додати матеріал


Основні властивості матеріалів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат
На тему: Основні властивості матеріалів
2009

Зміст
Введення
1. Температурні характеристики
2. Електричні та магнітні властивості
3. Технологічні властивості

Введення

Працездатність машин і агрегатів в значній мірі залежить від властивостей матеріалів, які характеризуються конкретними параметрами. Параметри матеріалів визначають за допомогою досвідчених вимірювань, використовуючи спеціальні технічні засоби. Вимоги до досліджуваних стандартних зразків матеріалів (наприклад, маса, габаритні розміри, чистота поверхні тощо) встановлюються відповідними державними стандартами.
Механічні властивості:
Механічні властивості матеріалів характеризують можливість їх використання у виробах, експлуатованих при дії зовнішніх навантажень. Основними показниками властивостей матеріалів є:
міцність;
твердість;
триботехнические характеристики.
Їх параметри істотно залежать від форми, розмірів і стану поверхні зразків, а також режимів випробувань (швидкості навантаження, температури, впливу навколишніх середовищ та інших факторів).
Міцність - властивість матеріалів чинити опір руйнуванню, а також необоротної зміни форми під дією зовнішніх навантажень. Вона зумовлена ​​силами взаємодії атомних часток, що складають матеріал.
Якщо при розтягуванні зразка сила зовнішнього впливу на пару атомів перевершує силу їх тяжіння, то атоми будуть віддалятися один від одного. Напруга, що виникає в матеріалі і яке відповідає силі міжатомної тяжіння, відповідає теоретичної міцності.
При виникненні в матеріалі локального напруги більше теоретичної міцності відбудеться розрив матеріалу по цій ділянці. У результаті утворюється тріщина. Зростання тріщин триває, поки в результаті їх злиття одна з тріщин не пошириться на весь переріз зразка і не відбудеться його руйнування.
Деформування - зміна відносного розташування частинок в матеріалі (розтягнення, стиск, вигин, крутіння, зрушення). Таким чином, деформація - зміна форми і розмірів виробу або його частин внаслідок деформування. Деформацію називають пружною, якщо вона зникає після зняття навантаження, або пластичної, якщо вона не зникає (незворотна).
Реальні матеріали мають технічної міцністю, основні характеристики якої зручно розглянути за допомогою діаграми розтягування зразка з пластичного матеріалу (рис.1).
Межа пружності - напруга, при якому залишкові деформації (тобто деформації, які виявляються при розвантаженні зразка) досягають значення, встановленого технічними умовами. Межа пружності σ у обмежує область пружних деформацій матеріалу.
Межа текучості - напруга, що відповідає нижньому положенню площадки плинності на діаграмі для матеріалів, руйнування яких передує помітна пластична деформація.

Інші матеріали характеризують умовною межею текучості - напругою, при якому залишкова деформація досягає значення, встановленого технічними умовами. Зазвичай залишкова деформація не перевищує 0,2%. Звідси і позначення: σ 0,2.
Межа плинності є основною характеристикою міцності пластичних матеріалів.
Межа міцності - напруження чи деформації, відповідні максимальному (в момент руйнування зразка) значенню навантаження. Ставлення найбільшої сили, що діє на зразок, до вихідної площі його поперечного перерізу називають тимчасовим опором (руйнуючим напругою) і позначають а в.
Межа міцності - основна характеристика механічних властивостей крихких матеріалів, тобто матеріалів, які руйнуються при малих пластичних деформаціях.
Правила визначення характеристик технічної міцності матеріалів при розтягу, стиску, вигині, крученні та інших видах напруженого стану встановлені державними стандартами (ГОСТ).
Динамічна міцність - опір матеріалів динамічним навантаженням, тобто навантажень, значення, напрямок і точка докладання яких швидко змінюються в часі.
Втома матеріалів - процес поступового накопичення пошкоджень під дією змінних напруг, що призводять до зміни властивостей матеріалів, утворення і розростання тріщин. Властивість матеріалів протистояти втомі називається витривалістю.
Повзучість - безперервне пластичне деформування матеріалів під дією постійного навантаження. Будь-які тверді матеріали в тій чи іншій мірі схильні до повзучості у всьому діапазоні температур експлуатації. Шкідливі наслідки повзучості матеріалів особливо проявляються при підвищених температурах.
Причиною незадовільної міцності виробів може бути вплив поверхневих дефектів і напружень, які виникають із-за нерівномірного розподілу навантаження, зумовленого особливостями конструкції. Тому міцність конструкційних елементів (зварювальних швів, болтів, валів і т.д.) - конструкційна міцність - у багатьох випадках нижче технічної міцності вихідних матеріалів.
Твердість є механічною характеристикою матеріалів, що відображає їх міцність, пластичність та властивості поверхневого шару виробу. Вона виражається опором матеріалу місцевим пластичного деформування, що виникає при впровадженні в матеріал більш твердого тіла - індентора. У залежності від способу впровадження і властивостей індентора твердість матеріалів оцінюють за різними критеріями, використовуючи декілька методів:
вдавлювання індентора;
динамічні методи;
дряпання.
Вдавлювання індентора у зразок з подальшим вимірюванням відбитка є основним технологічним прийомом при оцінці твердості матеріалів. Залежно від особливостей програми навантаження, конструкції індентором і визначення чисел твердості розрізняють методи:
Брінелля;
Роквелла;
Віккерса.
Динамічні методи вимірювання твердості не призводять до виникнення дефектів поверхні виробів. Поширений спосіб визначення твердості в умовних одиницях по висоті відскакування легкого ударника (бойка), яка падає на поверхню досліджуваного матеріалу з певної висоти. Застосовується і метод вимірювання твердості за допомогою ультразвукових коливань, заснований на реєстрації зміни частоти коливань вимірювальної системи в залежності від твердості досліджуваного матеріалу.
Шляхом дряпання порівнюють твердість досліджуваного та еталонного матеріалів. Як еталони прийнято 10 мінералів, розташованих у порядку зростання їх твердості: 1 - тальк, 2 - гіпс, 3 - кальцит, 4 - флюорит, 5 - апатит, 6 - ортоклаз, 7 - кварц, 8 - топаз, 9 - корунд, 10 - алмаз.
Триботехнические характеристики визначають ефективність застосування матеріалів у вузлах тертя.
Під триботехники розуміють сукупність технічних засобів, що забезпечують оптимальне функціонування вузлів тертя.
Основні триботехнические характеристики матеріалів:
зносостійкість;
прірабативаемость;
коефіцієнт тертя.
Зносостійкість - властивість матеріалу чинити опір зношуванню в певних умовах тертя. Відношення величини зносу до інтервалу часу, протягом якого він виник, або до шляху, на якому відбувалося зношування, являє собою відповідно швидкість зношування і інтенсивність зношування. Зносостійкість матеріалів оцінюють величиною, зворотної швидкості та інтенсивності зношування.
Прірабативаемость - властивість матеріалу зменшувати силу тертя, температуру і інтенсивність зношування в процесі підробітки. Забезпечення зносостійкості безпосередньо пов'язано з попередженням катастрофічного зношування і прірабативаемостью.
Коефіцієнт тертя - відношення сили тертя двох тіл до нормальної силі, притискає ці тіла один до одного. Його значення залежать від швидкості ковзання, тиску і твердості матеріалів тертьових поверхонь.
Триботехнические характеристики матеріалів залежать від наступних основних груп факторів, що впливають на роботу вузлів тертя:
внутрішніх, обумовлених природою матеріалів;
зовнішніх, що характеризують вид тертя (ковзання, кочення);
режиму тертя (швидкість, навантаження, температура);
середовища і виду мастильного матеріалу.
Сукупність цих факторів обумовлює вид зношування: абразивне, адгезионное, ерозійне, втомне та ін
Основна причина всіх видів зношування - робота сил тертя, під дією яких відбувається багаторазове деформування поверхневих шарів тертьових тіл, зміна їх структури, і т.д.
Корозійна стійкість
Корозія - фізико-хімічний процес зміни властивостей, пошкодження і руйнування матеріалів внаслідок переходу їх компонентів в з'єднання з компонентами навколишнього середовища.
Під корозійним пошкодженням розуміють будь-який дефект структури матеріалу, що виник в результаті корозії. Якщо механічні дії прискорюють корозію матеріалів, а корозія полегшує їх механічні руйнування, має місце корозійно-механічне пошкодження матеріалів.
Електрохімічна корозія - процес взаємодії матеріалів і навколишнього середовища за допомогою електродних реакцій. Метали найбільш схильні до цього виду корозії внаслідок високої електричної провідності та хімічної активності.
Корозійне пошкодження різних ділянок матеріалу може бути неоднаковим. За характером руйнування матеріалів розрізняють рівномірну і місцеву корозію. Остання виникає через хімічної або фізичної неоднорідності середовища, і матеріалу на окремих ділянках поверхні виробу.
З конструктивними особливостями виробів пов'язані щілинна та контактна корозії. Перша протікає всередині або в безпосередній близькості від вузького отвору або зазору в конструкціях. Друга викликана контактуванням металів, що розрізняються за електродним потенціалом.
Для оцінки опору матеріалів корозії використовують такі параметри:
фронт корозії - уявна поверхня, що відокремлює пошкоджений матеріал від неушкодженого;
швидкість корозії - це швидкість просування її фронту;
технічна швидкість корозії - її найбільша. швидкість, ймовірністю перевищення якої
не можна знехтувати в конкретних умовах. Опір матеріалів корозії характеризують за допомогою параметра корозійної стійкості - величини, зворотної технічної швидкості корозії матеріалу в даній корозійної системі. Умовність цієї характеристики полягає в тому, що вона відноситься не до матеріалу, а в цілому до корозійної системі. Корозійну стійкість матеріалу не можна змінити, не змінивши інших параметрів корозійної системи. Антикорозійний захист - це зміна корозійної системи, що веде до зниження швидкості корозії матеріалу.

1. Температурні характеристики

Параметри, що відображають зміну властивостей матеріалів залежно від їх температури, є одними з найважливіших характеристик матеріалів. Стійкість матеріалів до підвищених температур і навантажень в значній мірі визначає прогрес в автомобілебудуванні. Властивість матеріалів стабільно зберігати комплекс експлуатаційних характеристик при низьких температурах впливає на працездатність машин і устаткування, експлуатованих в умовах Півночі. При здійсненні технологічних процесів (лиття, кування, зварювання та ін) важливе значення має температурний зміна деформаційно-міцнісних характеристик матеріалів.
Жаростійкість - коли механічні параметри матеріалів зберігаються або незначно змінюються при високих температурах.
Жаротривкого - властивість матеріалів протистояти корозійного впливу газів при високій температурі.
В якості характеристики жаростійкості легкоплавких матеріалів використовують температуру розм'якшення, при якому виріб, нагрівається зі встановленою швидкістю, під дією постійного згинального моменту деформується на допустиму величину.
Для легкоплавких кристалічних матеріалів (подібних воскам) характеристикою жаростійкості служить температура плавлення.
Температура спалаху - температура, при якій пари рідини утворюють з повітрям суміш, що спалахує при контакті з джерелом запалювання (наприклад, електричний розряд). Якщо продовжити нагрівання після спалаху, відбувається займання матеріалу, коли до нього підноситься відкрите полум'я. Температуру, при якій матеріал загорається і після видалення внешнею джерела запалювання продовжує горіти не менше 5 с, вважають температурою займання.
Жароміцність - властивість матеріалів тривалий час чинити опір деформуванню та руйнуванню при високих температурах, які мають місце в двигунах внутрішнього згоряння.
Хладноломкость - зростання крихкості матеріалів при зниженні температури. При низьких температурах (н техніці - від 0 до - 50 ° С) знижується пластичність і в'язкість матеріалів, підвищується схильність до крихкого руйнування. При температурах нижче температура! в'язкого руйнування наступає перехід до крихкого і спостерігається різке зниження ударної в'язкості матеріалу. Про його придатності до експлуатації при низькій температурі судять по температурному запасу в'язкості, рівному різниці температури експлуатації і Т 50.
Температурне розширення матеріалів реєструють по зміні розмірів і форми при зміні температури. Кількісно теплове розширення твердих матеріалів характеризують температурним коефіцієнтом лінійного розширення.
Теплопровідність - перенесення енергії від більш нагрітих ділянок матеріалу до менш нагрітих. Ця величина обумовлює вирівнювання температури виробу.
Коефіцієнт температуропровідності є мірою теплоізоляційних властивостей матеріалу.

2. Електричні та магнітні властивості

В автомобілебудуванні застосовують спеціальні матеріали: електроізоляційні, магнітні, провідникові, напівпровідникові та інші. Для їх ефективного застосування необхідна інформація про параметри електричних, магнітних та інших специфічних властивостей.
Електропровідність - властивість матеріалів проводити електричний струм, обумовлене наявністю в них рухомих заряджених частинок - носіїв струму.
Природу електропровідності твердих матеріалів пояснює зонна теорія, згідно з якою енергетичний спектр електронів складається з чергуються зон дозволених і заборонених енергій. У нормальному стані електрони можуть мати лише певні значення енергії, тобто займати дозволені енергетичні рівні (валентну зону). Порожні або частково заповнені більш високі енергетичні рівні утворюють зону провідності. Електрони, розпалюючись, тобто набуваючи додаткову енергію, наприклад при нагріванні матеріалів, можуть переходити в зону провідності. Якщо валентна зона і зона провідності перекриваються, то при незначному порушенні електрони будуть переміщатися від одних атомів до інших. Матеріали такого типу - провідники - мають високу електропровідність. Електропровідність діелектриків дуже мала, оскільки перехід помітного числа електронів в зону провідності - випадкове явище, обумовлене, наприклад, дефектами структури.
Електричний опір - властивість матеріалів як провідників протидіяти електричному струму.
Вага речовини, вміщені в зовнішнє магнітне поле, намагнічуються. Намагнічування пов'язано з наявністю магнітних моментів у часток речовини.
Характерною герметиків намагнічування матеріалів служить намагніченість, рівна сумарному магнітному моменту атомів в одиничному об'ємі матеріалу.
Характеризує зв'язок намагніченості з магнітним полем в матеріалі, називається магнітною сприйнятливістю. У залежності від знака і значення магнітної сприйнятливості матеріали ділять на:
Діамагнетик;
парамагнетики;
феромагнетики.
Діамагнетизм - властивість матеріалів намагнічування в зовнішньому магнітному полі в напрямку, протилежному полю. Діамагнетизм притаманний усім речовинам.
Діамагнетик володіють негативною магнітною сприйнятливістю. У зовнішньому магнітному полі вони намагнічуються проти поля. Під час відсутності зовнішнього магнітного поля Діамагнетик немагнітних.
Парамагнетики мають позитивну магнітною сприйнятливістю. Вони слабко намагнічуються в напрямі поля, а за відсутності поля - немагнітних.
Феромагнетики характеризуються великим значенням магнітної сприйнятливості і її залежністю від напруженості поля і температури. Мають мимовільної намагнічіваемостью навіть за відсутності зовнішнього що намагнічує поле.
Антиферомагнетики - матеріали, намагніченість яких за відсутності магнітного поля дорівнює нулю.
Магнітна сприйнятливість, як правило, істотно залежить від температури: у парамагнетиків - зменшується при нагріванні, у феромагнетиків - збільшується стрибком, досягаючи максимуму поблизу точки Кюрі. У точці Кюрі зникає мимовільна намагніченість феромагнітних матеріалів, і вони набувають властивості звичайних парамагнетиків.

3. Технологічні властивості

Технологічні властивості матеріалів характеризують сприйнятливість матеріалів технологічним впливом при переробці у вироби. Знання цих властивостей дозволяє раціонально здійснювати процеси виготовлення виробів.
Основними характеристиками матеріалів є:
оброблюваність різанням;
оброблюваність тиском;
ливарні характеристики;
зварюваність;
схильність до короблення при термічній обробці та інші.
Оброблюваність різанням характеризують такими показниками:
якістю обробки матеріалів - шорсткістю обробленої поверхні і точністю розмірів;
стійкістю ріжучого інструменту;
опором різанню - швидкістю і силою різання;
видом стружкообразования. Оброблюваність тиском визначають у процесі технологічних випробувань (проб) матеріалів на пластичну деформацію. Методи оцінки оброблюваності тиском залежать від виду матеріалів та технології їх переробки.
Оброблюваність тиском порошкових матеріалів характеризує їх плинність, уплотняемость і формуемость. Методи визначення характеристик порошкових матеріалів встановлено державними стандартами.
Ливарні характеристики матеріалів - сукупність технологічних показників, що характеризують формування виливки шляхом заливання розплавленого матеріалу в ливарну форму.
Жидкотекучесть - властивість розплавленого матеріалу заповнювати ливарну форму.
Ливарна усадка - зменшення обсягу розплаву при переході з рідкого стану в твердий. Коефіцієнт усадки індивідуальний для кожного виду матеріалу.
Зварюваність - властивість матеріалу утворювати зварне з'єднання, працездатність якого відповідає якості основного матеріалу, підданого зварюванні. Про зварюваності судять за результатами випробування зварних зразків і характеристикам основного матеріалу в зоні зварного шва.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
37.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Властивості портландцементу Основні властивості будівельних матеріалів
Основні властивості будівельних матеріалів
Класифікація та основні властивості провідникових матеріалів
Властивості машинобудівних матеріалів
Властивості дорожніх будівельних матеріалів
Призначення і властивості кераміки і мастильних матеріалів
Властивості матеріалів і технологічний процес їх переробки
Споживчі властивості будівельних матеріалів та речовин
Контроль параметрів шуму Звукоізоляційні властивості різних матеріалів
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru