2.1.4. Пластичность металлов

Пластичность– свойство металла пластически деформироваться, не разрушаясь под действием внешних сил. Это одно из важных механических свойств металла, которое в сочетании с высокой прочностью делает его основным конструкционным материалом. Характеристики пластичности – относительные удлинение δ и сужение ψ.

Относительным удлинениемδ называется отношение абсолютного удлинения образца после разрыва (l–l₀) к его первоначальной длине, выраженное в процентах:

(4)

где l₀– первоначальная длина образца, мм;

l– длина образца после разрыва, мм.

Относительным сужениемназывается отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва (F_о–F) к первоначальной площади его поперечного сечения, выраженное в процентах:

(5)

где F₀– первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм²;

F– площадь поперечного сечения образца после разрыва, мм².

2.1.5. Твердость металлов

Твердость– свойство металла сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела.

Метод Бринелля. В плоскую поверхность металла вдавливается стальной закаленный шарик диаметром 10; 5 или 2,5 мм (рис. 18, а). После снятия нагрузки в металле остается отпечаток (лунка). Каждому диаметру отпечатка соответствует определенное число твердости НВ. Размерность твердости (МПа) не указывают.

Метод Бринелля рекомендуется применять для металлов с твердостью менее НВ450, так как шарик может деформироваться и получится искаженный результат. Этот метод в основном используется для измерения твердости неупрочненного металла заготовок и полуфабрикатов.

Метод Роквелла. Твердость определяют по глубине отпечатка. Наконечником служит стальной закаленный шарик диаметром 1,58 мм для мягких металлов или алмазный конус – для твердых и сверхтвердых (болееHRC70) металлов (рис. 18, б). Результаты измерений определяют по показанию стрелки на шкале индикатора твердомера (рис. 19).

При вдавливании стального шарика нагрузка – 100 кг, твердость обозначают НRВ. При вдавливании алмазного конуса (для твердых металлов) нагрузка – 150 кг. Это основной метод измерения твердости закаленных сталей. Обозначение твердости – НRC. Для очень твердых металлов, а также мелких деталей нагрузка – 60 кг, обозначение твердости – НRА.

Поверхность для испытания должна быть шлифованной.

Метод Виккерса. В испытуемую поверхность (шлифованную или полированную) вдавливается четырехгранная алмазная пирамида. В металле остается квадратный отпечаток (рис. 20). Зная нагрузку на пирамиду и величину диагонали отпечатка, по таблицам определяют твердость металла, которая обозначается HV.

Этот метод универсальный, его можно использовать для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев большой твердости (после азотирования, нитроцементации и т. п.).

3. Разрушение металлов

От металла, как конструкционного материала, требуется не только высокое сопротивление упругой и пластической деформации, но и высокое сопротивление разрушению (следует из сказанного выше).

Обычно (в машиностроении) сопротивление деформации объединяют в общее комплексное понятие «прочность», а сопротивление разрушению – «надежность». Надежностью называют свойство изделия сохранять во времени такое состояние, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя заданные параметры в пределах, установленных нормативно-технической документацией.