Mezi hlavní mechanické vlastnosti patří pevnost, tažnost, tvrdost, rázová houževnatost a elasticita. Většina ukazatelů mechanických vlastností se stanovuje experimentálně protahováním standardních vzorků na zkušebních strojích.
Trvanlivost – schopnost kovu odolávat destrukci při vystavení vnějším silám.
Plastický – schopnost kovu nevratně změnit svůj tvar a velikost vlivem vnějších a vnitřních sil bez destrukce.
Tvrdost – schopnost kovu odolávat pronikání tvrdšího tělesa do něj. Tvrdost se zjišťuje pomocí tvrdoměrů zavedením kalené ocelové kuličky do kovu (na přístroji Brinell) nebo zavedením diamantové pyramidy do dobře připraveného povrchu vzorku (na přístroji Rockwell). Čím menší je velikost vtisku, tím větší je tvrdost testovaného kovu. Například uhlíková ocel má před kalením tvrdost 100. . . 150 HB (Brinell) a po vytvrzení – 500. . . 600 NV.
rázová houževnatost – schopnost kovu odolávat rázovému zatížení. Toto množství, označené COP (J/cm 2 nebo kgf • m/cm), určeno poměrem mechanické práce Ah vynaložené na zničení vzorku při nárazovém ohýbání na plochu průřezu vzorku.
Pružnost – schopnost kovu obnovit svůj tvar a objem po odeznění vnějších sil. Tato veličina je charakterizována modulem pružnosti Е (MPa nebo kgf/mm 2 ), což se rovná poměru napětí a to elastickou deformaci, kterou způsobuje. Oceli a slitiny pro výrobu pružin a listových pružin musí mít vysokou elasticitu.
Mechanické vlastnosti kovů
Mechanickými vlastnostmi se rozumí vlastnosti, které určují chování kovu (nebo jiného materiálu) pod vlivem působících vnějších mechanických sil. Mechanické vlastnosti obvykle zahrnují odolnost kovu (slitiny) vůči deformaci (pevnost) a odolnost proti lomu (duktilita, houževnatost a schopnost kovu nezřítit se v přítomnosti trhlin).
Výsledkem mechanických zkoušek jsou číselné hodnoty mechanických vlastností, tedy hodnoty napětí nebo deformace, při kterých dochází ke změnám fyzikálních a mechanických stavů materiálu.
Oceňování majetku
Při posuzování mechanických vlastností kovových materiálů se rozlišuje několik skupin kritérií.
- Kritéria určená bez ohledu na konstrukční prvky a povahu služby produktů. Tato kritéria se zjišťují standardními zkouškami hladkých vzorků na tah, tlak, ohyb, tvrdost (statické zkoušky) nebo rázový ohyb vzorků s vrubem (dynamické zkoušky).
- Pevnostní a plastické vlastnosti zjištěné při statických zkouškách na hladkých vzorcích jsou sice důležité (jsou zahrnuty ve výpočtových vzorcích), ale v mnoha případech necharakterizují pevnost těchto materiálů v reálných provozních podmínkách strojních součástí a konstrukcí. Lze je použít pouze pro omezený počet výrobků jednoduchého tvaru pracujících za podmínek statického zatížení při teplotách blízkých normálu.
- Kritéria pro posouzení strukturální pevnosti materiálu, která jsou v největší korelaci s provozními vlastnostmi daného výrobku a charakterizují vlastnosti materiálu za provozních podmínek.
Konstrukční pevnost kovů
Kritéria pro strukturální pevnost kovových materiálů lze rozdělit do dvou skupin:
- kritéria, která určují spolehlivost kovových materiálů proti náhlé destrukci (lomová houževnatost, práce absorbovaná při šíření trhliny, životnost atd.). Tyto techniky využívající základní principy lomové mechaniky jsou založeny na statických nebo dynamických zkouškách vzorků s ostrými trhlinami, které se vyskytují v reálných strojních částech a konstrukcích za provozních podmínek (zářezy, průchozí otvory, nekovové vměstky, mikrodutiny atd.). ). Trhliny a mikro-diskontinuity značně mění chování kovu při zatížení, protože jsou koncentrátory napětí;
- kritéria, která určují trvanlivost výrobků (odolnost proti únavě, odolnost proti opotřebení, odolnost proti korozi atd.).
Hodnotící kritéria
Kritéria pro posouzení pevnosti konstrukce jako celku (konstrukční pevnost), stanovená při zkušebních, plnohodnotných a provozních zkouškách. Tyto zkoušky odhalují vliv na pevnost a životnost konstrukce takových faktorů, jako je rozložení a velikost zbytkových napětí, vady ve výrobní technologii a designu kovových výrobků atd.
Pro řešení praktických problémů v metalurgii je nutné stanovit jak standardní mechanické vlastnosti, tak kritéria pro strukturální pevnost.
mechanický vlastnosti charakterizují schopnost kovů a slitin odolávat působení vnějších sil – statistických a dynamických, tahových, tlakových, ohybových, krouticích, které způsobují různé druhy deformací.
Hlavními mechanickými vlastnostmi kovů jsou rázová houževnatost, houževnatost, pevnost, tvrdost, tažnost, křehkost, odolnost atd.
Mechanické vlastnosti kovů se zjišťují při statistickém a dynamickém zatěžování.
síla je schopnost kovů odolávat ničivým účinkům vnějších sil. Podle směru působení sil se rozlišuje pevnost v tahu, v tlaku, v ohybu atd. Mez kluzu je vlastnost kovu odolávat deformaci. Čím vyšší je pevnost kovu, tím menší jsou rozměry výrobku a spotřeba kovu na výrobek.
Tvrdost хcharakterizuje vlastnost kovu odolávat vtlačení jiného, tvrdšího tělesa do něj Kovy a slitiny s vysokou tvrdostí se používají k výrobě řezných nástrojů a různých dílů podléhajících silnému opotřebení.
Viskozita – vlastnost materiálu absorbovat energii vnějších sil v důsledku plastické deformace.
pružnost je vlastnost kovů a slitin obnovit svůj tvar a velikost po odeznění vnější síly. Pružnost je důležitá pro materiály, které se používají k výrobě pružin, pružin, mostních vazníků atd.
Plastický charakterizuje vlastnost kovů měnit svůj tvar a velikost pod vlivem vnějších sil, aniž by se zhroutily. Plasticita je vyjádřena relativním prodloužením a kontrakcí stanovenými během protahování standardních vzorků.
Křehkost – to je vlastnost kovů a slitin, že se vlivem vnějších sil zhroutí bez dostatečné deformace.
Vytrvalost je vlastnost kovu odolávat působení opakovaných zatížení různé velikosti a směru. Pro výrobu klikových hřídelí a ojnic motorů, dílů parních strojů atd. se používají materiály s velkou odolností.
Kroucení charakterizuje odolnost kovů vůči působení krouticího momentu.
Technologické vlastnosti kovů.
Technologické vlastnosti určují schopnost kovů a slitin podstoupit různé druhy zpracování. Význam technologických vlastností kovů při studiu vlivu různých způsobů výroby výrobků na jejich vlastnosti. Hlavní technologické vlastnosti jsou kujnost, svařitelnost, kalitelnost, tekutost atd.
Kujnost – schopnost kovů a slitin podrobit se různým typům tlakového zpracování (válcování, tažení, kování, lisování) bez poškození. Kujnost se vyznačuje tažností a odolností proti deformaci.
Svařitelnost -sschopnost kovů a slitin vytvářet pevné svarové spoje, které mají stejné vlastnosti jako svařované kovy. Dobře se dají svařovat nízkouhlíkové a nízkolegované oceli, uspokojivě lze svařovat středně uhlíkové a středně legované oceli. Nízká svařitelnost vysokolegovaných ocelí a litin vyžaduje použití speciálních svařovacích materiálů, předehřev, tepelné zpracování atd. , což zvyšuje cenu procesu a snižuje kvalitu svarových spojů.
Kalitelnostь vyznačující se schopností kovu nebo slitiny vytvrdit do určité hloubky. Při nízké prokalitelnosti není pevnost materiálu v průřezu stejná, což vede ke snížení životnosti strojních součástí a mechanismů.
Tekutost tekutiny se nazývá schopnost kovů a slitin v roztaveném stavu dobře vyplnit dutinu licí formy a přesně reprodukovat obrysy odlitku. Vysoká tekutost materiálu zajišťuje výrobu vysoce kvalitních a hustých odlitků, redukci plynových a smršťovacích dutin v nich atd.
Obrobitelnost určuje schopnost kovů a slitin opracovat řeznými nástroji. Pokud má kov dobrou obrobitelnost řezáním, řezný nástroj snadno a rychle odebere přídavek na zpracování, výsledný díl má potřebnou přesnost a povrchovou úpravu, zatímco při špatné obrobitelnosti řezáním se snižuje životnost nástroje, zvyšují se náklady na energii a práci.
Všechny oceli lze rozdělit na uhlíkové a legované. Uhlíkové oceli jsou hlavním konstrukčním materiálem používaným v průmyslu, tyto oceli jsou jednodušší na výrobu a mnohem levnější než oceli legované. Vlastnosti uhlíkových ocelí jsou dány množstvím uhlíku a obsahem nečistot, které interagují jak se železem, tak s uhlíkem. Mechanické vlastnosti uhlíkových ocelí závisí především na obsahu uhlíku. S rostoucím obsahem uhlíku se zvyšuje pevnost a tvrdost a snižuje se tažnost. Kromě uhlíku ocel nutně obsahuje další prvky, jejichž přítomnost je způsobena různými důvody. Existují nečistoty – trvalé, skryté, náhodné a speciální (dopované).
Trvalé nečistoty jsou křemík, mangan, fosfor a síra. Mangan a křemík jsou zaváděny do oceli během procesu tavení za účelem dezoxidace. Síra je škodlivá nečistota a dostává se do oceli se surovinami. Obsah síry v oceli je povolen maximálně 0,06 %. Fosfor se s litinou dostává i do oceli, je tedy i škodlivou nečistotou. Jeho obsah v ocelích je povolen do 0,05 %. Čím více uhlíku je v oceli, tím silnější je vliv fosforu na její křehkost. Obsah fosforu a síry v oceli závisí na způsobu jejího tavení. Křemík do 0.5 %, mangan do 0.8 %.
Skryté nečistoty jsou plyny: dusík, kyslík, vodík. Do oceli se dostávají plyny při jejím tavení, plyny i ve velmi malých množstvích značně zhoršují plastické vlastnosti oceli. Jejich obsah je povolen do 0.001 %. V důsledku evakuace oceli se jejich obsah snižuje a vlastnosti oceli se zvyšují.
Náhodné nečistoty – mohou být jakékoli kovové prvky, které se dostanou při tavení oceli. Obsah těchto prvků je pod limity, když jsou specificky zavedeny. Pokud neovlivňují kvalitu oceli, pak se ze složení oceli neodstraňují.
Speciální nečistoty jsou prvky speciálně zaváděné do oceli pro získání jakýchkoli specifikovaných vlastností. Takové prvky se nazývají legující prvky. A ty, které je obsahují, se staly legovanými.
Ocel je legována, pokud je obsah legujících prvků 1 % nebo více.
Oceli se klasifikují podle následujících kritérií: způsob výroby, stupeň dezoxidace, chemické složení, účel, kvalita a struktura.
