Виды металлических материалов

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

Развитие материаловедения - основа прогресса. Вокруг нас повсюду материалы. И их создание - заслуга ученых. История развития общества связана с историей освоения материалов, технологии их получения и обработки каменный бронзовый, железный века. Материаловедение, как прикладная наука, сформировалась на рубеже 18—19 веков. В 19 в. материаловедение достигло теоретического уровня естественных наук. Материаловедение 19 в. — это, в первую очередь, материаловедение металлов. Важнейшую роль в развитии этого направления сыграли русские инженеры П. П. Аносов и Д. К. Чернов. 20 век — век открытия и создания новых материалов, обладающих уникальными свойствами. * Создал новый метод получения стали, объединив науглероживание и плавление металла. * Открыл критические точки фазовых превращений стали. Установил влияние термической обработки стали на её структуру и свойства. Появляются новые направления прикладного материаловедения, изучающего закономерности, определяющее строение и свойства различных материалов (полупроводников и диэлектриков, конструкционных материалов и материалов, различных композитов и полимеров и т. д.). Успехи современного материаловедения способствуют разработке высокоэффективных методов улучшения характеристик различных материалов, повышение их эксплуатационных свойств.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ

Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы. Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (стеклопластики).

Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.

Материаловедение – это наука, изучающая свойства конструкционных материалов и закономерности их изменения в зависимости от химического состава, температуры, фазового состояния, характера приложения нагрузки и других факторов. Конструкционные материалы - материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства. Разделяют на три группы: 1 – металлические; 2 – неметаллические; 3 – композиционные материалы. Конструкционная прочность – комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции (статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин) со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации.

На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

конструкционные особенности детали (форма и размеры);

механизмы различных видов разрушения детали;

состояние материала в поверхностном слое детали;

процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.

ВИДЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

По принципу изготовления различают следующие группы металлических материалов: металлы, металлические сплавы, многослойные металлические материалы, материалы с поверхностным покрытием и спеченные сплавы. Металлы – простые крист. Вещ.

Ме сплавы: сталь, чугун (Fe+Углерод от 2 – 6,67%)

Al сплавы – обладают низкой плотностью. Медные сплавы (латунь и бронза). Латунь – сплав меди с цинком. Бронза – сплав на основе меди с добавкой олова, железа, никеля, спинца. Магниевае сплавы. Титанове сплавы. Никелеевые сплавы.

 

ГРУППЫ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В группу немет. Мат. объеденены материалыестественного и искусственного происхождения, органические и неорганические. Они не содержат в своей основе металлов. Материалы растительного происхождения ( древесина, лен, хлопок). Из них изготавливают доски, полотна, веревки, канаты и т.д.

Керамика: кирпич, камень, стекло и огнеупорные материалы. Изготавливают сосуды, тубы, огнеупорные изделия, элетроизоляторы. Минералы: алмаз, рубин, сапфир, гранит, мрамор, асбест, гипс. Цемент.

Полимерные материалы: резина, плстмасса.

 

КОМПОЗИЦИОННЫЕ И ЦЕЛЛ-БУМ. МАТЕРИАЛЫ

Композиционные материалы – материалы, образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей раздела фаз между ними. В строение композита выделяют наполнитель (дисперсную фазу) и связующее (матрицу). Композиты классифицируют по виду наполнителя и природе входящих в его состав компонентов. В зависимости от наполнителя можно выделить: 1) композиты с дисперсными частицами; 2) волокнистые композиты. По природе компонентов разделяют на 4 группы, содержащие следующие компоненты: металлы или сплавы; неорганические соединения (окиды, карбиды, нитриды); немет. Мат., органические соединения.

Целлюлозно-бумажные материалы

Волокнистые целл-бум мат. занимают далеко не последнее место среди конструкц. Мат. и выделяются в отдельную группу. Картонная тара – относительная дешевизна и возможность вторичной переработки.

Картон – листовой материал, состоящий из растительных волокон, обработанных сооств. Образом и соедин. В тонкий лист, в котром волокна связанны между собой поверхностными силами сцепления.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

1. Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться деформированию и разрушаться под действием внешних воздействующих факторов.

· Прочность (способность материала сопротивляться разрушению и пластично деформироваться под воздействием внешних сил);

· Твердость (способность материалов сопротивляться деформированию в поверхностном слое при местном, контактном и силовом воздействии);

· Упругость (способность материала восстанавливать свою форму и размеры, под действием внешних сил без разрушения);

· Вязкость (способность материала поглощать механическую энергию и при этом испытывать значительную пластическую деформацию до разрушения);

· Хрупкость (способность материала разрушаться под действием внешних сил, сразу после упругой деформации).

2. Физические свойства характеризуют поверхность материала в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиоактивных полях.

· Свет (способность материала отражать световые лучи с определенной длиной световой волы);

· Плотность (масса единицы объема вещества);

· Температура плавления;

· Электропроводность (способность материала хорошо и без потерь проводить электрический ток);

· Теплопроводность (способность материала переносить Тепловую энергию от более нагретого участка к менее нагретому);

· Теплоёмктсть (способность материала поглощать определенное количество теплоты);

· Магнитные (способность материала хорошо намагничиваться);

· Коэффициент объемного и линейного расширения.

 

 

Механические свойства материалов

Механические свойства материалов, такие как прочность, сопротивление разрушению, твёрдость и др. являются во многих случаях определяющими для принятия решения о применении материала. Механические свойства материалов, совокупность показателей, характеризующих сопротивление материала воз действующей на него нагрузке, его способность деформироваться при этом, а также особенности его поведения в процессе разрушения. Диаграмма деформации, Упругие свойства, Сопротивление пластической деформации, Характеристики пластичности, Характеристики разрушения, Временная зависимость прочности, Упругие свойства.

Наиболее простые виды деформациитела в целом:

растяжение-сжатие,

сдвиг,

изгиб,

кручение

 

ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ

ТЕОРИЯ УПРУГОСТИ – раздел механики сплошных сред, изучающий перемещения, деформации и напряжения покоящихся или движущихся тел под действием нагрузок. Цель этой теории – вывод математических уравнений, решение которых позволяет ответить на следующие вопросы: каковы будут деформации данного конкретного тела, если к нему приложить в известных местах нагрузки заданной величины? Каковы будут при этом напряжения в теле? Вопрос в том, разрушится ли тело или выдержит эти нагрузки, тесно связан с теорией упругости, но, строго говоря, не входит в компетенцию этой теории.

Математическая обработка кривой Q-ε достаточно сложна в описании. В общем видееё можно представить в виде следующего алгоритма:

1) Построить касательную к первоночальному прямолинеьному участку кривой.

2) Отметить т. 1, где касательная линия и кривая зависимости Q-ε начинают расходится

3) Построить касательную к конечному прямолинейному участку кривой и отметить т. В, где касательная линия и кривая зависимости Q-ε начинают расходится.

4) Из точек 1 и В опустить перпендикуляры на ось X и выделить три зоны деформирования материала.

5) Из точки пересечения касательных опустить препенд. На кривую по осям Х и Y, отметив на кривой соответсв. Точки Э и П.

 

ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О

СТРУКТУРЕ МАТЕРИАЛОВ

Каждый материал обладает определенным внутренним строением, которое принято называть структурой.

Внутреннее строение материала хар-ся взаимным расположением элементов, а также формой и прочностью связей между ними. В зависимости от вида материала в качестве элементов структуры могут выступать атомы, образ. Кристалл. Решетку, а также сами кристаллы (у Me), макромолекулы (у полимеров), материал матрицы и дисперсной фазы (у композитов), волокна и связи м/д ними (у бумаги).

В настоящее время понятие структуры разделяют на 4 маштабных уровня. (наноуровень: микроуровень, макроуровень, мезосуровень)

Весьма чувствительны к изменению структурных параметров и такие показатели, как предел текучести, теплопроводность и электропроводность материала.

 

ДЕРЕВЯННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Древесина была всегда необходимой для человеческих потребностей. Из-за своих уникальных физических свойств, древесина держит заслуженный статус как технический, материальный и функциональный товар. Древесина является стойкой, закалённой, относительно лёгкой, так как её клетки, в основном, заполнены воздухом. Будучи растительного происхождения, она мягкая, по сравнению с железом или камнем (другими материалами эквивалентной силы), и поэтому сравнительно легка в обработке, но, при этом, удивительно прочна.

Вместе с тем древесина имеет недостатки она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов

Технологический процесс изготовления деревянных конструкций включает в себя следующие операции:

Заготовка пиломатериалов,

Сушка древесины;

Сортировка;

Механическая обработка;

Нанесение защитных покрытий;

Сборка конструкций;

Контроль качества

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Полимерные материалы находят всё большее применение в строительстве и других отрослях промышленности.

Различают природные и синтетические полимеры. К природным полимерам относятся натуральный каучук, целлюлоза, слюда, асбест, шерсть. Однако ведущее место занимают синтетические полимеры, получаемые в процессе химич. Синтеза.

По составу все полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические.

Основная цепь элементоОРГ соедин. Построена из атомов кремния и кислорода.

Неорганические полимеры (силикатное стекло, керамика, слюда) не содержат атомов углерода. Основой их являются оксиды кремния, алюминия, магния.

Органические полимеры составл. Наибольшую группу соединений, состоят из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы и галогенов.

Пластмассы хар-ся значительно большим, чем элатомеры, межмолекулярным взаимодействием. Пластмассы классифицруют по виду наполнителя (твердый или газообразный) и по реакции связующего полимера к повторным нагревам.

Резины (эластомеры) – низкомодульные конструкц. Мат., продукт вулканизации каучука. Это плстмассы с редкосетчатой структурой, в которым связующим выступает полимер.

 

КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Керамическими называются искусственные каменные материалы и изделия, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками путем их формования, сушки, обжига. Сырьем для керамических материалов служат различные глины.

Керамические материалы и изделия объединяют в группы по назначению и свойствам, по основному используемому сырью или его фазовому составу. По назначению строительные керамические материалы и изделия классифицируются на стеновые материалы, пустотелые изделия для перекрытий, облицовочные материалы для наружной и внутренней отделки зданий, кровельные материалы, трубы, огнеупорные материалы, заполнители для легких бетонов, санитарно-технические изделия, специальные изделия.

Большая прочность, значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а также распространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применение керамических материалов и изделий в строительстве. В долговечности керамических материалов можно убедиться на примере Московского Кремля, стены которого сложены почти 500 лет назад.

Сво-ва: Водопоглощение, Предел прочности при сжатии

 

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Композиционные материалы, представляют собой металлические и неметаллические матрицы (основы) с заданным распределением в них упрочнителей (волокон, дисперсных частиц и др.)

Стекловолокниты.

Стекловолокниты – это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекловолокнистого наполнителя.

Карбоволокниты.

Карбоволокниты (углепласты) представляют собой композиции,состоящие из полимерного связующего (матрицы) и упрочнителей в видеуглеродных волокон (карбоволокон).

Бороволокниты.

Бороволокниты представляют собой композиции из полимерногосвязующего и упрочнителя – борных волокон.

Органоволокниты.

Органоволокниты представляют собой композиционные материалы,состоящие из полимерного связующего и упрочнителей (наполнителей) в видесинтетических волокон.

ВОЛОКНИСТЫЕ КОМПОЗИТЫ

Конструкционная матрица должна иметь необходимую пластичность и быть работоспособной в той области температур, для которой предназначен композит. Для изготовления композитов, работающих при t ниже 200 град. Используют полимерные матрицы. К таким композитам относятся стекло-, угле-, боро- и органопластики. Стеклопластики применяют для изготовления корпусов автомобилей, лодок, некоторых бытовых приборов. Углепластики используют в судо- и автомобилестроении, в производстве спортивного инвенторя.

Пластичность металлов сообщает конструкции необходимую вязкость. Это способствует быстрому выравниванию локальных механических нагрузок.

Таким образом, наиболее важным критерием выбора матричного материала является рабочая температура эксплуатации композита.

Помимо высокой прочности и жесткости, основными требованиями, предъявляемыми к волокнам для композитов, служат хорошее смачивание материала волокна расплавленной матрицей в процессе изготовления, слабое взаимодействие волокна с матрицей и его высокая окислительная стойкость.

Прочность и модуль упругости, а также сопротивление материалов удару для однонапраленных композиционных материалов на основе алюминия, магния и титана повышаются по мере увелечения в композиции объемного содержания волокон.

Основными недостатками являются сложность изготовления и высокая стоимость.

 

ОТЖИГ

Отжиг – несколько отличающихся друг от друга по режиму операций термообработки, объедененных единой целью – приведение стали в термодинамически равновесное состояние с минимальной плотностью дислокации (10⁶…10⁷ см^-2), по возможности низкой твердостью и высокой пластичностью.

Отжиг первого рода:

Диффузионный отжиг производят при t =1000…1100 С в течение 18…24ч с последующем охлаждением.

Низкий отжиг производят с целью устранения наклепа холоднодефформированного металла. Наклепанный металл, очень твердый и хрупкий, вследствии высокой плотности дислокаций и других дефектов.

Отжиг для снятия внутренних напряжений на практике производят в интервале температур 160…700 с послед. Медленным охлаждением.

Отжиг второго рода – термическая обработка с нагревом стали до t выше критических, выдержкой и, как правило, с послед. Медл. Охлажд.

Полный отжиг – нагрев сталей;

Неполный отжиг – отжиг на зернистый перлит, для улучш. Обрабат. Деталей.

Нормализованный отжиг: большая прочность и меньшая пластичность.

 

ЗАКАЛКА И ОТПУСК

Зака́лка — вид термической обработки изделий из металлов и сплавов, заключающийся в их нагреве выше критической температуры, с последующим быстрым охлаждением, как правило, в жидкости (воде или масле).

Различают закалку с полиморфным превращением, для сталей, и закалку без полиморфного превращения, для большинства цветных металлов.

Материал, подвергшийся закалке приобретает бо́льшую твердость, но становится хрупким, менее пластичным и вязким, если сделать большее количество повторов нагревание-охлаждение. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости, после закалки с полиморфным превращением применяют отпуск.

В зависимости от температуры нагрева, закалку подразделяют на полную и неполную.

О́тпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит (микроструктура) сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150 °C-260 °C до 370 °C-650 °C с последующим медленным остыванием.

Низкотемпературный отпуск

Проводят при температурах до 250 °C. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок.

Среднетемпературный отпуск

Проводят при температурах 350-500 °C и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости

Высокотемпературный отпуск

Проводят при температурах 500—680 °C. При этом остается высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость.

 

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Термомеханическая обработка стали заключается в сочетании механической обработки давлением (прокатки, штамповки) с термической обработкой (закалкой). Это позволяет повысить прочность стали как в результате наклепа, который получается при пластической деформации, так и вследствие закалки. Благодаря этому при термомеханической обработке удается достичь более высокого упрочнения, чем при обычной закалке.

1. Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО). Она заключается в том, что непосредственно после горячей обработки давлением (прокатки, штамповки), проводится резкое охлаждение— закалка.

2. Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО). Сталь нагревают до аустенитного состояния, а затем охлаждают ниже температуры рекристаллизации, но выше температуры начала мартенситного превращения, т. е. в температурном интервале примерно 400—600°С.

3. Высокотемпературная поверхностная термомеханическая обработка (ВТМПО). Сущность такой обработки заключается в том, что деталь подвергается поверхностному нагреву ТВЧ и одновременно обкатывается роликами.

 

ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ

Конструкционная прочность часто зависит от состояния материала в поверхностных слоях детали. Одним из способов поверхностного упрочнения стальных деталей является поверхностная закалка.

В результате поверхностной закалки увеличивается твердость поверхностных слоев изделия с одновременным повышением сопротивления истиранию и предела выносливости.

Общим для всех видов поверхностной закалки является нагрев поверхностного слоя детали до температуры закалки с последующим быстрым охлаждением. Эти способы различаются методами нагрева деталей. Толщина закаленного слоя при поверхностной закалке определяется глубиной нагрева.

Наибольшее распространение имеют электротермическая закалка с нагревом изделий токами высокой частоты (ТВЧ) и газопламенная закалка с нагревом газово-кислородным или кислородно-керосиновым пламенем.

 

Методы испытаний материалов

При проведение испытаний стремятся воспроизвести такие условия воздействия на материал, которые имеют место при эксплуатации изделия, изготовленного из этого материала.

Основные признаки видов испытаний:

Способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез);

Скорость нагружения (статическая, динамическая);

Продолжительность процесса испытания (кратковременная, длительная);

Методы испытания должны быть достаточно простыми и пригодными для массовго контроля качества продукции. Методы испытаний должны быть строго регламентированы стандартами.

Виды испытаний:

Статические испытания – испытуемый материал подвергается воздействию постоянной силы.

Испытания на растяжения проводят наиболее часто, для этого используют горизонтальные или вертикальные разрывные машины. Обработка данных, полученных при одноосном статическом растяжении, позволяет построить зависимость «напряжение – деформация», которая качественно оценивает поведение материала в разных зонах деформации.

Измерение твердости – наиболее простой метод испытания св-в. Твердостью называют св-во материала оказывать сопротивление деформации в поверхностном слое при местных контактных воздействиях: вдавливание индентора (по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу) или царапанье (по Моосу).

ИПЫТАНИЕ НА ИЗГИБ И СЖАТИЕ

Испытание на изгиб – схема испытаний образца, находящегося под действием двух пар сил, расположенных в плоскости его продольной оси, в которой возникают растягивающие и сжимающие напряжения. Целесообразность этих испытаний определяется широким распространением изгиба в практике нагружения деталей. На изгиб чаще испытывают материалы с малой пластичностью: чугуны, стали, керамика. Различают простой, или плоский, изгиб, при котором внешние силы лежат в одной из главных плоскостей образца, и сложный, вызываемый силами, расположенными в одной плоскости. Испытание на изгиб можно проводить почти на всех машинах, пригодных для испытания на сжатия, для этого применяют образцы прямоугольной или круглой формы в сечении. Определяющими хар-ми служат предел прочности при изгибе и угол изгиба. Три метода: 2-х точечный, 3-х точечный и 4-х.

Испытание на сжатие. Статические испытания на сжатие проводят для определения механических хар-к: модуля упругости, пределов пропорциональности, упругости и прочности, а также физического и условного пределов текучести. Эти хар-ки необходимы для обоснования конструкторских решений машин и узлов, рачета на прочность деталей машин и элементов конструкций, выбора материалов. Для описания процессов сжатия применим закон Гука (уравнение теории упругости)

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации. Испытание проводится на специальных машинах (прессах). В отличии от испытаний на растяжение, при испытании на сжатие деформациями образца являются укорочение и увеличение поперечного сечения, а не удлинение и сужение.

 

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения): Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. Твёрдость по Шору (Метод отскока) — метод определения твёрдости очень твёрдых (высокомодульных) материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл; Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно в образец и эталон

 

ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

ДИНАМИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ, измерение силы воздействия движущихся тел на среду, сопротивляющуюся их движению. При помощи динамических испытаний выясняют, например, воздействие автомобиля на мост, по которому он проезжает, либо силу удара шасси самолета о землю при посадке.

Ударная вязкость – это работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора. Тзмерение ударной вязкости материалов является основным динамическим испытанием. Наиболее распространение получили методы Изота и Шарпи. Оба метода основаны на разрушении образца с надрезом одним ударом маятникого копра. Образец закрепляют в опорах и наносят удар: по стороне с зарубкой – метод Изода, по противоположному надрезу стороне – метод Шарпи.

При испытании по Изоду измеряют энергию, поглощенную консолью при переломе образца во время опыта.

При испытании по Ш арпи измеряют энергию, поглощенную бруском при переломе образца в процессе опыта.

Ударную вязкость определяют к ак отношение работы разрушения, затраченной на деформацию и разрушение ударным изгибом надрезанного образца, к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза.

Испытания ударной вязкости ш ироко применяется для оценки склонности материала к хрупкому разрушению при низких температурах. Преимущество этого метода является простота эксперимената, учет влияния скорости нагружения и концентраций.

 

ИСПЫТАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ

Долговечность материалов определяют испытаниями на усталость, ползучесть, длительную прочность, износ, коррозию.

Испытание на ползучесть. Медленная пластическая деформация материала под действием постоянной нагрузки, создающей в детали напряжения, превышающие предел упругости, но меньшие, чем предел текучести при данной темпер., называется ползучестью. Различают

ползучесть при низких и высоких температурах. Испытания проводятся под действием растяжения.

Трибологические испытания. При трибологических испыт. Основными понятиями являются износ и износостойкость. Износ – изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Износ-ть – способность материалов сопротивл. Изнашиванию в условиях внешнего трения. Износ деталей машин, элементов строительных конструкций зависит от условий трения и св-в материала изделия. Износ, сопровождается отрывом частиц материала и потерей массы.

 

Параметры переработки

Требования к обработке или переработке материала.

Спец. треб. к инструменту.

Ассортимент

Какие мат. есть в распоряжении?

В каком виде мат. поставляется?

Проблемы после выбора материала.

СТОИМОСТЬ МАТЕРИАЛА

Какова стоимость необработанного материала?

Стоимость предпологаемых требований переработки?

Стоимость переработанного мат.

Основная цель при выборе требуемого материала состоит в определении материала, который обладает найлучшим балансом свойсв.

 

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ

Развитие материаловедения - основа прогресса. Вокруг нас повсюду материалы. И их создание - заслуга ученых. История развития общества связана с историей освоения материалов, технологии их получения и обработки каменный бронзовый, железный века. Материаловедение, как прикладная наука, сформировалась на рубеже 18—19 веков. В 19 в. материаловедение достигло теоретического уровня естественных наук. Материаловедение 19 в. — это, в первую очередь, материаловедение металлов. Важнейшую роль в развитии этого направления сыграли русские инженеры П. П. Аносов и Д. К. Чернов. 20 век — век открытия и создания новых материалов, обладающих уникальными свойствами. * Создал новый метод получения стали, объединив науглероживание и плавление металла. * Открыл критические точки фазовых превращений стали. Установил влияние термической обработки стали на её структуру и свойства. Появляются новые направления прикладного материаловедения, изучающего закономерности, определяющее строение и свойства различных материалов (полупроводников и диэлектриков, конструкционных материалов и материалов, различных композитов и полимеров и т. д.). Успехи современного материаловедения способствуют разработке высокоэффективных методов улучшения характеристик различных материалов, повышение их эксплуатационных свойств.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ

Классификация материалов: металлические, неметаллические и композиционные материалы. Металлические материалы подразделяются на цветные металлы, порошковые материалы. Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы. Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (стеклопластики).

Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.

Материаловедение – это наука, изучающая свойства конструкционных материалов и закономерности их изменения в зависимости от химического состава, температуры, фазового состояния, характера приложения нагрузки и других факторов. Конструкционные материалы - материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами К. м. являются механические свойства. Разделяют на три группы: 1 – металлические; 2 – неметаллические; 3 – композиционные материалы. Конструкционная прочность – комплекс прочностных свойств, которые находятся в наибольшей корреляции (статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин) со служебными свойствами данного изделия, обеспечивают длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации.

На конструкционную прочность влияют следующие факторы:

конструкционные особенности детали (форма и размеры);

механизмы различных видов разрушения детали;

состояние материала в поверхностном слое детали;

процессы, происходящие в поверхностном слое детали, приводящие к отказам при работе.

ВИДЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

По принципу изготовления различают следующие группы металлических материалов: металлы, металлические сплавы, многослойные металлические материалы, материалы с поверхностным покрытием и спеченные сплавы. Металлы – простые крист. Вещ.

Ме сплавы: сталь, чугун (Fe+Углерод от 2 – 6,67%)

Al сплавы – обладают низкой плотностью. Медные сплавы (латунь и бронза). Латунь – сплав меди с цинком. Бронза – сплав на основе меди с добавкой олова, железа, никеля, спинца. Магниевае сплавы. Титанове сплавы. Никелеевые сплавы.