Требования по основным механическим свойствам

К автомобильным материалам предъявляются высокие требования по статической и динамической прочности, пластичности. По комплек­су этих свойств оценивается конструкционная прочность деталей ма­шин.

Чаще всего основные механические свойства материалов в стати­ческих условиях определяются при испытании на растяжение: стати­ческая прочность - по пределу прочности (), пределу текучести (); статическая пластичность - по относительному удлинению (, %) или сужению (, %).

Характеристики статической прочности и пластичности введены во все справочники конструктора, и они являются исходными данными для выбора материала. Как правило, статическая прочность и пластич­ность должны обладать оптимальным соотношением - это является ос­новным условием обеспечения высокой конструкционной прочности, однако недостаточным.

Детали автомобилей должны быть надежны в эксплуатации. На­дежность должна исключать возможную поломку деталей, прежде всего по хрупкому механизму разрушения, т.е. без значительного пред­варительного пластического деформирования. Для этого материал дол­жен иметь не только высокие значения , %; , %, но и ударной вязко­сти (KCV, KCU), атемпература порога хладноломкости () - температура вязко-хрупкого перехода - должна быть ниже температу­ры эксплуатации.

Детали автомобилей должны быть долговечны. Долговечность - это свойство материла сопротивляться развитию разрушения при дли­тельно действующей нагрузке. Оценивается по числу циклов до разру­шения при испытаниях на контактную и термическую усталость; ус­тойчивостью к износу и коррозии.

Контактная усталость развивается в большинстве деталей ав­томобилей - зубчатые передачи, детали подшипников, валы - вследст­вие действия циклических нагрузок и оценивается по пределу выносли­вости (). Может быть повышена за счет обеспечения высокой твердости на поверхности при сохранении вязкой сердцевины, формирования остаточных напряжений сжатия в поверхностных слоях.

Термическая усталость возникает в деталях: поршнях, клапанах, которые испытывают резкую смену температур, и она оценивается по пределу ползучести Эта характеристика применяется для жаропрочных материалов.

Долговечность деталей в условиях интенсивного внешнего воз­действия при трении, абразивном, кавитационном и других видах изно­са оценивается другой характеристикой по износостойкости. Повы­шение износостойкости может быть обеспечено высокой твердостью на поверхности деталей.

Таким образом, к автомобильным материалам, которые по назна­чению являются конструкционными, предъявляются повышенные тре­бования по следующим основным механическим свойствам:

• статической прочности ();

• статической пластичности (, %; , %);

• по динамической прочности (KCV, KCU);

• по динамической прочности при пониженных температурах ()

• по высокой твердости на поверхности (HRC) при сохранении прочной и вязкой сердцевины;

• усталостной прочности ().

К некоторым деталям машин предъявляются повышенные требо­вания по коррозионной стойкости, жаростойкости, жаропрочности.

Только при обеспечении комплекса перечисленных основных свойств детали будут обладать конструкционной прочностью, будут надежны и долговечны при эксплуатации. Сформулированные требова­ния обеспечиваются правильным выбором материала и грамотно назна­ченной термической обработкой. Термическая обработка занимает важнейшее место в технологии изготовления деталей автомобилей.

В автомобилестроении недопустимо повышение надежности и долговечности за счет увеличения сечения деталей и габаритных разме­ров. Это в свою очередь усиливает требования к материалам, их термо­обработке. В комплексе они должны надежно обеспечить статическую и динамическую прочность, гарантировать высокую износостойкость трущихся поверхностей, усталостную прочность, а иногда температурную и коррозионную стойкость.