3. Свойства металлов и сплавов. Понятие твердости. Методы определения твердости.

К основным свойствам металлов и сплавов относятся механические, физические, химические, технологические и эксплуатационные.

Физические свойства. К физическим свойствам металлов и сплавов относятся температура плавления, плотность, температурный коэффициент, электросопротивление и теплопроводность. Физические св-ва сплавов обусловлены их составом и структурой.

Химические св-ва. К ним относится способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами.

Технологические св-ва. Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим св-вам.

Литейные св-ва определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации.

Деформируемость – способность принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения и при наименьшем сопротивлении нагрузке.

Свариваемость – способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения требуемого качества.

Эксплуатационные, или служебные св-ва.

Коррозионная стойкость – сопротивление сплава действию агрессивных кислотных и щелочных сред.

Хладостойкость – способность сплава сохранять свои эксплуатационные св-ва при температурах ниже 0^о С.

Жаропрочность – способность сплава сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.

Антифракционность – способность сплава прирабатываться к другому сплаву.

Эти условия определяются в зависимости от условий работы машины или конструкции спец. испытаниями.

Механические свойства. Основные из них – прочность, пластичность и ударная вязкость. Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напряжение – сила, отнесенная к площади поперечного сечения.

Деформация – изменение формы, размеров тела под влиянием воздействия внешних сил или в результате физико-механических процессов, возникающих в самом теле. Деформация может быть упругая/исчезающая после снятия нагрузки/ и пластическая/остающаяся после снятия нагрузки/. При увеличении нагрузки упругая деформация переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки происходит разрушение тела.

Прочность – способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. Для определения прочности при статических нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб, кручение. Испытания на растяжение обязательны. Прочность при динамических нагрузках оценивают по ударной вязкости.

Пластичность – способность материала получать остаточное изменение формы и размера без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением.

Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в него другого, тела, не получающего остаточных деформаций.

Для испытания на твердость исп-ся спец. приборы – твердомеры. Инструмент для испытания наз-ся индентор. Нагрузка выбирается в зависимости от материала и размеров образца.

Метод Бринелля.

По методу Бринелля можно измерять твердость мягких материалов, сталей и чугунов /HB ≤ 450  HB=HV/. В качестве индентора исп-ся стальной закаленный шарик, диаметром 2,5; 5; 10 мм. Нагрузка 3 тонны.

Метод Роквелла.

Применяется для определения твердости у высокопрочных материалов /материалов с большой твердостью/. Определяется по глубине отпечатка при полной нагрузке. В качестве индентора исп-ся алмазный конус с углом при вершине 120^о или стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм.

Метод Виккерса.

Применяется для измерения макротвердости массивных изделий и микротвердости отдельных частиц. Индентор – алмазная четырехгранная пирамида, суглом при вершине 136^о. Твердость определяется по размеру диагонали отпечатка.