Какие свойства металлов являются технологическими

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ИЗ НИХ.

Механические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться действию внешних сил – статистических и динамических, растягивающих, сжимающих, изгибающих, скручивающих, которые вызывают различные виды деформации.

Основными механическими свойствами металлов являются ударная, вязкость, прочность , твердость, пластичность, хрупкость , выносливость и др.

Механические свойства металлов устанавливаются при статистическом и динамическом нагружении.

Прочностью называется способность металлов сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил. В зависимости от направления действия сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб и др. Предел текучести – свойство металла сопротивляться деформации. Чем выше прочность металла, тем меньше размеры изделия и расход металла на изделие.

Твердостьхарактеризует свойство металла сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого тела, Металлы и сплавы, обладающие высокой твердостью, применяются для производства режущего инструмента и различных деталей, подверженных сильному износу.

Вязкость – свойство материла поглощать энергию внешних сил за счет пластической деформации.

Упругостьюназывается свойство металлов и сплавов восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругость имеет важное значение для материалов, которые используются для изготовления пружин, рессор, мостовых ферм и др.

Пластичность характеризует свойство металлов изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. Пластичность выражается относительным удлинением и сужением определяемыми при растяжении стандартных образцов.

Хрупкость – это свойство металлов и сплавов разрушаться под действием внешних сил без достаточной деформации.

Выносливостьюназывается свойство металла сопротивляться действию переменных по величине и направлению многократных нагрузок. Материалы, обладающие большой выносливостью применяются для изготовления коленчатых валов и шатунов двигателей , деталей паровых машин и др.

Кручение характеризует сопротивление металлов действию крутящего момента.

Технологические свойства определяют способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки. Значение технологических свойств металлов при изучении влияния различных методов изготовления изделий на их свойства. Основными технологическими свойствами являются ковкость, свариваемость, прокаливаемость, жидко-текучесть и др.

Ковкость– способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки давлением (прокатке, волочению, ковке, штамповке) без разрушения. Ковкость характеризуется пластичностью и сопротивлением деформации.

Свариваемость -способность металлов и сплавовобразовывать прочные сварные соединения, обладающие теми же свойствами, что свариваемые металлы. Хорошо свариваются малоуглеродистые и низколегированные стали, удовлетворительно – среднеуглеродистые и среднелегированные стали. Низкая свариваемость высоколегированных сталей и чугунов вызывает необходимость применения специальных сварочных материалов, предварительного подогрева, термообработки и т.д. , что повышает себестоимость процесса, снижает качество сварных соединений.

Прокаливаемость характеризуется способностью металла или сплава закаливаться на определенную глубину. При низкой прокаливаемости прочность материала по сечению неодинаковая, что приводит к снижению срока эксплуатации деталей машин и механизмов.

Жидко текучестьюназывается способностью металлов и сплавов в расплавленном состоянии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизводить очертания отливки. Высокая жидкотекучесть материала обеспечивает получение высококачественных и плотных отливок, снижение в них газовых и усадочных раковин и т.п.

Обрабатываемость резаниемопределяется способностью металлов и сплавов поддаваться обработке режущим инструментом. При хорошей обрабатываемости металла резанием режущий инструмент легко и быстро снимает припуск на обработку, полученная деталь имеет необходимую точность и чистоту поверхности, тогда как при плохой обрабатываемости резанием снижается стойкость инструмента, повышающая энергетические и трудовые затраты.

СТАЛИ

Все стали можно разделить на углеродистые и легированные. Углеродистые стали, являются основным конструкционным материалом, используемым в промышленности, эти стали проще в производстве и значительно дешевле легированных. Свойства углеродистых сталей определяется количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют и с железом и с углеродом. Механические свойства углеродистых сталей зависят главным образом от содержания углерода. С увеличением содержания углерода увеличивается прочность и твердость, уменьшается пластичность. Кроме углерода в стали обязательно присутствуют другие элементы, наличие которых обусловлено разными причинами. Различают примеси – постоянные, скрытые, случайные и специальные (легированные).

Постоянные примеси – это кремний, марганец, фосфор и сера. Марганец, кремний вводят в процессе выплавки в сталь для раскисления. Сера – вредная примесь и попадает в сталь с исходным сырьём. Содержание серы в стали, допускается не более 0,06 %. Фосфор также попадает в сталь с чугуном, поэтому также является вредной примесью. Его содержание в сталях допускается до 0,05 %. Чем больше углерода в стали, тем сильнее влияние фосфора на её хрупкость. Содержание фосфора и серы в стали зависит от способа её выплавки. Кремний до 0.5 % , марганца до 0.8 % .

Скрытые примеси – это газы: азот, кислород, водород. Газы попадают в сталь при её выплавке, даже в очень маленьких количествах газы сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их допускается до 0.001 %. В результате вакуумирования стали, их содержание уменьшается, и свойства стали усиливаются.

Случайные примеси – могут быть любые элементы металлов, которые попадают при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех пределов, когда их вводят специально. Если они не влияют, на качество стали, то их не выводят из состава стали.

Специальные примеси – это элементы, специально вводимые в сталь для получения каких либо заданных свойств. Такие элементы называют легирующими. А стали их содержащие -легированными.

Сталь является легированной, если содержание легирующего элемента составляет 1 % и более.

Стали классифицируются по следующим признакам: по способу производства, степени раскисления, химическому составу, назначению, качеству и структуре.

По способу производства различают сталь:

1. мартеновскую

2. бессемеровскую

3. кислородно-конверторную

4. томассоновская

5. электросталь

По степени раскисления делятся на:

1. кипящую

2. полуспокойную

3. спокойную

По химическому составу сталь делится на:

1. углеродистую

2. легированную

По содержанию углерода сталь делится на:

1. низкоуглеродистая до 0.25%

2. среднеуглеродистая до 0.7%

3. высокоуглеродистые свыше 0.7%

По концентрации легирующих элементов стали подразделяются на

1. низколегированные до 5%

2. среднелегированные до 10%

3. высоколегированные свыше 10%

По назначению различают стали:

1. конструкционные

2. инструментальные

3. стали специального назначения с особыми свойствами

По показателям качества стали классифицируются:

1. обыкновенного качества

2. качественные

3. высококачественные

4. особо высококачественные

Качество стали характеризуется свойствами, определяющими процесс производства, химическим составом, содержанием газов и вредных примесей.

Источник

Голосование за лучший ответ

Евгений Павлов

Просветленный

(44566)

7 лет назад

Каждое из свойств присуще металлам в разной степени, поэтому нельзя говорить о всех металлах вообще. Образование сплавов (сплавы железа с углеродом – сталь, чугун; мель, олово и цинк хорошо сплавляются – можно сделать бронзу и латунь) , ковкость (сталь) , свариваемость (сталь варится хорошо, а чугун и алюминий – плохо) , намагничивание (это понятно) , электропроводность (медь, серебро) , каталитическая активность (никель) , закаливаемость (опять сталь) , термостойкость (вольфрам, молибден, сплавы никеля и хрома) , химическая инертность (золото) и, наоборот, активность (натрий) – и т. д. , по всему списку. Берёшь справочник – и только в путь.

Yana Нудашковская

Мастер

(1933)

7 лет назад

Физические свойства металлов.

Плотность — количество вещества, содержащееся в единице объема. Температура плавления — температура, при которой нагреваемый металл или сплав переходит из твердого в жидкое состояние.

Удельная теплоемкость — количество теплоты, которое необходимо для повышения температуры единицы массы металла на 1° С.

Теплопроводность — свойство металла проводить теплоту, определяемое коэффициентом теплопроводности.

Тепловое расширение – способность металла увеличивать линейные размеры и объем при нагревании, характеризуемая коэффициентами линейного и объемного расширения.

Электропроводность — способность металла проводить электрический ток. Удельное электросопротивление — сопротивление металлического проводника, имеющего единицу длины и единицу площади поперечного сечения, прохождению электрического тока.

Механические свойства металлов — свойства, определяющие способность металла сопротивляться деформированию и разрушению.

Пластичность — способность металла деформироваться без разрушения. При растяжении пластические свойства металла характеризуются относительными удлинением и сужением образца, которые взаимосвязаны, так как удлинение образца сопровождается уменьшением площади его поперечного сечения. Относительное удлинение σ — отношение приращения длины образца после разрыва к его начальной длине, выраженное в процентах. Относительное сужение ψ – отношение уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади поперечного сечения, выраженное в процентах.

Для оценки вязкости металла и установления его склонности к переходу в хрупкое состояние выполняют ударные испытания надрезанных образцов на маятниковом копре. При этом характеристикой вязкости является ударная вязкость KC=A / F0, где А – работа, затраченная на разрушение образца; F0 – площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

Твердость — сопротивление металла вдавливанию в него других, более твердых тел.

Твердость по Бринеллю НВ – отношение усилия вдавливания в металл стального закаленного шарика диаметром 2,5; 5 или 10 мм к площади поверхности образовавшейся лунки.

Твердость по Роквеллу HRC определяется вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине 120° в испытуемый металл.

Технологические свойства металлов и сплавов характеризуют способность металлов и сплавов поддаваться различным способам горячей и холодной обработки (заполнять литейную форму, прокатываться, коваться, штамповаться, свариваться, обрабатываться резанием и т. д.) .

Для определения пригодности для ковки и горячей объемной штамповки металлы испытывают на ковкость, которая оценивается сопротивлением деформированию и пластичностью. Одни металлы обладают хорошей ковкостью в нагретом состоянии, например стали, другие (латунь в однофазном состоянии, алюминиевые сплавы) — в холодном. Для определения технологической пластичности стали используют различные методы, в том числе и метод осадки.

Часто технологические пробы проводят с учетом способа обработки давлением. Например, для горячей и холодной высадки выполняют испытания металла на высадку, для гибки — пробы на изгиб (перегиб) , для листовой штамповки — испытания на штампуемость по глубине выдавливания лунки до разрушения и т. д.

При разработке технологического процесса учитывают совокупность физических, механических и технологических свойств металла.

Никитос и Ромэнос

Знаток

(481)

3 года назад

К физическим свойствам металлов относят их вес, теплоемкость, способность проводить электрический ток и другие подобные показатели. Всем понятно, что применение, например, чугуна невозможно в авиастроении, а любой металл, отлично проводящий электричество не применим в производстве изоляторов.
Механические свойства определяются способностью противостоять различным нагрузкам, к ним относятся твердость, пластичность, упругость и многие другие качества.
Эксплуатационные качества характеризуют возможность применения металла для эксплуатации в различных условиях — стойкость к истиранию, воздействию высоких и низких температур, и так далее.
Химические свойства металлов и сплавов определены способностью элементов, входящих в их состав, вступать в реакции с другими веществами. Так, например, всем известно, что золото не поддается воздействия кислот, чего не скажешь о других видах металла.
Технологические свойства материала определяют перечень производственных процессов, которые применимы к металлу в последующей обработке.

Kub

Ученик

(230)

3 года назад

обрабатываемость резанием, ковкость, свариваемость, жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации и др.

Обрабатываемость резанием — способность металла изме

Источник

При разработке и создании различных изделий особое внимание уделяется технологическим свойствам материалов из которых изготавливаются эти изделия. Технологические свойства определяют пригодность материала для изготовления из него детали тем или иным способом. К числу этих свойств относятся:

– Обрабатываемость резанием — способность металла изменять свою форму под действием режущего инструмента (резца, фрезы, сверла и т. д.) при различных Операциях механической обработки (обтачивании, фрезеровании, сверлении).

– Ковкость— (деформируемость) — возможность менять форму изделия в горячем состоянии или при нормальной температуре под воздействием давления.

– Свариваемость—способность металлов образовывать прочные соединения при нагреве свариваемых частей до расплавленного или до пластичного состояния. Хорошей свариваемостью обладают стали с низким содержанием углерода. Плохо свариваются чугун, медные и алюминиевые сплавы.

– Жидкотекучесть – (литейность) — способность металла в расплавленном состоянии заполнять литейную форму, без оставления пустот. Металл должен обладать способностью давать отливки с резко очерченными контурами, т. е. иметь хорошую литейность. При недостаточной литейности форма заполняется не полностью и в тонких сечениях отливки образуются недоливы. Повышение температуры заливки улучшает жидкотекучесть сплавов.

Величину жидкотекучести определяют по технологической пробе, т. е. по длине спирального канала, заполненного металлом в контрольной форме. Чем больше жидкотекучесть сплава, тем большей длины участок спирали он заполнит до затвердевания.

– Усадка —сокращение объема расплавленного металла при его застывании и охлаждении до комнатной температуры по сравнению с размерами модели, по которой она была отформована. Соответствующее изменение линейных размеров, выраженное в процентах, называется линейной усадкой.

Величина усадки отливок зависит от химического состава сплава, конфигурации детали и других факторов. При большой усадке металла во время его кристаллизации и охлаждения возникают значительные внутренние напряжения и образуются усадочные раковины. Для удобства усадку отливок выражают в процентах по отношению к размерам модели и называется линейной усадкой..

– Ликвация — свойство сплавов образовывать при охлаждении и кристаллизации отливки с неоднородным химическим составом. Это объясняется тем, что сплав в форме охлаждается неравномерно. Чем больше разница в температуре внешних и внутренних частей отливки при ее охлаждении, тем больше компонентов, плавящихся при более низкой температуре, скапливается в середине сечения.

Различают два вида ликвации:

· Внутрикристаллическая ликвация характерна для фасонных отливок, изготовляемых из сплавов, образующих твердые растворы. В большинстве случаев скорость затвердевания отливки превышает скорость диффузии, которая необходима для выравнивания химического состава. Последнее является основной причиной развития внутрикристаллической ликвации в отливках.

· Зональная ликвация наблюдается в толстостенных отливках, слитках, которые медленно охлаждаются в формах. Зональная ликвация может происходить по двум основным причинам: в связи с расслоением жидкого сплава из-за различной плотности, которое происходит при недостаточном перемешивании сплава при плавке и заливке, или при выпадении из жидкого сплава легких и тяжелых кристаллизующихся фаз.

– Прокаливаемость — способность улучшения различных свойств металла путем закалки на различную глубину.

Все эти технологические свойства металлов и сплавов в комплексе и определяют дальнейшую сферу их применения.

Сталь наряду с бетонами — главнейший конструкционный материал. Широкому использованию сталь обязана высоким физико-механическим и технологическим свойствам. Одним из самых широко используемых технологических свойств стали является ее хорошая свариваемость. При нагреве сталь постепенно размягчается, а при температуре 1300—1400° С становится тестообразной. Если два куска стали, нагретых до тестообразного состояния, сложить вместе и сжать под прессом или молотом, то они соединятся в одно целое или, как говорят, сварятся

Другим свойством стали является ее хорошая прокаливаемость. Сталь, нагретая до температуры 750—900° (температура нагрева зависит от состава стали) и быстро охлажденная в воде или масле, становится более твердой и хрупкой. Процесс, сопровождающийся изменением структуры (т. е. строения) стали, называется закалкой.
Чем больше в стали содержание углерода, тем лучше она закаливается. Сталь с содержанием углерода до 0,15% не закаливается и, наоборот, лучше закаливается сталь с содержанием углерода более 0,5%. Отдельные элементы, входящие в состав стали, влияют на свойства ее следующим образом.

Углерод (С). С увеличением в стали содержания углерода увеличиваются ее твердость, прочность и закаливаемость, но понижаются ковкость и теплопроводность. Чем больше в стали углерода, тем медленнее ее надо нагревать. Сталь с содержанием углерода до 1,4% хорошо куется и прокатывается.
Кремний (Si) повышает прочность и упругость стали, но понижает вязкость и свариваемость. В стали машиностроительных сортов кремния обычно содержится от 0,2 до 0,4%’. Заметного влияния на ковкость кремний не оказывает.
Марганец (Мn). В обычных сортах углеродистых сталей марганца содержится от 0,2 до 1 %, а в специальных сортах до 14%. Марганец повышает сопротивляемость удару, прочность, уменьшает истирание, понижает вредное влияние серы. С увеличением содержания марганца понижается теплопроводность и свариваемость. Марганец способствует перегреву стали и появлению трещин. Чем больше в стали марганца, тем медленнее ее нужно греть; чтобы избежать перегрева и пережога марганцовой стали, необходимо тщательно следить за температурой нагрева и выдержкой при высоких температурах. Правильно нагретые заготовки или слитки из марганцовой стали куются хорошо.
Никель (Ni) увеличивает пластичность, вязкость и прочность стали. Никель не влияет на ковкость стали, но при нагреве никелевых сталей образуется окалина, которая прочно удерживается на поверхности заготовки. Окалина может заковываться в деталь и тем самым понижать ее механические качества.
Хром (Сr) повышает твердость, прочность и упругость стали, но понижает вязкость и теплопроводность. При ковке литого слитка структура хромистой стали плохо поддается разрушению. Для получения в поковке мелкозернистой структуры нужна большая проковка при высокой температуре. Хромистая сталь при температуре 1150—850° С куется удовлетворительно, а при низких температурах (ниже 850° С) твердость поверхности ее резко возрастает, отчего могут появляться трещины.
Молибден (Мо) добавляется в сталь вместе с никелем sr хромом. В сталях различных марок молибдена содержится до 0,45% и редко до 1%. В сплаве с хромом и никелем молибден повышает прочность и вязкость стали, но понижает теплопроводность. Чем больше в стали молибдена, тем медленнее ее надо греть, так как наличие молибдена сильно повышает чувствительность стали к перегреву. Молибденовые стали требуют интенсивной проковки на более мощных, прессах или молотах, чем прессы и молоты, на которых куются углеродистые стали. Охлаждать поковки из молибденовой стали нужно медленно, строго по-технологическому процессу, так как молибденовая сталь принимает воздушную закалку и предрасположена к образованию трещин.
Ванадий (V). В сталях, применяемых в машиностроении,, ванадия обычно содержится до 0,3% и редко до 1%. Ванадий повышает прочность и упругость стали, способствует образованию мелкозернистой структуры слитков. Содержание ванадия в стали улучшает ее ковкость и препятствует перегреву.
Вольфрам (W) повышает твердость и прочность стали, незначительно понижает вязкость и уменьшает теплопроводность. Ковка вольфрамовой стали при низких температурах вызывает трещины. Вольфрамовые стали нужно греть медленнее, чем углеродистые, а ковать при более высоких температурах.
Сера (S) — вредная примесь в стали, но в то же время является таким элементом, который переходит в сталь при ее плавке. Серы в стали должно быть как можно меньше. В сталях, применяемых, для изготовления особо ответственных деталей, содержание серы не должно превышать 0,02—0,03%, а в обычных сталях 0,045—0,055%. Повышенный процент серы в стали приводит к красноломкости. Если такую сталь нагреть до красного каления, то она становится хрупкой, во время ковки дает трещины и разрушения. При обычной температуре сера, содержащаяся в стали, понижает ее прочность.
Фосфор (Р). В отличие от серы фосфор сообщает стали холодноломкость, т. е. вызывает хрупкость при комнатной температуре. Фосфора в сталях, из которых изготовляются ответственные детали, не должно быть больше 0,03—0,04%. Чем больше сталь содержит углерода, тем больше может быть фосфора. Холодноломкость стали часто обнаруживается при правке и гибке изделий во время морозов в неотапливаемом помещении.

Дата добавления: 2016-12-31; просмотров: 2548 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов