Свойства материалов

Согласно международному стандарту ИСО 8402, качество материала – это совокупная характеристика его свойств, показывающая способность материала удовлетворять существующие и предполагаемые требования (потребности). Исходными показателями качества являются значения его свойств.

Свойство материала – это объективная особенность, проявляющаяся при создании, эксплуатации или потреблении материала. Каждый конкретный вид материала имеет множество разных свойств, совокупность которых позволяет отличить данный материал от других. Количественно свойство выражается в виде характеристики, определяемой способом и условиями испытания материала (изделия). Уровень значений любой характеристики является следствием внутреннего строения материала и строения его поверхности.

Все свойства материалов можно разделить на простые и сложные. Примером сложного свойства является прочность. Она обусловлена такими проявлениями, как силовое сопротивление разрыву, изгибу, кручению, статическому или циклическим нагружениям и т. д. К числу простых свойств можно отнести твердость, износостойкость, теплостойкость и др. Качественная или количественная характеристика любых свойств или состояний изделий называется признаком.

К качественным признакам относятся форма или профиль материала, наличие на поверхности защитного или декоративного покрытия и др.

Количественный признак материала является его параметром, характеризующим одно из свойств или состояний, и относится к единичным показателям качества. Единичными показателями являются показатели назначения материала, надежности, технологичности, стандартизации, унификации, некоторые эргономические, эстетические, патентно-правовые, а также технико-экономические показатели.

Важнейшими показателями качества материалов являются показатели состава, структуры и физико-химических свойств.

Надежность материала – свойство материала выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение гарантированного промежутка времени. Сохраняемость – свойство материала сохранять эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации (например, средний срок сохранности). Долговечность – свойство материала длительное время сохранять работоспособность до перехода в предельное состояние в процессе эксплуатации изделия. Предельное состояние материала определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации или обусловлено снижением эффективности либо требованиями безопасности и оговаривается в технической документации. Показателями долговечности могут служить, например, характеристики длительной прочности, износостойкости и другие временные параметры работоспособности материалов.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию (разрушение поверхности из-за отделения частиц) в условиях трения. Она оценивается величиной, обратной скорости изнашивания и определяется при испытаниях на трение. С течением времени в процессе эксплуатации или при хранении происходит необратимое изменение строения материалов, что приводит к ухудшению потребительских свойств изделий: снижается прочность и эластичность полимеров, повышается хрупкость и пр. Изменение строения и свойств материалов во времени называют старением.

Технологичность материала оценивается разными единичными и комплексными показателями, например, простотой изготовления изделий из данного материала, трудоемкостью, восстанавливаемостью, фондоемкостью, себестоимостью обработки и др.

Показателями стандартизациииунификации используемых в производстве материалов являются коэффициенты: использования стандартизованных материалов, унификации (повторяемости), применимости, серийности при изготовлении, экономической эффективности стандартизации.

Некоторые материалы обладают уникальными свойствами, которые определяют специфическую область их использования (лазерное вещество, полупроводники, мембраны, биоактивные вещества и т. д.). Появление материалов с уникальными свойствами обычно сопровождается мощным подъемом в технике и технологии. Например, материалы с так называемым эффектом «памяти формы» получили название интеллектуальных: они способны запоминать и восстанавливать ту форму, которая была у них прежде.

Эргономическиепоказатели определяются экологическими, гигиеническими и физиологическими воздействиями материалов на человека. Безопасность материала – важнейший эргономический показатель.

Эстетические показатели наиболее важны для отделочных и упаковочных материалов. Они включают гармоничность, выразительность, оригинальность внешнего вида, а также соответствие окружающей среде, стилю и т. п.

Патентно-правовые показатели качества материала характеризуют его патентную чистоту и конкурентоспособность на мировом рынке.

Показатели экономичности материала определяют величину затрат, направленных на повышение его качества: себестоимость, прибыль от реализации, цена, рентабельность производства материала и др.

Показатель качества материала, по которому принимается решение оценивать его качество, называется определяющим.

Свойства материалов определяют область их использования и при заданном химическом составе зависят от структуры и внешнего воздействия.

Наиболее часто производителей в первую очередь интересуют механические и физико-химические свойства материалов.