Классификация металлических конструкционных

1 2 3 4

Утверждаю

Ректор университета

____________О.Н. Федонин

«___»___________ 2017 г.

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Методические указания

К выполнению лабораторной работы № 1

Для студентов очной и заочной формы обучения

Всех направлений подготовки

Издание 3-е, исправленное и дополненное

Брянск 2017

УДК 621.914.04

Технология конструкционных материалов. Металлические конструкционные материал, определение их механических свойств: методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки. - 3-е изд. испр. и доп. - Брянск: БГТУ, 2017. - 21 с. Методические указания публикуются в авторской редакции.

Разработал: Е.В. Ковалева

канд. техн. наук, доц.

Рекомендовано кафедрой "Триботехническое материаловедение и технологии материалов" БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17г.)

Печатается по изданию: Технологические процессы машиностроительного производства. Технология конструкционных материалов. Металлические конструкционные материал, определение их механических свойств: методические указания к выполнению лабораторной работы № 1 для студентов всех форм обучения и специальностей. - Брянск: БГТУ, 2008.

Методические указания публикуются в авторской редакции.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы - изучение классификаций металлических конструкционных материалов, обозначения марок конструкционных материалов, нашедших наибольшее применение в машиностроении, их основных свойств.

Задачами работы являются:

1. Освоение основных понятий и определений, относящихся к конструкционным материалам.

2. Изучение видов классификаций по разным признакам.

3. Изучение особенностей в обозначении марок сплавов одинакового химического состава, отличающихся по технологическому исполнению и качеству.

4. Получение практических навыков определения твердости основных видов металлических конструкционных материалов, их прочностных и пластических свойств.

Лабораторная работа является практической частью раздела "Конструкционные материалы, их классификация и свойства" дисциплин "Технология конструкционных материалов" и «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Лабораторная работа предусматривает самостоятельное выполнение каждым студентом индивидуального задания.

Продолжительность работы - 2 часа.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

Конструкционные материалы - это металлические, неметаллические и композиционные материалы, обладающие комплексом свойств, позволяющих использовать их для изготовления деталей машин, механизмов и сооружений.

Основные свойства металлических конструкционных

Материалов

При выборе материалов для деталей машин конструктор прежде всего учитывает условия их эксплуатации, заданный ресурс времени безотказной работы, технологичность материала и экономическую целесообразность применения. В зависимости от этого конструктор подбирает материал с учетом его механических, физических, химических, технологических и эксплуатационных свойств.

К основным механическим свойствам относятся прочность, пластичность, вязкость, упругость, твердость, хрупкость.

Прочность - способность материала сопротивляться пластической деформации и разрушению под действием внешних нагрузок.

Пластичность - способность материала необратимо изменять форму и размеры без разрушения в следствии пластической деформации.

Деформация - изменение формы и размеров тела под действием внешних сил или в результате процессов, протекающих в самом теле.

Вязкость - способность материала, пластически деформируясь, необратимо поглощать энергию внешних сил. Кроме понятия вязкости в технике и науке используют понятие вязкость разрушения.

Упругость - способность материала восстанавливать форму и размеры тела после снятия нагрузки, вызвавшей деформацию. От упругости зависит жесткость конструкции - способность сопротивляться деформации.

Твердость - способность материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого тела, не получающего остаточной деформации при местном контактном воздействии.

Хрупкость - способность материала разрушаться под воздействием внешних сил без видимой пластической деформации.

Физические свойства - это свойства материала, зависящие от внутреннего строения вещества, его атомно-электронной структуры. К физическим свойствам относятся плотность, тепло и электропроводность, коэффициент линейного разрушения, теплоемкость, температура плавления.

Химические свойства материала зависят от химического состава вещества и атомно-электронного строения. Они проявляются в его способности к химическому взаимодействию с окружающей средой, в возможности образования химических соединений, химических превращений в зоне контакта сочлененных пар или на поверхности изделия при взаимодействии с агрессивной средой. В результате такого взаимодействия происходит поверхностное окисление металла, насыщение его газами, образование ржавчины и т.п.

Технологические свойства - это свойства материала поддаваться различным способам горячей и холодной обработки. К технологическим свойствам относят деформируемость (ковкость), свариваемость, обрабатываемость режущим инструментом, склонность к термической обработке, литейные свойства. Эти свойства материала позволяют производить формоизменяющую обработку, получать заготовки, а из заготовок - детали машин. Технологические свойства определяются способностью материала заготовки воспринимать воздействие различных методов горячей и холодной обработки с целью формоизменения заготовки или достижения требуемого комплекса свойств.

Ковкость – технологическое свойство металла подвергаться деформированию в горячем или холодном состоянии при наименьшем сопротивлении и принимать требуемую форму, под внешним воздействием не разрушаясь.

Свариваемость – способность металлов и сплавов образовывать неразъемное соединение (сварочный шов) с другими сплавами и материалами, обладающее требуемым уровнем прочностных и эксплуатационных свойств.

Обработка резанием – способность металлов и сплавов в отделении поверхностных слоев материала в виде стружки под воздействием режущего инструмента. Критериями обрабатываемости являются режимы резания и качество (шероховатость) обработанной поверхности.

Термическая обработка – способность сплавов изменять свою структуру под влиянием различных воздействий (тепло, давление, излучения и поля различной природы) с приобретением требуемого комплекса свойств.

Литейные свойства – определяются способностью материала:

– обладать в расплавленном состоянии технологической жидкотекучестью или способностью заполнять литейную форму и воспроизводить требуемую геометрию и форму литой заготовки (отливки);

– обладать минимальной склонности к ликвации (неоднородное химическое и структурное состояние сплава) в процессе кристаллизации;

– обладать минимальной объемной и (или) линейной усадкой при затвердевании отливки (слитка).

Полная объемная усадка ε_v включает объемную усадку в жидком состоянии ε_v_ж, объемную усадку при затвердевании ε_v_з, и объемную усадку в твердом состоянии ε_v_т

ε_v = ε_v_ж + ε_v_з+ ε_v_т. (1)

Эксплуатационные (служебные) свойства - это свойства материала, которые проявляются при эксплуатации изделия в различных условиях работы. К эксплуатационным свойствам относят износостойкость, коррозионную стойкость, хладостойкость, жаропрочность, жаростойкость, антифрикционность и т.п.

Классификация металлических конструкционных

Материалов

Классифицируют металлические конструкционные материалы по различным признакам: по технологическому исполнению, по основным эксплуатационным характеристикам и назначению, по виду сплава и т.п. На первом этапе изучения металлов и сплавов важно уметь определить по марке, к какой группе сплавов они относятся и в каком виде поступают и используются (прокат, отливки и т.п.).

По технологическому исполнению металлические конструкционные материалы подразделяют на деформируемые, литейные и спеченные, что находит отражение в обозначении их марок.