
  
  Изгиб
  
  Срез
  
  Кручение
  

• 6 слайд

  Разрывная машина- устройство для проведения испытания образца на прочность
  Образец выполняют по ГОСТам- испытывают на сжатие и растяжение
  

• 7 слайд

  Диаграмма условных напряжений
  (Растяжение)
  Напряжение- σ (σ = P/A0, где A0 — исходная площадь поперечного сечения) и линейной деформации ε (ε = Δl/l0 ).
  при этом не учитывается изменение площади поперечного сечения образца в процессе испытания.
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  Типичная диаграмма σ — ε для алюминиевых сплавов
  
  1. Предел прочности
  2. Условный предел текучести (σ0.2)
  3. Предел пропорциональности
  4. Точка разрушения
  (Деформация при условном пределе текучести (обычно, 0,2 %)
  

• 10 слайд

  Типичная диаграмма σ — ε для малоуглеродистой стали
  
  1. Предел прочности (временное сопротивление разрушению)
  2. Предел текучести (верхний)
  3. Точка разрушения
  4. Область деформационного упрочнения
  5. Образование шейки на образце
  

• 11 слайд

  Классификация материалов по остаточному удлинению:
  δ = (lк − l0)/l0, где l0 и lк — начальная и конечная длина рабочей части образца), обычно вычисляемое в процентах. :
  пластичные (δ ≥ 10 %);
  малопластичные (5 % < δ < 10 %);
  хрупкие (δ ≤ 5 %).
  
  

• 12 слайд

  II.Твердость
  Это свойства металла (сплава) оказывать сопротиление проникновению в него другого, более твердого тела, не получающего остаточной деформации.
  Метод определения твердости металла был предложен шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849—1925)
  

• 13 слайд

  Методика проведения испытания
  Этот метод относится к методам вдавливания. Испытание проводится следующим образом: вначале подводят образец к индентору, затем вдавливают индентор в образец с плавно нарастающей нагрузкой в течение 2-8 с, после достижения максимальной величины, нагрузка на индентор выдерживается в определенном интервале времени (обычно 10-15 с для сталей). Затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка. В качестве инденторов используются шарики из твердого сплава диаметром 1; 2,5; 5 и 10 мм. Величину нагрузки и диаметр шарика выбирают в зависимости от исследуемого материала, который разделен на 5 основных групп:
  1 — сталь, никелевые и титановые сплавы;
  2 — чугун;
  3 — медь и сплавы меди;
  4 — легкие металлы и их сплавы;
  5 — свинец, олово.
  Кроме этого, вышеприведенные группы могут разделяться на подгруппы в зависимости от твердости образцов. При выборе условий испытаний следят за тем, чтобы толщина образца, как минимум, в 8 раз превышала глубину вдавливания индентора.
  

• 14 слайд

  Твердомеры-
  проведение испытания на твердость
  

• 15 слайд

  
  Метод Бринелля- вдавливается стальной шарик
  Метод Роквелла- вдавливается алмазный конус, стальной шарик
  Метод Виккерса- вдавливается алмазная пирамидка
  Твёрдость по Бринеллю HB рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка (метод восстановленного отпечатка):
  ,
  
  
  где F  — приложенная нагрузка, Н;
  D — диаметр шарика, мм;
   d— диаметр отпечатка, мм,
  или как отношение приложенной нагрузки к площади внедренной в материал части индентора (метод невосстановленного отпечатка):
  
  
  где h  — глубина внедрения индентора, мм.
  
  

• 16 слайд

  
  
  Пример обозначения твердости по Бринеллю:
  600 HBW 10/3000/20,
  
  где 600 — значение твердости по Бринеллю, кгс/мм²;
  HBW — символьное обозначение твердости по Бринеллю;
  10 — диаметр шарика в мм;
  3000 — приблизительное значение эквивалентной нагрузки в кгс (3000 кгс = 29420 Н);
  20 — время действия нагрузки, с.
  
  

• 17 слайд

  Методика проведения испытаний и расчёт твёрдости
  Отпечаток индентора на эталонном образце.
  Твёрдость 96,5 HBW 10/1000/10
  

• 18 слайд

  Типичные значения твёрдости для различных материалов
  

• 19 слайд

  Недостатки методики Бринелля
  Метод можно применять только для материалов с твердостью до 650 HBW.
  Твёрдость по Бринеллю зависит от нагрузки (обратный размерный эффект - reverse indentation size effect).
  При вдавливании индентора по краям отпечатка из-за выдавливания материала образуются навалы и наплывы, что затрудняет измерение как диаметра, так и глубины отпечатка.
  Из-за большого размера тела внедрения (шарика) метод неприменим для тонких образцов.
  
  

• 20 слайд

  Преимущества
  
  Зная твёрдость по Бринеллю, можно быстро найти предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач:
  Так как метод Бринелля — один из самых старых, накоплено много технической документации, где твёрдость материалов указана в соответствии с этим методом.
  Данный метод является более точным по сравнению с методом Роквелла на более низких значениях твёрдости (ниже 30 HRC).
  Также метод Бринелля менее критичен к чистоте подготовленной под замер твёрдости поверхности.
  
  

• 21 слайд

  
  твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW: например, 185 HB, 600 HBW.
  
  Примеры:
  250 HВ 5/750 /10
  575 HBW 2,5/187, 5/30 -
  
  

• 22 слайд

  III.Ударная вязкость
  Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению. Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров. Образец устанавливают на опорах копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника,который поднимают на определенную высоту.
  

• 23 слайд

  Схема ударного испытания образцов на маятниковом копре
  При падении маятник ударяет по образцу, разрушает его и поднимается в положение II на высоту  h. Для остановки маятника имеется тормоз.
  

• 24 слайд

  Расчет вязкости материала
  Выразив высоту маятника в положении до и после удара через пишу маятника l и углы α и β, получим выражение для определения работы, затраченной на деформацию и разрушение образца:
  К= Gl (cos β - cos α),
  где α — угол начального подъема маятника; β — угол подъема маятника после разрушения образца, фиксируемый на шкале 3 (см. Рис. 1).
  Масса груза и длина маятника известны. Угол α является величиной постоянной. Зная угол β по результатам испытаний, определяют работу К и ударную вязкость КС.
  
  

• 25 слайд

  Образцы с V-образным надрезом являются основными и их и используют при контроле металлопродукции для ответственных конструкций (транспортных средств, летательных аппаратом др.), а образцы с U-образным надрезом применяют при приемочном контроле металлопродукции; образцы с Т-образным надрезом предназначены для испытания материалов, работающих в особо ответственных конструкциях.
  При испытании металлов на удар определяют ударную вязкость, которую обозначают КС. Ударная вязкость КС - это отношение работы К разрушения стандартного образца к площади его поперечного сечения F в месте надреза:
  КС = K/F, Дж/м2
  
  

• 26 слайд

  Обозначение вязкости
  В зависимости от вида концентратора в образце (U, V, Т) в обозначении ударной вязкости вводят третий индекс, согласно виду концентратора: KCU, KCV, 
  КСТ.
  

• 27 слайд

  Вывод:
  

• 28 слайд

  
  Сравнительная шкала твердости / Ранги твердости винтов, болтов и гаек
  Нижеприведенная сравнительная таблица значений твердости относится только к углеродистой стали, низколегированной стали и литой стали горячего формирования, прошедшей температурную обработку. Для высоколегированной стали могут иметь место значительные различия в полученных результатах.
  ПРИМЕР- заполни пробелы
  
  Медь - мягкий пластичный металл розовато-красного цвета, обладающий высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозийной стойкостью.
  В отожженном состоянии она характеризуется пределом прочности при растяжении Σв= 19,6 - 23,6 МПа. Твердостью по Бринеллю 35 -45 НВ.
  кировка по прочности
  Алюминий - мягкий пластичный металл серебристо-белого цвета, отличается высокой электропроводностью, коррозийной стойкостью, малой плотностью и хорошо обрабатывается давлением.
  В отожженном состоянии алюминий обладает малой ………….Σв=78,5 - 118 МПа и ……. 15-25 НВ.