Свойства металлов

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: цвет, плотность, температура плавления, электро- и теплопроводность, коэффициент температурного расширения.

Цвет большинство металлов имеют серебристо-белый, серебристо-серый с характерным металлическим блеском.

Плотность большинства тяжелых металлов превышает 7000кг/м, а плотность легких составляет не более 3000кг/м.

Температура плавления металлов строго определенная, однако меняется при добавке к нему других металлов. Большинство сплавов на основе железа имеют температуру плавления ниже, чем составляющие его компоненты.

. Все металлы хорошо проводят тепло и электричество.

При нагревании металлы увеличиваются в размерах, что характеризуется коэффициентами объемного и линейного расширения.

Это необходимо учитывать при их эксплуатации.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА: прочность, твердость, ударная вязкость, ползучесть.

ПРОЧНОСТЬ - способность металла сопротивляться возникающим внутренним напряжениям под действием внешних сил, вызывающих растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

Для большинства металлов универсальным испытанием на прочность является растяжение, но для серого чугуна - на сжатие и изгиб.

При испытании металлов на растяжение различают предел упругости, предел текучести, предел прочности. Основным расчетным показателем для металлических конструкций является предел текучести.

Рис. 5.2. Диаграмма растяжения металлов.

σ_р = N_р /F_о - предел пропорциональности, то наибольшее напряжение, при котором деформация растет пропорционально нагрузке.

σ_s = N_s /F_s - предел текучести, то наименьшее напряжение,

при котором деформация растет без заметного увеличения нагруз-

ки.

σ_в = N_в /F_о - предел прочности, то напряжение, которое соот-

ветствует максимальной нагрузке, предшествующей разрушению об-

разца.

σ_к = N_к /F_о - истинный предел прочности, то напряжение, при

котором произошло разрушение образца при концентрации напряже-

ния в одной точке.

F_о - первоначальное сечение образца,мм².

σ - напряжение,кгс/мм² (Н/м²), 1кгс/мм² = 10 МПа.

l_о - длина образца первоначальная, мм.

l_r - длина образца после разрушения, мм.

∆ - абсолютное удлинение образца, равное ∆ = l_к – l_о, мм.

Е - относительное удлинение образца, равное Е = ∆ /l_о.

Испытание на изгиб проводится для листового металла толщиной не более 30 мм на прессе для определения его способности принимать заданный по размерам и форме изгиб. При этом на поверхности изгибаемого образца не должны появляться трещины, надрывы, расслоение или излом.

Испытанием на удар определяют хрупкость металла или его способность работать в условиях динамических нагрузок. Чем пластичнее металл, тем лучше он переносит ударные нагрузки. Испытание на удар производят на специальных маятниковых копрах, применяя стандартные образцы с надрезом. Удельная ударная вязкость

а_у = А_р /F, (5.1.)

где А - работа, затраченная на разрушение образца, Дж/м²;

F - площадь поперечного сечения образца в месте надреза,м².

УСТАЛОСТЬ определяется у металлов, работающих в условиях повторно-переменных растягивающих, изгибающих, крутящих, ударных и других нагрузок.

ПОЛЗУЧЕСТЬ металлов - это процесс увеличения деформации во времени при постоянном напряжении. Он начинается сразу после возникновения мгновенной деформации. Под действием длительно приложенной нагрузки может развиться значительная деформация металлической конструкции, а иногда и ее разрушение. Таким образом, ползучесть лимитирует длительность эксплуатации конструкций, работающих под постоянной нагрузкой, особенно в условиях повышенных температур.

ТВЕРДОСТЬ металла определяется противодействием вдавливанию в его поверхность твердого стального шарика (метод Бринелля, НВ), алмазного конуса (метод Роквелла, HR), алмазной призмы (метод Виккерса, HV). Чем выше твердость, тем меньше будет величина отпечатка на поверхности металла.

Числа твердости (НВ, НR, HV) вычисляются по эмпирическим формулам, которые приводятся в справочной литературе.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА - это пластичность, определяющая ковку, прокатку, волочение; резанье и сварка, определяющие способность металла подвергаться сварке и резанью; способность подвергаться термической и химико-термической обработке с целью улучшения механических свойств металлических изделий.