Пластичность металлов

Содержание

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

  • Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
  • Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
  • Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком  Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

Металл Обозначение Предел прочности, МПа
Свинец Pb 18
Олово Sn 20
Кадмий Cd 62
Алюминий Al 80
Бериллий Be 140
Магний Mg 170
Медь Cu 220
Кобальт Co 240
Железо Fe 250
Ниобий Nb 340
Никель Ni 400
Титан Ti 600
Молибден Mo 700
Цирконий Zr 950
Вольфрам W 1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Хрупкость

Смотреть что такое «Хрупкость» в других словарях:

  • Хрупкость — способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации (свойство, противоположное пластичности). Источник: РД 03 380 00: Инструкция по обследованию шаровых резерву … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ХРУПКОСТЬ — свойство материала разрушаться при небольшой (преим. упругой) деформации под действием напряжений, средний уровень к рых ниже предела текучести. Образование хрупкой трещины и развитие процесса хрупкого разрушения связано с образованием малых… … Физическая энциклопедия

  • хрупкость — мягкость, субтильность, ломкость, непрочность, ненадежность, хрусткость, сомнительность, слабое здоровье, подверженность заболеваниям, болезненность, нежность, хрупкое здоровье. Ant. прочность, твердость Словарь русских синонимов. хрупкость 1.… … Словарь синонимов

  • Хрупкость — – способность твёрдых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации (свойство противоположное пластичности). Хрупкость – свойство материала разрушаться при незначительной деформации… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • ХРУПКОСТЬ — свойство тел разрушаться после незначительной пластической деформации … Большой Энциклопедический словарь

  • Хрупкость — горных пород (a. rock fragility, rock brittleness; н. Sprodigkeit der Gesteine; ф. friabilite des roches, fragilite des roches; и. fragilidad de rocas) способность горных пород к разрушению без заметных пластич. деформаций (не более 5% от … Геологическая энциклопедия

  • ХРУПКОСТЬ — ХРУПКОСТЬ, хрупкости, мн. нет, жен. отвлеч. сущ. к хрупкий. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

  • хрупкость — ХРУПКИЙ, ая, ое; пок, пка, пко; хрупче. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

  • ХРУПКОСТЬ — (Brittleness) свойство, характеризующее материал, противоположное пластичности. Хрупкие металлы разрушаются без предварительно заметных деформаций перед моментом разрушения. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь

  • Хрупкость — способность твердых тел разрушаться при механических воздействиях без заметной пластической деформации (свойство, противоположное пластичности)… Источник: ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И… … Официальная терминология

  • хрупкость — Свойство твёрдого тела разрушаться под действием растягивающих напряжений без существенных пластических деформаций с отрывом одной части тела от другой Тематики… … Справочник технического переводчика

У этого термина существуют и другие значения, см. Хрупкость (значения).

Типичная диаграмма σ—ε растяжения—сжатия для хрупких материалов

1. Предел прочности
2. Точка разрушенияХарактерная поверхность разрушения листового стекла.

Хрупкость — свойство материала разрушаться без образования заметных остаточных деформаций. Является противоположным свойству пластичности. Материалы, обладающие этим свойством, называются хрупкими. Для таких материалов удлинение при разрыве не превышает 2…5 %, а в ряде случаев измеряется долями процента. К хрупким материалам относятся высокоуглеродистая инструментальная сталь, стекло, кирпич, камни и др. Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеет площадки текучести и зоны упрочнения.

Очень большое влияние на проявление свойств пластичности и хрупкости оказывают скорость нагружения и температура. При быстром нагружении более резко проявляется свойство хрупкости, а при медленном — свойство пластичности. Например, хрупкое стекло способно при длительном воздействии нагрузки при нормальной температуре получать остаточные деформации. Пластичные же материалы, такие как малоуглеродистая сталь, под воздействием резкой ударной нагрузки проявляют хрупкие свойства. При понижении температуры хрупкость материалов увеличивается, а при повышении температуры увеличивается свойство пластичности.

Одной из основных технологических операций, позволяющих изменять в нужном направлении свойства материала, является термообработка. Закалка резко повышает прочностные характеристики стали и одновременно снижает её пластические свойства.

хрупкость

В Википедии есть страница «хрупкость».

Русский

В Викиданных есть лексема хрупкость (L177789).

Морфологические и синтаксические свойства

падеж ед. ч. мн. ч.
Им. хру́пкость хру́пкости
Р. хру́пкости хру́пкостей
Д. хру́пкости хру́пкостям
В. хру́пкость хру́пкости
Тв. хру́пкостью хру́пкостями
Пр. хру́пкости хру́пкостях

хру́п-кость

Существительное, неодушевлённое, женский род, 3-е склонение (тип склонения 8a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -хруп-; суффиксы: -к-ость.

Произношение

  • МФА:

Семантические свойства

Значение

  1. свойство по значению прилагательного хрупкий ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
  2. физ. свойство материала разрушаться при небольшой (преимущественно упругой) деформации под действием напряжений, средний уровень которых ниже предела текучести ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).
  3. минер. свойство минерала крошиться под давлением при проведении остриём ножа царапины по его поверхности ◆ Отсутствует пример употребления (см. рекомендации).

Синонимы

  1. частичн.: ломкость

Антонимы

  1. прочность

Гиперонимы

Гипонимы

Родственные слова

Ближайшее родство

  • прилагательные: хрупкий

Этимология

Происходит от прил. хрупкий, далее из ??

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

    Перевод

    Список переводов

    Библиография

      Для улучшения этой статьи желательно:

      • Добавить пример словоупотребления для значения с помощью {{пример}}
      • Добавить гиперонимы в секцию «Семантические свойства»
      • Добавить хотя бы один перевод в секцию «Перевод»

      Х

      — способность материала разрушаться без заметных пластических деформаций. Xрупкость противоположна пластичности; факторы, повышающие пластичность, уменьшают хрупкость и наоборот. Хрупкие материалы разрушаются без заметной пластической деформации уже при статических испытаниях (напр., стекло, нек-рые чугуны и др.). Если материал пластичен при статич. испытаниях и хрупко разрушается при динамич., говорят об ударной хрупкости. Такие материалы, как свинец, медь и др., пластичны при всех испытаниях. Иногда считают, что причиной ударной X. является различное влияние скорости деформации на изменение сопротивления деформации и изменение сопротивления разрушению, причем первое из них есть предел текучести, а второе — предел прочности при данной темп-ре, скорости и степени деформации, а также схеме напряженного состояния.

      Если сопротивление деформации окажется равным или больше сопротивления отрыву, это приведет к хрупкому разрушению материала. Если сопротивление деформации при некройскорости деформации растет быстрее сопротивления разрушению, пластичность материала уменьшается.

      Хрупкое состояние зависит от многих факторов. Большое влияние на хрупкость оказывает напряженное состояние: чем неоднороднее напряженное состояние, тем легче переход от пластичности к хрупкости. Однородное напряженное состояние способствует увеличению пластичности. Известны опыты Кармана, в к-рых мрамор и песчаник вели себя как пластичные материалы. Концентраторы напряжений (надрезы, сверления, грубая обработка) способствуют неоднородности напряженного состояния и увеличивают X. Размеры и форма тела также влияют на X.: чем больше размеры тела, тем вероятнее в нем наличие пустот, пузырей и других дефектов, к-рые также являются концентраторами напряжений.

      Существ, влияние на хрупкость оказывают микро- и макроструктура. Напр., у металлов чем сложнее сплав и неоднороднее структура, тем меньше пластичность. Литая структура обнаруживает большую хрупкость в сопротивлении материалов, чем деформированная. X. бетона зависит от размеров тг формы камневидной составляющей и водоцементного отношения. Поведение нек-рых материалов зависит от направления деформирования (дерево, отливки из цинка).

      Изменение темп-ры может существенно влиять на хрупкость в сопротивлении материалов, т. к. с ее изменением связаны структурные преобразования (у металлов, пластмасс), изменение влажности, появление внутр. напряжений и, вследствие этого, неоднородности напряженного состояния. Понижение темп-ры приводит к увеличению X., т. к. при этом предел текучести увеличивается быстрее, чем предел прочности (аналогично изменению при повышении Скорости деформации). С повышением темп-ры хрупкость в сопротивлении материалов уменьшается, но при этом всегда необходимо учитывать возможные структурные преобразования, изменение влажности, напряженного состояния и др.

      …Закон Гука. прочностью, твердостью, истираемостью, сопротивлением…

      Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностными свойствами: прочностью, твердостью, истираемостью, сопротивлением удару, износом. … Хрупкость — свойство материала разрушаться после незначительной пластической деформации.

      МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. Строительные материалы

      Изучением прочности материалов — этого важнейшего свойства -— занимается особая наука — сопротивление материалов. … 6. пластичность и хрупкость. Пластичностью называют способность материала под влиянием действующих на него усилий изменять свои размеры и…

      СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ. Элементарная теория сопротивления…

      …полного отсутствия у материала упругих несовершенств, оказываются в действительности сглаженными даже при хрупком материале (см. Хрупкость), а при возникновении … Твердость — способ. ность материалов сопротивляться проник. ИЗГИБ в сопротивлении материалов.

      Сопротивление материалов. Сведения по сопротивлению материалов

      Для хрупких материалов (например, чугуна) сопротивление сжатию выше, чем сопротивление растяжению. Поэтому прочность таких материалов характеризуется силой Р сжатия, при которой происходит разрушение образца с площадью F сечения.

      Механические свойства стали и алюминиевых сплавов.

      Хрупкость характеризуется разрушением материала при малых деформациях в пределах упругой работы. … Сопротивление конструкции усталостным разрушениям называется выносливостью.

      ›Металлические конструкции

      Механические свойства твердых тел — твердые и мягкие тела, вязкие…

      Под твердостью понимают сопротивление материала, которое он создает при вдавливании или царапании его поверхности другим телом. … Строение их в основном зернистое. Хрупкость материалов считается недостатком.

      Механические свойства при низких температурах. с…

      …начиная с нек-рой темп-ры (критич. темп-ры хрупкости), когда предел текучести становится выше сопротивления отрыву, могут наблюдаться только хрупкие изломы, в то время как у нехладноломких материалов предел текучести вплоть до самых низких…

      СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Основные свойства строительных…

      Хрупкие материалы. плохо сопротивляются удару. Хрупкость материала изменяется в за … Сопротивление материала истиранию определяют на кругах истирания или пескоструйным аппаратом.

      ›Справочник мастера строителя

      ПРОЧНОСТЬ — …предел прочности при сдвиге, истинное сопротивление…

      …при сдвиге, истинное сопротивление при разрыве и т. д. В зависимости от свойств материала и типа нагрузок прочности материала может также … Понижение темп-ры ведет к увеличению хрупкости с преобладанием разрушения путем отрыва. При увеличении скорости нагружения…

      ОТПУСКНАЯ ХРУПКОСТЬ СТАЛИ. Необратимая отпускная хрупкость…

      Отпускная хрупкость большинства легированных сталей вызывает снижение ударной вязкости и сопротивление хрупкому разрушению. Излом ударных образцов из волокнистого превращается в межкристаллический.

      Шкала твердости Мооса

      Изучением этого свойства материалов занимается специальная наука — сопротивление материалов. … По этой же причине при испытании хрупких материалов (камня, бетона, кирпича и т. п.) образуется характерная форма разрушения — образец превращается в две усеченные…

      ХРОМИРОВАНИЕ. Термическая обработка стали

      • Термическая обработка придает стальным изделиям определенные механические свойства: высокую твердость, повысив этим сопротивление износу, меньшую хрупкость для улучшения обработки или повышения ударной вязкости и т. д…

      ›Строительные материалы

      Свойства металлов

      Под этим понимают сопротив. ление, которое оказывает. материал соответственно. … воположным свойством явля. ется хрупкость, когда металл. разрушается при небольших. … становятся более твердыми и соответственно оказывают большее сопротивление дальнейшей…

      ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД Абразивность…

      Горные породы обладают достаточно высокой прочностью только на сжатие, сопротивление … Поэтому абразивность горной породы обычно оценивают по износу материала, контактирующего с нею. … Хрупкость — свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций.

      СЖАТИЕ — вид деформации стержня бруса под действием продольных…

      ИЗГИБ в сопротивлении материалов. … Основные объекты изучения этой науки — брусья (стержни и балки), для которых … Для хрупких материалов (например, чугуна) сопротивление сжатию выше, чем сопротивление растяжению.

      Старение металлов. Старение материалов

      Однако на размышления наводит ограниченное пластичное изменение формы, что указывает на хрупкость материала и уменьшение его вязкости. … Кроме того, у состарившихся материалов меньше и сами значения ударной вязкости. Конструктору подобные результаты говорят о том…

      Аллотропия. Гриффитс, теория Гриффитса. Микротрещинообразование с…

      Совершенно хрупкие материалы трещиностойки лишь при очень малых напряжениях. Большее сопротивление развитию трещин оказывают вязкие материалы. Чтобы замедлить процесс разрушения, необходимо стремиться к тому…

      …напряжений после малой пластической деформации. Сопротивление…

      Если при понижении темп-ры испытания предел текучести растет сильнее, чем сопротивление отрыва, то склонность к хрупкости и к разрушению путем отрыва увеличивается. У металлов отрыв происходит б. ч. после небольшой предшествующей пластич. деформации.

      Упругость материалов пластичность хрупкость

      Упругость – свойство материала деформироваться под нагрузкой и после снятия ее принимать первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором еще не наблюдается пластическая (остаточная) деформация, т. е. материал продолжает сохранять упругость, называется пределом упругости. К упругим материалам относятся резина, сталь, древесина.

      Упругость материалов обусловлена силами взаимодействия составляющих их атомов, которые в твердых телах при отсутствии нагрузки занимают равновесное положение. Пока вызванные нагрузкой отклонения межатомных расстояний и валентных углов (между прямыми, соединяющими данный атом с его соседями) от равновесных значений малы, они пропорциональны действующим между атомами силам подобно тому, как удлинение или сжатие пружины пропорционально приложенной силе. Поэтому материал можно представить как совокупность атомов-шариков, соединенных пружинами, ориентации которых фиксированы другими пружинами. Константы упругости этих пружин характеризуют модули упругости материала, а упругая деформация материала пропорциональна приложенному напряжению, т. е. определяется законом Гука, который является основой теории упругости и сопротивления материалов.

      Пластичность (от греческого пластикос – годный для лепки, податливый, пластичный) – свойство материала иод действием нагрузки изменять (без разрушения) форму и размеры и сохранять их в измененном виде после ее снятия. Пластичность, характеризующаяся остаточной деформацией,— свойство, противоположное упругости, которой соответствует упругая деформация. Пластичными материалами являются, например, глиняное тесто и нагретый битум.

      Для оценки величины пластичности материалов в твердом состоянии (преимущественно металлов) используют показатель относительного удлинения δ, % : δ = – 100, (здесь l и l1 – длина образца соответственно первоначальная и после испытания).

      Хрупкость – свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластической деформации. К хрупким материалам относятся природный камень, в том числе облицовочный, а также чугун, стекло, бетон, керамические материалы и т. п.

      Механические свойства

      Механические свойства характеризуют поведение материалов под действием нагрузки. В рамках данной статьи рассмотрим 5 основных механических свойств материалов: прочность, упругость, пластичность, хрупкость и твердость.

      Что такое Прочность?

      Прочностью называется способность разнообразных материалов без разрушения воспринимать напряжение под внешним воздействием различных сил. Прочность зависит не только от того, какой материал, но и имеет зависимость от типа состояния напряжения — например, это может быть сжатие, растяжение или изгиб. Также непосредственное влияние на прочность оказывают условия, при которых материал эксплуатируется — воздействия извне, температура окружающей среды.

      Испытания на прочность

      Существует понятие предела прочности, который является основной количественной характеристикой прочности и численно равен разрушающему напряжению для конкретного материала. Предел прочности для каждого материала определяется средним результатом серии испытаний, так как основные материалы, используемые в строительстве, характеризуются неоднородностью.

      Если происходит статическая нагрузка для выявления прочности проводится испытание образцов определенного стандарта (как правило речь идет об образцах, имеющих сечение круглой формы, реже прямоугольной), диаграмма таким образом отражает зависимость относительного удлинения от величины действующего на образец напряжения.
      Прочность материала различных конструкций обосновывается при сравнении тех напряжений, которые возникают в конструкции при внешнем воздействии, также с учетом таких показателей как пределы прочности и текучести.
      О так называемой усталости материала (в частности, металла) говорят если при большом числе циклически повторяющихся внешних напряжений разрушение происходит даже при напряжениях меньших чем предел прочности. В этом случае рассчитывается циклическая прочность, т.е. обоснование прочности материала, проводящееся с учетом нагрузки, которая меняется с определенным циклом.

      Упругость

      Если материал самопроизвольно восстанавливает форму, после того как внешняя сила прекращает действовать, то такое механическое свойство называется упругостью материала. Если после снятия внешней нагрузки, деформация полностью исчезает, то следует говорить об обратимой упругой деформации.

      От чего зависит упругость?

      Упругость материала непосредственно связана с силами взаимодействия, происходящими между отдельными атомами. В твёрдых телах при температуре равной абсолютному нулю и при отсутствии какого-либо внешнего воздействия атомы занимают положения, называемые равновесными. Потенциальная энергия тела увеличивается при воздействии внешнего напряжения, и атомы смещаются из равновесного положения. Соответственно, когда прекращается внешнее напряжение, конфигурация неравновесных атомов деформированного материала постепенно становится неустойчивой и возвращается в равновесное состояние. Помимо силы притяжения и отталкивания, которые действуют на каждый атом материала со стороны остальных, существуют и угловые силы, они непосредственно связаны с валентными углами, наблюдающимися между прямыми, которые соединяют атомы между собой. Естественно, это характерно исключительно для макроскопических тел и молекул, содержащих много атомов. Угловые силы уравновешиваются при равновесных значениях валентных углов. Когда говорят о количественной характеристике упругости материала, то используется модуль упругости, зависящий от напряжения воздействующего на материал и определяется производной зависимости напряжения от деформации, что применимо для области упругой деформации.

      Пластичность

      Пластичностью называется механическое свойство материалов под влиянием внешней нагрузки изменять форму и размер, а после того как нагрузка перестает действовать — сохранять ее в измененном виде.
      Пластичность является важным свойством, учитывающееся когда происходит выбор материала несущей конструкции, либо же определения технологии (методики) изготовления разнообразных изделий. Для конструкций важно сочетание высокой пластичности материала и большого показателя упругости. Эта комбинация свойств предотвращает внезапное разрушение материала. В целом пластичность в физике материалов противопоставляется как упругости, так и хрупкости — пластичный материал сохраняет форму, которую придают ему внешние воздействия.

      Пластичность — важное механическое свойство

      Изучение пластичности важно при прогнозировании долговечности и прочности какой-либо конструкции, так как пластичность зачастую предшествует разрушению и важно рассмотреть деформационные процессы, возникающие в материале. Измерение пластичности, являющейся важным свойством металлов, очень важно при обработке под давлением — ковке и прокатке. Это свойство металлов непосредственно зависит от тех условий, в которых происходит деформирование — температуры, давления и т.д. Пластичность металлов влияет на такие характеристики как удлинение (абсолютное и относительное) и сужение материала. При удлинении происходит увеличение длины образца под воздействием происходящего растяжения, а при сужении, соответственно, от растяжения образца происходит уменьшение площади поперечного сечения.

      Хрупкость относится к механическим свойствам материалов противоположным пластичности. Те процессы, которые повышают пластичность, соответственно, снижают хрупкость, и наоборот. Материалы, отличающиеся хрупкостью при статическом испытании разрушаются без пластической деформации. Это характерно, например, для стекла. Если при статическом испытании материал характеризуется пластичностью, но при динамическом испытании разрушается, то речь идет о так называемой ударной хрупкости. Причиной ударной хрупкости могут быть пределы текучести (то есть зависимость скорости деформации и сопротивления) и пределы прочности (изменение сопротивления разрушению). Хрупкое разрушение материала происходит если сопротивление деформации равно или больше сопротивления отрыву. Соответственно, пластичность материала уменьшается, если рост сопротивления деформации происходит быстрее роста сопротивления разрушению.

      Фактором, от которого непосредственно зависит хрупкое состояние материала является однородность напряженного состояния. Материал переходит от пластичности к хрупкости при неоднородном напряженном состоянии. Расчет сопротивления хрупкому разрушению является важным обоснованием прочности конструкции.

      Твёрдость

      Механическое свойство материала при внешнем воздействии не испытывать пластической деформации называется твёрдостью. В первую очередь оно зависит от механических характеристик материала, в частности структуры, модуля упругости, предела прочности и т.д. Количественную связь твердости от данных характеристик устанавливает общая физическая теория упругости.

      Методы, с помощью которых экспериментально устанавливают твердость бывают как статическими (например, в поверхность вдавливается твердый предмет или же она царапается), так и динамическими. К статическим методам также относятся измерения твёрдости по Бринеллю (вдавление шарика в поверхность), Виккерсу (вдавление алмазного наконечника) и Роквеллу (для материалов с высокой твердостью используется алмазный конус, с низкой — шарик из стали). Также к статическим методам относится склерометрия — царапание алмазной структурой в виде конуса, пирамиды, или же карандашом различной твердости — оценивается нагрузка, которую необходимо приложить, чтобы создать царапину, а также размеры созданной царапины.

      При динамических методах установления твердости материала благодаря ударной нагрузке наносится отпечаток шариком (по принципу маятника) и величина твердости характеризуется тем, как материал сопротивляется деформации от удара или же параметрами отскока шарика от поверхности, в том числе затуханию маятниковых колебаний.

      Прочность и твердость это разные понятия!

      Меня, как человека с материаловедческим образованием (материаловедение – наука о материалах, в которой изучаются изменения свойств материалов под действием некоторых факторов), раздражает, когда люди путают такие понятия как прочность и твердость! Это совершенно разные свойства, которые не имеют ничего общего!

      Твердость – свойство материала сопротивляться внедрению в него более твердого тела.

      Это означает, что чем больше у материала твердость, тем сложнее его проткнуть или оставить царапину.

      Прочность – свойство материала разрушаться под действием внешних сил.

      Это означает, что чем больше у материала прочность, тем сложнее его сломать или разорвать.

      Например, одним из самых твердых тел является алмаз.

      Но если из него сделать гвоздь и ударить молотком, то он сломается. А гвоздь из стали (самый обычный) – не сломается, так как он прочнее.

      Все знают такой инструмент как напильник.

      Он нужен для того, чтобы можно было “где-то что-то лишнее сточить” под действием силы трения. То есть он твердый, так как при своей работе (например стачивании шляпки гвоздя) его поверхность практически не стирается. Но если им начать забивать гвозди, да побольше и потолще, то он может расколоться. Так как он твердый, но при этом не прочный, а хрупкий.

      И наоборот, молоток предназначен для забивания гвоздей, при своей работе он не ломается, так как прочный. Но при этом не составит труда на его поверхности что-нибудь нацарапать.

      Таким образом, твердые материалы обычно не прочные, а хрупкие. А прочные материалы обычно не твердые, а мягкие.

      Хотя, в некоторых случаях необходимо сделать деталь прочную, но с твердой поверхностью (например шестеренка, которая не должна стираться при трении о другие шестеренки, но при этом ее зубцы не должны откалываться). И при специальной обработке удается достигнуть совокупности этих свойств, чтобы оно было прочное, но при этом его поверхность была еще и твердой.

      Тесты по теории сварки и резки металла

      Контрольный тест по основам теории сварки и резки металла

      Тема контрольной работы _ «Общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах», «Металлургические процессы при сварке»

      Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный.

      Вариант 1

  1. Как называется класс сварки, объединяющий виды сварки, которые производятся плавлением металла?

1. термический;

2. механический;

3. термомеханический.

  1. Определите, какие из перечисленных видов сварки относятся к термическому классу сварки:

1. контактная;

2. дуговая;

3. газовая.

  1. Дуговая сварка осуществляется под действием:

1. электрической дуги;

2. силы Р;

3. газового пламени.

  1. Сварной шов в ручной дуговой сварке защищается с помощью:

1. нет защиты;

2. обмазки;

3. флюса.

  1. Кто изобрел сварку угольным электродом?

1. Чернов

2. Петров

3. Бенардос

4. Славянов

6. Сварным швом называется:

1. участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации расплавленного металла сварочной ванны;

2. участок сварного соединения, образовавшийся в результате пластической деформации присадочного металла;

3. неразъемное соединение, выполненное сваркой;

4. участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации электрода.

7. Стыковым соединением называется:

1. соединение двух деталей, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте примыкания их кромок;

2. соединение, в котором кромки свариваемых деталей расположены параллельно одна над другой и наложены друг на друга;

3. соединение деталей, расположенных в одной плоскости или на одной поверхности;

4. соединение, в котором к поверхности одной детали примыкает под углом другая деталь, торец которой прилегает к сопрягаемой поверхности и приварен к ней.

8. Из нижеперечисленных процессов назовите химические процессы, происходящие в сварочной ванне:

1. электрические процессы;

2. загрязнение металла шва вредными примесями;

3. окисление металла шва;

4. раскисление металла шва;

5. ионизация воздуха;

6. рафинирование металла шва;

7. термоэлектронная эмиссия.

9. Степень механизации процесса ручной дуговой сварки:

1. ручная;

2. полуавтоматическая;

3. автоматическая

10. В какой зоне сварного шва часто возникают трещины?

1. зоне сплавления;

2. зоне термического влияния;

3. зоне металла шва.

Контрольный тест по основам теории сварки и резки металла

Тема контрольной работы _ «Общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах», «Металлургические процессы при сварке»

Каждый вопрос имеет один или несколько правильных ответов. Выберите верный.

Вариант 2

1. Как называется класс сварки, объединяющий виды сварки, которые осуществляются с использованием тепловой энергии и давления?

1. термический;

2. механический;

3. термомеханический.

2. Определите, какие из перечисленных видов сварки относятся к термическому классу сварки:

1. сварка взрывом;

2. автоматическая под флюсом;

3. газовая.

3. Дуговая сварка осуществляется под действием:

1. электрической дуги;

2. силы Р;

3. газового пламени.

4. Сварной шов в газовой сварке защищается с помощью:

1. газового пламени;

2. нет защиты;

3. обмазки.

5. Кто изобрел электрическую дугу?

1. Чернов

2. Петров

3. Бенардос

4. Славянов

6. Сварным соединением называется:

1. неразъемное соединение, выполненное пайкой;

2. разъемное соединение, выполненное сваркой;

3. неразъемное соединение;

4. неразъемное соединение, выполненное сваркой

7. Тавровым соединением называется:

1. соединение двух деталей, расположенных под углом друг к другу и сваренных в месте примыкания их кромок;

2. соединение, в котором кромки свариваемых деталей расположены параллельно одна над другой и наложены друг на друга;

3. соединение деталей, расположенных в одной плоскости или на одной поверхности;

4. соединение, в котором к поверхности одной детали примыкает под углом другая деталь, торец которой прилегает к сопрягаемой поверхности и приварен к ней.

8. Из нижеперечисленных процессов назовите химические процессы, происходящие в сварочной ванне:

1. окисление металла шва;

2. механические процессы;

3. раскисление металла шва;

4. легирование металла шва;

5. намагничивание;

6. загрязнение металла шва вредными примесями;

7. рафинирование металла шва.

9. Степень механизации процесса газовой сварки:

1. ручная;

2. полуавтоматическая;

3. автоматическая

10. В какой зоне металл наиболее хрупкий?

1. зоне сплавления;

2. зоне термического влияния;

3. зоне металла шва.

Контрольный тест по основам теории сварки и резки металла

Тема контрольной работы _ «Общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах», «Металлургические процессы при сварке»

Ключ с ответами

Вариант 1

Тесты

№ вопроса

Верный ответ

2, 3

2, 3, 4, 6,

Вариант 2

Тесты

№ вопроса

Верный ответ

2, 3

1, 3, 4, 6, 7

Контрольная работа №2 «Металлургические процессы при сварке»

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение Республики Крым

«Приморский профессиональный техникум»

Контрольная работа №2

Тема работы «Металлургические процессы при сварке»

Обучающийся гр.№_________ ___________________________________

Ф.И.О.

Вариант I

1. Из нижеперечисленных процессов назовите химические процессы, происходящие в сварочной ванне (1 балл):

а) электрические процессы;

б) загрязнение металла шва вредными примесями;

в) окисление металла шва;

г) раскисление металла шва;

д) ионизация воздуха;

е) рафинирование металла шва;

ж) термоэлектронная эмиссия.

2. Опишите процессы, происходящие в сварочной ванне, с помощь таблицы (2 балла).

Элемент,

взаимодействующий с металлом сварочной ванны

Способ попадания элемента в сварочную ванну

Что в

результате

образуется

К чему приводит взаимодействие элемента с металлом шва

Способы борьбы с элемент

Азот

Кислород

3. Сравните сварочные процессы и процессы металлургического производства, выберите ответ и заполните таблицу (1 балл).

№1. Температура, действующая на металл:

а) 6000—8000°С;

б) 2000°С.

№2. Объем расплавленного металла:

а) 250 м3;

б) 3 см3.

№3. Скорость протекания химических реакций:

а) 2—3 мин;

б) 12 ч.

№4. Законченность химических реакций:

а) не заканчиваются;

б) заканчиваются.

№5. Качество полученного металла

а) хорошее;

б) намного хуже.

Номер вопроса

№1

№2

№3

№4

№5

Сварочное

производство

Металлургическое

производство

4. Вставьте пропущенное слово в предложение (2 балл).

Кристаллизацией называется процесс образования ____________ из ____________ металла при переходе его из ______________ состояния в _________________.

5. Назовите участки сварного шва 1, 2, 3, 4 на рисунке (1балл).

6. Ответьте на вопросы (2 балла).

а. В какой зоне сварного шва часто возникают трещины?

б. В какой зоне металл наиболее хрупкий?

7. Закончите предложения (2 балла).

б. Зона сварного соединения, зерна в которой отличаются по форме от зерен металла шва, называется _____________________________________________.

Критерии оценивания.

11 — 5 баллов. 10_9 — 4 балла. 8 – 3 балла.

Кол.-во баллов _______. Оценка______. Преподаватель __________ Кварацхелия Г.В.

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение Республики Крым

«Приморский профессиональный техникум»

Контрольная работа №2

Тема работы «Металлургические процессы при сварке»

Обучающийся гр.№_________ ___________________________________

Ф.И.О.

Вариант II

1. Из нижеперечисленных процессов назовите химические процессы, происходящие в сварочной ванне (1 балл):

а) окисление металла шва;

б) механические процессы;

в) раскисление металла шва;

г) легирование металла шва;

д) намагничивание;

е) загрязнение металла шва вредными примесями;

ж) рафинирование шва.

2. Опишите процессы, происходящие в сварочной ванне, с помощью таблицы (2 балла).

Элемент,

взаимодействующий с металлом сварочной ванны

Способ попадания элемента в сварочную ванну

Что в

результате

образуется

К чему приводит взаимодействие элемента с металлом шва

Способы борьбы с элемент

Водород

Фосфор

3. Укажите различия между процессами, происходящими при плавлении металла в сварочном и металлургическом производства в таблицу (1 балл).

Различия

Сварочное производство

Металлургическое производство

Объем расплавленного металла

Температура, действующая на металл

Законченность химических реакций

Скорость протекания химических реакций

Качество полученного металла

4. Вставьте пропущенные слова в предложение (2 балла).

5. Обозначьте на рисунке зоны сварного шва (1 балл):

1 — металл шва;

2 — зона сплавления;

3 — зона термического влияния;

4 — основной металл.

6. Закончите предложение (2 балла).

7. Ответьте на вопросы (2 балла).

а. В какой зоне сварного соединения металл состоит из основного и присадочного металла?

б. В какой зоне сварного соединения возникают несплавления раз­нородных металлов?

Критерии оценивания.

11 — 5 баллов. 10_9 — 4 балла. 8 – 3 балла.

Кол.-во баллов _______. Оценка______. Преподаватель __________ Кварацхелия Г.В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *