Metalliset materiaalit tarkoittavat metallielementtejä tai materiaaleja, joilla on metallisia ominaisuuksia ja jotka koostuvat pääasiassa metallielementeistä. Mukaan lukien puhtaat metallit, seokset, metallimateriaalien intermetalliset yhdisteet ja erikoismetallimateriaalit jne. (Huomaa: metallioksidit (kuten alumiinioksidi) eivät ole metallimateriaaleja.)
merkitys
Ihmisen sivilisaation kehitys ja sosiaalinen kehitys liittyvät läheisesti metallimateriaaleihin. Kivikautta seuranneille pronssikaudelle ja rautakaudelle oli ominaista metallimateriaalien käyttö. Nykyaikana monenlaisista metallimateriaaleista on tullut tärkeä aineellinen perusta ihmisyhteiskunnan kehitykselle.
tyyppi
Metallimateriaalit jaetaan yleensä rautametalleihin, ei-rautametalleihin ja erikoismetallimateriaaleihin.
(1) Rautametalleja, jotka tunnetaan myös teräsmateriaaleina, ovat teollinen puhdas rauta, joka sisältää yli 90 % rautaa, valurauta, joka sisältää 2 % -4 % hiiltä, hiiliteräs, joka sisältää alle 2 % hiiltä, sekä rakenneteräs ja ruostumaton teräs. terästä eri tarkoituksiin. , lämmönkestävä teräs, korkean lämpötilan seos, ruostumaton teräs, tarkkuusseos jne. Yleisiin rautametalliin kuuluvat myös kromi, mangaani ja niiden seokset.
(2) Ei-rautametallilla tarkoitetaan kaikkia metalleja ja niiden seoksia paitsi rautaa, kromia ja mangaania, jotka yleensä jaetaan kevytmetalleihin, raskasmetalleihin, jalometalleihin, puolimetalleihin, harvinaisiin metalleihin ja harvinaisiin maametalleihin. Ei-rautametalliseosten lujuus ja kovuus ovat yleensä korkeampia kuin puhtaiden metallien, ja niillä on suurempi vastus ja pienempi lämpötilavastuskerroin.
(3) Erikoismetallimateriaalit, mukaan lukien rakennemetallimateriaalit ja toiminnalliset metallimateriaalit eri tarkoituksiin. Niiden joukossa ovat amorfiset metallimateriaalit, jotka on saatu nopeilla kondensaatioprosesseilla, sekä kvasikiteiset, mikrokiteiset ja nanokiteiset metallimateriaalit; on myös metalliseoksia, joilla on erikoistoimintoja, kuten varkain, vedynkestävyys, suprajohtavuus, muotomuisti, kulutuskestävyys sekä tärinänvaimennus ja vaimennus. ja metallimatriisikomposiitit jne.
suorituskykyä
Yleensä jaetaan kahteen luokkaan: prosessin suorituskyky ja käyttösuorituskyky. Ns. prosessin suorituskyky tarkoittaa metallimateriaalien suorituskykyä tietyissä kylmä- ja kuumakäsittelyolosuhteissa mekaanisten osien valmistusprosessin aikana. Metallimateriaalien prosessin suorituskyvyn laatu määrää sen sopeutuvuuden käsittelyyn ja muovaukseen valmistusprosessin aikana. Erilaisista käsittelyolosuhteista johtuen myös vaaditut prosessiominaisuudet ovat erilaisia, kuten valukyky, hitsattavuus, muokattavuus, lämpökäsittelyn suorituskyky, leikkausprosessoitavuus jne.
Ns. suorituskyvyllä tarkoitetaan metallimateriaalien suorituskykyä mekaanisten osien käyttöolosuhteissa, joka sisältää mekaaniset ominaisuudet, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet jne. Metallimateriaalien suorituskyky määrää sen käyttöalueen ja käyttöiän. Koneteollisuudessa yleismekaanisia osia käytetään normaaleissa lämpötiloissa, normaaleissa paineissa ja erittäin syövyttävissä väliaineissa, ja jokainen mekaaninen osa kestää käytön aikana eri kuormituksia. Metallimateriaalien kykyä vastustaa vaurioita kuormituksessa kutsutaan mekaanisiksi ominaisuuksiksi (aikaisemmin sitä kutsuttiin myös mekaanisiksi ominaisuuksiksi). Metallimateriaalien mekaaniset ominaisuudet ovat osien suunnittelun ja materiaalivalinnan pääasiallinen perusta. Ulkoisen kuormituksen luonteesta (kuten jännitys, puristus, vääntö, isku, syklinen kuormitus jne.) riippuen myös metallimateriaaleille vaadittavat mekaaniset ominaisuudet ovat erilaisia. Yleisesti käytettyjä mekaanisia ominaisuuksia ovat: lujuus, plastisuus, kovuus, iskunkestävyys, moninkertainen iskunkestävyys ja väsymisraja.
Metallimateriaalin ominaisuudet
Vol.1
väsymys
Monet mekaaniset osat ja tekniset komponentit ovat alttiina vaihteleville kuormituksille. Vaihtelevien kuormien vaikutuksesta, vaikka jännitystaso on pienempi kuin materiaalin myötöraja, tapahtuu äkillistä haurasmurtumista toistuvien jännitysjaksojen jälkeen pitkään. Tätä ilmiötä kutsutaan metallimateriaalien väsymykseksi. Metallimateriaalien väsymismurtuman ominaisuudet ovat:
(1) Kuormitusjännitys on vaihteleva;
(2) Kuorma vaikuttaa pitkään;
(3) Murtuma tapahtuu välittömästi;
(4) Olipa kyseessä muovimateriaali tai hauras materiaali, se on hauras väsymismurtumavyöhykkeellä. Siksi väsymysmurtuma on tekniikan yleisin ja vaarallisin murtuman muoto.
Metallimateriaalien väsymisilmiöt voidaan jakaa seuraaviin tyyppeihin eri olosuhteiden mukaan:
#1
korkea syklin väsymys
Se viittaa väsymiseen, jonka jännitysjaksoluku on yli 100, 000 alhaisen jännityksen olosuhteissa (työjännitys on pienempi kuin materiaalin myötöraja tai jopa pienempi kuin elastisuusraja). Se on yleisin väsymysvaurion tyyppi. Korkean syklin väsymystä kutsutaan yleisesti väsymykseksi.
#2
alhainen syklin väsymys
Se viittaa väsymiseen suuressa jännityksessä (käyttöjännitys on lähellä materiaalin myötörajaa) tai suurissa jännitysolosuhteissa, ja jännitysjaksojen lukumäärä on alle 10,000 - 100,000. Koska vaihtuvalla muovivenyllä on suuri rooli tässä väsymisvauriossa, sitä kutsutaan myös muoviväsymykseksi tai venymäväsymykseksi.
#3
Lämpöväsymys
Se viittaa väsymysvaurioon, joka aiheutuu lämpötilan muutosten aiheuttamasta toistuvasta lämpörasituksen vaikutuksesta.
#4
korroosioväsymys
Se viittaa väsymisvaurioihin, joita koneen komponentit aiheuttavat vaihtelevien kuormien ja syövyttävien väliaineiden (kuten hapot, emäkset, merivesi, reaktiiviset kaasut jne.) yhteisvaikutuksessa.
#5
kontaktiväsymys
Tämä viittaa koneen osien kosketuspintaan. Toistuvan kosketusjännityksen vaikutuksesta syntyy kuoppia ja kuoriutumista tai pinnan murskaamista ja kuoriutumista, mikä johtaa koneen osien rikkoutumiseen ja vaurioitumiseen.
Vol.2
Plastisuus
Plastisuus viittaa metallimateriaalin kykyyn tuottaa pysyvää muodonmuutosta (plastista muodonmuutosta) ilman, että se tuhoutuu ulkoisten kuormitusvoimien vaikutuksesta. Kun metallimateriaalia venytetään, sen pituus ja poikkipinta-ala muuttuvat. Siksi metallin plastisuus voidaan mitata kahdella indikaattorilla: pituuden venymä (venymä) ja poikkileikkauksen kutistuminen (pinta-alan kutistuminen).
Mitä suurempi metallimateriaalin venymä ja pintakutistuminen on, sitä parempi on materiaalin plastisuus, eli materiaali kestää suuria plastisia muodonmuutoksia vahingoittumatta. Yleensä metallimateriaaleja, joiden venymä on yli 5 %, kutsutaan muovimateriaaleiksi (kuten vähähiilinen teräs jne.), kun taas metallimateriaaleja, joiden venymä on alle 5 %, kutsutaan hauraiksi materiaaleiksi (kuten harmaavalurauta jne.). . Hyvän plastisuuden omaava materiaali voi aiheuttaa plastisia muodonmuutoksia laajalla makroskooppisella alueella, ja samalla metallimateriaalia voidaan vahvistaa plastisen muodonmuutoksen avulla, mikä parantaa materiaalin lujuutta ja varmistaa osien turvallisen käytön. Lisäksi materiaalit, joilla on hyvä plastisuus, voivat läpikäydä sujuvasti tiettyjä muovausprosesseja, kuten leimaus, kylmätaivutus, kylmäveto, oikaisu jne. Siksi valittaessa metallimateriaaleja mekaanisiin osiin niiden on täytettävä tietyt plastisuusindikaattorit.
Vol.3
Kestävyys
Rakennusmetallien korroosion päämuodot:
(1) Tasainen korroosio. Korroosio metallipinnalla aiheuttaa poikkileikkauksen tasaisen ohenemisen. Siksi vuotuista keskimääräistä paksuushäviön arvoa käytetään usein korroosion suorituskyvyn (korroosionopeuden) indikaattorina. Teräs syövyttää yleensä tasaisesti ilmakehässä.
(2) Luolakorroosio. Metalli syöpyy paikoissa ja muodostaa syviä kuoppia. Pistekorroosion esiintyminen liittyy metallin luonteeseen ja väliaineeseen, jossa se sijaitsee. Pistekorroosiota voi esiintyä kloorisuoloja sisältävissä väliaineissa. Suuria reiän syvyyttä käytetään usein pistekorroosion arviointiindeksinä. Putkilinjojen korroosio johtuu pääosin pistekorroosiosta.
(3) Galvaaninen korroosio. Erilaisten potentiaalien aiheuttama korroosio eri metallien kosketuspisteissä.
(4) Rakokorroosio. Paikallista korroosiota esiintyy usein metallipinnoilla rakoissa tai muissa piilossa olevissa paikoissa johtuen eroista väliaineen koostumuksessa ja pitoisuudessa eri osien välillä.
(5) Jännityskorroosio. Syövyttävän väliaineen ja suuren vetojännityksen yhteisvaikutuksessa metallipinta syöpyy ja laajenee sisäänpäin mikrohalkeamiksi, mikä usein johtaa äkilliseen rikkoutumiseen. Tämä vika voi tapahtua betonissa olevissa erittäin lujissa terästankoissa (langoissa).
Vol.4
kovuus
Kovuus osoittaa materiaalin kyvyn vastustaa kovien esineiden puristamista sen pintaan. Se on yksi tärkeimmistä metallimateriaalien suoritusindikaattoreista. Yleensä mitä korkeampi kovuus, sitä parempi kulutuskestävyys. Yleisesti käytettyjä kovuusindikaattoreita ovat Brinell-kovuus, Rockwell-kovuus ja Vickers-kovuus.
Brinell-kovuus (HB): Paina tietyn kokoinen (yleensä halkaisijaltaan 10 mm) karkaistu teräspallo materiaalin pintaan tietyllä kuormituksella (yleensä 3000 kg) ja pidä sitä jonkin aikaa. Kun kuorma on poistettu, kuorman suhde sen painauma-alueeseen eli Brinell-kovuusarvoon (HB), yksikkö on kilogramma voima/mm2 (N/mm2).
Rockwell hardness (HR): When HB>450 tai näyte on liian pieni, Brinell-kovuustestiä ei voida käyttää ja sen sijaan käytetään Rockwell-kovuusmittausta. Se käyttää timanttikartiota, jonka kärkikulma on 120 astetta tai teräskuulaa, jonka halkaisija on 1,59 tai 3,18 mm, puristamaan testattavan materiaalin pintaan tietyllä kuormituksella, ja materiaalin kovuus lasketaan sisennyksen syvyys. Testimateriaalin erilaisen kovuuden mukaan eri sisennyksillä ja kokonaistestipaineilla voidaan muodostaa useita erilaisia Rockwell-kovuusasteikkoja. Jokainen asteikko on merkitty kirjaimella Rockwellin kovuussymbolin HR jälkeen. Yleisesti käytetyt Rockwellin kovuusasteikot ovat A, B ja C (HRA, HRB, HRC). Niistä C-asteikko on yleisimmin käytetty.
HRA: Se on kovuus, joka saadaan käyttämällä 60 kg:n kuormitettua timanttikartiota, jota käytetään erittäin koville materiaaleille (kuten kovametalli jne.).
HRB: Se on kovuus, joka saadaan käyttämällä 100 kg:n kuormaa ja karkaistua teräskuulaa, jonka halkaisija on 1,58 mm. Sitä käytetään materiaaleille, joiden kovuus on alhaisempi (kuten hehkutettu teräs, valurauta jne.).
HRC: Kovuus saadaan käyttämällä 150 kg:n kuormaa ja timanttikartiota, ja sitä käytetään materiaaleille, joiden kovuus on erittäin korkea (kuten karkaistu teräs jne.).
Vickers-kovuus (HV): Käytä kuormaa 120 kg:n sisällä ja timanttikartiota, jonka kärkikulma on 136 astetta, painaaksesi materiaalin pintaan. Jaa materiaalissa olevien sisennysten pinta-ala kuormitusarvolla, joka on Vickersin kovuusarvo (HV). Kovuustesti on yksinkertaisin ja helpoin testausmenetelmä mekaanisessa ominaisuustestauksessa. Jotta kovuustestillä voitaisiin korvata tiettyjä mekaanisia ominaisuustestejä, tuotannossa tarvitaan tarkempaa konversiosuhdetta kovuuden ja lujuuden välillä. Käytäntö on osoittanut, että metallimateriaalien eri kovuusarvojen ja kovuus- ja lujuusarvojen välillä on likimääräinen vastaava suhde. Koska kovuusarvo määräytyy alkuperäisen plastisen muodonmuutoskestävyyden ja jatkuvan plastisen muodonmuutoskestävyyden perusteella, mitä suurempi materiaalin lujuus, sitä suurempi plastinen muodonmuutosvastus ja korkeampi kovuusarvo.
Metallimateriaalien ominaisuudet
Metallimateriaalien suorituskyky määrää materiaalin käyttöalueen ja sen käytön järkevyyden. Metallimateriaalien ominaisuudet jaetaan pääasiassa neljään osa-alueeseen, nimittäin: mekaaniset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet, fysikaaliset ominaisuudet ja prosessiominaisuudet.
Vol.1
Mekaaniset ominaisuudet
Jännitys: Kohteen sisällä poikkileikkauspinta-alayksikköä kohden kestettävää voimaa kutsutaan jännitykseksi. Ulkoisen voiman aiheuttamaa jännitystä kutsutaan työjännitykseksi, ja jännitystä, joka tasapainotetaan esineen sisällä ilman ulkoista voimaa, kutsutaan sisäiseksi jännitykseksi (kuten kudosjännitys, lämpöjännitys, prosessoinnin jälkeen jäljellä oleva jäännösjännitys).
Mekaaniset ominaisuudet: Kun metalliin kohdistuu ulkoinen voima (kuormitus) tietyissä lämpötilaolosuhteissa, kykyä vastustaa muodonmuutosta ja murtumista kutsutaan metallimateriaalin mekaanisiksi ominaisuuksiksi (tunnetaan myös mekaanisina ominaisuuksina). Metallimateriaalit kantavat monenlaisia kuormituksia, jotka voivat olla staattisia tai dynaamisia kuormia, mukaan lukien vetojännitys, puristusjännitys, taivutusjännitys, leikkausjännitys, vääntöjännitys sekä kitka, tärinä, isku jne. Päämittareita metallimateriaalien mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseksi ovat seuraavat.
1.1
vahvuus
Tämä edustaa materiaalin maksimaalista kykyä vastustaa muodonmuutoksia ja vaurioita ulkoisten voimien vaikutuksesta, ja se voidaan jakaa vetolujuuden rajaan (σb), taivutuslujuuden rajaan (σbb), puristuslujuuden rajaan (σbc) jne. Koska metalli materiaalit noudattavat tiettyjä sääntöjä muodonmuutoksesta hajoamiseen ulkoisen voiman vaikutuksesta, mittaamiseen käytetään yleensä vetotestausta, eli metallimateriaaleista tehdään tietyn spesifikaation mukaisia näytteitä ja venytetään vetolevylle testauskone testiin asti Kun näyte rikkoutuu, mitatut lujuusindikaattorit sisältävät pääasiassa:
(1) Lujuusraja: Suurin jännitys, jonka materiaali voi vastustaa murtumista ulkoisen voiman vaikutuksesta, viittaa yleensä vetolujuuden rajaan vetovoiman vaikutuksesta, ilmaistuna σb:nä, kuten korkeinta pistettä b vastaava lujuusraja. vetokoekäyrässä, yleisesti käytetyt yksiköt Se on megapascal (MPa), ja muunnossuhde on: 1MPa=1N/m2=(9,8)-1kgf/mm2 tai 1kgf/mm2=9,8 MPa.
(2) Myötölujuusraja: Kun metallimateriaalinäytteen kestämä ulkoinen voima ylittää materiaalin kimmorajan, vaikka jännitys ei enää kasva, näytteessä tapahtuu silti ilmeistä plastista muodonmuutosta. Tätä ilmiötä kutsutaan taipumiseksi, eli materiaali kestää ulkoista voimaa tietyssä määrin Kun aste saavutetaan, sen muodonmuutos ei ole enää verrannollinen ulkoiseen voimaan ja tapahtuu ilmeistä plastista muodonmuutosta. Jännitystä, jossa myötö tapahtuu, kutsutaan myötörajaksi, jota edustaa σs, ja vetokoekäyrää vastaavaa S-pistettä kutsutaan myötörajaksi. Materiaaleille, joilla on korkea plastisuus, vetokäyrällä on ilmeinen myötöraja, kun taas materiaaleille, joilla on alhainen plastisuus, ei ole selvää myötörajaa, mikä vaikeuttaa myötörajan laskemista myötörajan ulkoisen voiman perusteella. Siksi vetokoemenetelmässä jännitys, kun näytteen mittapituus tuottaa 0,2 % plastisen muodonmuutoksen, on yleensä määritelty ehdollisena myötörajana ilmaistuna σ0.2. Myötörajaindeksiä voidaan käyttää pohjana suunnittelulle, joka edellyttää, että osat eivät tuota merkittäviä plastisia muodonmuutoksia käytön aikana. Joidenkin tärkeiden osien osalta katsotaan kuitenkin myös vaativan pienempää myötö-lujuussuhdetta (eli σs/σb) turvallisuuden ja luotettavuuden parantamiseksi. Materiaalin käyttöaste on kuitenkin tällä hetkellä alhainen.
(3) Kimmoraja: Materiaali deformoituu ulkoisen voiman vaikutuksesta, mutta kykyä palata alkuperäiseen muotoonsa ulkoisen voiman poistamisen jälkeen kutsutaan kimmoisuudeksi. Suurin jännitys, jolla metallimateriaali voi ylläpitää elastista muodonmuutosta, on kimmoraja, joka vastaa vetokoekäyrän pistettä e ja jota edustaa σe megapascaleina (MPa): σe=Pe/Fo, missä Pe on elastisuusraja. Suurin ulkoinen voima (tai kuorma materiaalin suurimmalla elastisella muodonmuutoksella).
(4) Kimmomoduuli: Tämä on jännityksen σ suhde materiaalin venymään δ (jännitystä vastaava yksikkömuodonmuutos) kimmoraja-alueella, ilmaistuna E:llä, megapascaleina (MPa): E{{1 }}σ/δ =tg . Kaavassa on vetokoekäyrän oe-viivan ja vaaka-akselin ox välinen kulma. Kimmomoduuli on indikaattori, joka heijastaa metallimateriaalin jäykkyyttä (metallimateriaalin kykyä vastustaa elastista muodonmuutosta jännityksessä kutsutaan jäykkyydeksi).
1.2
Plastisuus
Metallimateriaalin maksimaalista kykyä tuottaa pysyvää muodonmuutosta ilman tuhoa ulkoisen voiman vaikutuksesta kutsutaan plastisuus. Se mitataan yleensä näytteen mittarin pituuden venymänä δ (%) ja näyteosan kutistumisena ψ (%) venymänä δ vetokokeen aikana. {{0}}[(L1-L0)/L0]x100%, mikä on ero ( lisäys) mittapituuden L1 välillä sen jälkeen, kun näyte on murtunut, ja näytteen murtumat on liitetty yhteen vetotestin aikana, ja näytteen alkuperäinen mittapituus L0 verrattuna L0. Varsinaisessa testauksessa samaa materiaalia olevien, mutta eri spesifikaatioiden (halkaisija, poikkileikkauksen muoto - kuten neliö, pyöreä, suorakaiteen muotoinen ja mittapituus) omaavien vetonäytteiden mitattu venymä on erilainen, joten yleensä tarvitaan erityisiä lisäyksiä, kuten esim. Yleisimmin käytetyn pyöreän poikkileikkausnäytteen venymä, joka mitataan, kun alkuperäinen mittapituus on 5 kertaa näytteen halkaisija, ilmaistaan δ5:nä, kun taas venymä mitataan kun alkuperäinen mittapituus on 10 kertaa näytteen halkaisija ilmaistaan muodossa δ10 . Poikkileikkauskutistuma ψ=[(F0-F1)/F0]x100 %, joka on alkuperäisen poikkileikkausalan F0 erotus sen jälkeen, kun näyte on murtunut vetokokeen aikana, ja pienimmän poikkileikkauksen välillä poikkipinta-ala F1 murtuman kapeassa kaulassa (leikkausvähennys) ja F0-suhde. Käytännössä yleisimmin käytetyt pyöreät poikkileikkausnäytteet voidaan yleensä laskea halkaisijamittauksella: ψ=[1-(D1/D0)2]x100%, missä: D0- näytteen alkuperäinen halkaisija; D1-murtuma näytteen rikkoutumisen jälkeen Pienin halkaisija kaulassa. Mitä suuremmat δ- ja ψ-arvot ovat, sitä parempi on materiaalin plastisuus.
1.3
sitkeys
Metallimateriaalin kykyä vastustaa vaurioita iskukuormituksessa kutsutaan sitkeydeksi. Yleensä käytetään iskukoetta, eli kun tietyn tyyppisellä iskutestauskoneella rikotaan tietyn kokoinen ja muotoinen metallinäyte iskukuormituksen alaisena, murtumispinnan poikkipinta-alayksikköä kohti kulutettu iskuenergia on käytetään kuvaamaan materiaalin sitkeyttä: k=Ak/F. Yksikkö J/cm2 tai Kg·m/c m2, 1Kg·m/cm2=9.8J/cm2. k on metallimateriaalin iskusitkeys, Ak on iskuenergia ja F on murtuman alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala.
1.4
Väsymys suorituskyky
Väsymislujuusraja Ilmiötä, jossa metallimateriaalit rikkoutuvat ilman merkittävää muodonmuutosta pitkäaikaisen toistuvan jännityksen tai vaihtelevan jännityksen vaikutuksesta (jännitys on yleensä pienempi kuin myötöraja σs), kutsutaan väsymisvaurioksi tai väsymismurtumaksi. Tämä johtuu siitä, että monet Tästä syystä osan pinnan paikallinen osa aiheuttaa jännityksen (jännityskonsentraatio), joka on suurempi kuin σs tai jopa suurempi kuin σb, aiheuttaen plastisia muodonmuutoksia tai mikrohalkeamia tähän osaan. Kun toistuvien vuorottelevien jännitysten lukumäärä kasvaa, halkeamat laajenevat ja syvenevät vähitellen (halkeaman kärjessä). Jännityspitoisuus) saa paikallisen alueen todellisen poikkileikkauspinta-alan rasituksen pienenemään, kunnes paikallinen jännitys on suurempi kuin σb ja murtuma tapahtuu. Käytännön sovelluksissa näyte altistetaan yleensä toistuvalle tai vaihtelevalle jännitykselle (vetolujuus, puristusjännitys, taivutus- tai vääntöjännitys jne.) tietyn jaksomäärän sisällä (yleensä 106-107 kertaa teräkselle ja 106-107 kertaa ei-rautametallit). Otetaan 108 kertaa) enimmäisjännitys, joka kestää ilman murtumista, väsymislujuuden rajana, ilmaistuna σ-1, MPa.
Yllä mainittujen yleisimmin käytettyjen mekaanisten ominaisuusindikaattoreiden lisäksi jotkin erityisen tiukat vaatimukset täyttävät materiaalit, kuten ilmailu-, ydinteollisuudessa, voimalaitoksissa jne. käytettävät metallimateriaalit, edellyttävät myös seuraavia mekaanisia ominaisuusindikaattoreita.
Virumisraja: Tietyssä lämpötilassa ja jatkuvassa vetokuormituksessa materiaalien hitaasti ajan kuluessa tapahtuvaa plastista muodonmuutosta kutsutaan virumiseksi. Yleensä käytetään korkean lämpötilan vetolujuuskoetta, eli vakiolämpötilassa ja jatkuvassa vetokuormituksessa näytteen virumisvenymä (kokonaisvenymä tai jäännösvenymä) tietyssä ajassa tai kun virumisvenymä on suhteellisen vakio. Vaiheessa maksimijännitystä, kun ryömintänopeus ei ylitä tiettyä määrättyä arvoa, pidetään virumisrajana MPa:na ilmaistuna, missä τ on testin kesto, t on lämpötila, δ on venymä ja σ on jännitys; tai V on ryömintänopeus ilmaistuna.
Korkean lämpötilan vetolujuusraja: Suurin jännitys, jonka näyte voi saavuttaa määritellyn keston rikkoutumatta vakiolämpötilan ja jatkuvan vetokuormituksen vaikutuksesta.
Metallin loven herkkyyskerroin: Kτ edustaa lovetun näytteen jännityssuhdetta loveamattomaan sileään näytteeseen, kun kesto on sama (korkean lämpötilan vetokestävyystesti).
Lämmönkestävyys: Materiaalin kestävyys mekaaniselle kuormitukselle korkeissa lämpötiloissa.
Vol.2
kemialliset ominaisuudet
Metallien kykyä aiheuttaa kemiallisia reaktioita muiden aineiden kanssa kutsutaan metallien kemiallisiksi ominaisuuksiksi. Käytännön sovelluksissa tärkeimmät seikat ovat metallien korroosionkestävyys ja hapettumisenkestävyys (kutsutaan myös hapettumiskestävyyksi, joka viittaa nimenomaan metallien kestävyyteen tai stabiilisuuteen hapettumista vastaan korkeissa lämpötiloissa) sekä eri metallien välinen suhde. metallien ja metallien välinen suhde. Epämetallien välille muodostuvien yhdisteiden vaikutukset mekaanisiin ominaisuuksiin jne. Metallien kemiallisista ominaisuuksista, erityisesti korroosionkestävyydestä, sillä on suuri merkitys metallien korroosioväsymisvaurioille.
Vol.3
Fysikaaliset ominaisuudet
Metallien fysikaaliset ominaisuudet huomioivat pääasiassa:
(1) Tiheys (ominaispaino): ρ=P/V, yksikkö: g/kuutiosenttimetri tai tonni/kuutiometri, jossa P on paino ja V on tilavuus. Käytännön sovelluksissa metalliosien painon tiheyden perusteella laskemisen lisäksi on tärkeää ottaa huomioon metallin ominaislujuus (lujuuden σb suhde tiheyteen ρ) materiaalin valinnan helpottamiseksi sekä akustinen impedanssi akustinen testaus, joka liittyy rikkomattomaan testaukseen (tiheyden ρ ja äänen nopeuden C tulo) ja säteilyn havaitsemisessa eri tiheyksillä materiaaleilla on erilaisia säteilyenergian absorptiokyky jne.
(2) Sulamispiste: Lämpötila, jossa metalli muuttuu kiinteästä nestemäiseksi. Sillä on suora vaikutus metallimateriaalien sulatukseen ja lämpökäsittelyyn, ja sillä on suuri suhde materiaalin korkean lämpötilan ominaisuuksiin.
(3) Lämpölaajeneminen: Lämpötilan muuttuessa myös materiaalin tilavuus muuttuu (laajenee tai supistuu). Tätä ilmiötä kutsutaan lämpölaajenemiseksi. Se mitataan usein lineaarisella laajenemiskertoimella. Eli kun lämpötila muuttuu 1 asteen, materiaalin pituuden lisäys tai väheneminen on yhtä suuri kuin 0 Pituuksien suhde asteella . Lämpölaajeneminen liittyy materiaalin ominaislämpöön. Käytännön sovelluksissa tulee ottaa huomioon myös ominaistilavuus (kun materiaaliin vaikuttavat ulkoiset vaikutukset, kuten lämpötila, materiaalin tilavuus painoyksikköä kohti kasvaa tai pienenee, eli tilavuuden suhde massaan), erityisesti työskenteleville. korkeissa lämpötiloissa tai kylmissä tai kuumissa olosuhteissa. Vaihtelevissa ympäristöissä toimivien metalliosien osalta on otettava huomioon niiden laajenemisominaisuuksien vaikutus.
(4) Magnetismi: Ominaisuus, joka voi vetää puoleensa ferromagneettisia esineitä, on magnetismi, joka heijastuu sellaisiin parametreihin kuin magneettinen permeabiliteetti, hystereesihäviö, jäännösmagneettisen induktion intensiteetti, pakkovoima jne., joten metallimateriaalit voidaan jakaa paramagneettisiksi, diamagneettisiksi. , pehmeä Magneettiset ja kovat magneettiset materiaalit.
(5) Sähköiset ominaisuudet: Harkitse pääasiassa sen sähkönjohtavuutta, joka vaikuttaa sen resistiivisyyteen ja pyörrevirtahäviöön sähkömagneettisessa ainetta rikkomattomassa testauksessa.
Vol.4
Prosessin suorituskyky
Metallin sopeutumiskykyä erilaisiin käsittelymenetelmiin kutsutaan prosessin suorituskyvyksi, joka sisältää pääasiassa seuraavat neljä näkökohtaa:
(1) Leikkausteho: heijastaa metallimateriaalien leikkaamisen vaikeutta leikkaustyökaluilla (kuten sorvaus, jyrsintä, höyläys, hionta jne.).
(2) Muokattavuus: heijastaa metallimateriaalien muodostamisen vaikeutta painekäsittelyn aikana, kuten materiaalin plastisuutta, kun se kuumennetaan tiettyyn lämpötilaan (näkyy plastisen muodonmuutoskestävyyden suuruutena), ja lämpötila-aluetta, joka sallii kuuman paineen. prosessointi Koko, lämpölaajenemis- ja -kutistumisominaisuudet sekä mikrorakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin liittyvät kriittisten muodonmuutosten rajat, metallin juoksevuus ja lämmönjohtavuus lämpömuodonmuutoksen aikana jne.
(3) Valettavuus: heijastaa vaikeutta sulattaa ja valaa metallimateriaalia valukappaleeksi, mikä ilmenee juoksevuudesta, ilman sitojasta, hapettumisesta, sulamispisteestä sulassa tilassa, valukappaleen mikrorakenteen yhtenäisyydestä ja tiiviydestä sekä kylmyys Kutistuminen jne.
(4) Hitsattavuus: heijastaa metallimateriaalien nopean paikallisen kuumennuksen vaikeutta liitososien nopeaan sulattamiseen tai puolisulattamiseen (painetta vaaditaan), jotta liitososat voidaan liittää tiukasti yhteen kokonaisuuden muodostamiseksi. Se ilmaistaan sulamispisteenä, imeytyvyyden, hapettumisen, lämmönjohtavuuden, lämpölaajenemis- ja supistumisominaisuuksien, plastisuuden sulamisen aikana, korrelaationa liitosten ja lähellä olevien materiaalien mikrorakenteen kanssa sekä vaikutuksena mekaanisiin ominaisuuksiin jne.