Механические свойства материала включают в себя различные характеристики, такие как прочность, твердость, упругость, пластичность, усталостная прочность и др.
Прочность — это способность материала выдерживать нагрузку без разрушения. Инженер должен знать прочность материала и его предел прочности, чтобы гарантировать, что машина будет способна выдерживать необходимые нагрузки.
Твердость — это способность материала сопротивляться постоянному исследующему внедрению какого-либо предмета. Материалы с высокой твердостью могут быть предпочтительными для использования в деталях машин, которые не должны легко истираться или деформироваться.
Упругость — это способность материала вернуться в свою первоначальную форму после удаления нагрузки. Материалы с хорошими упругими свойствами могут быть полезными для изготовления элементов, которые подвергаются циклическим нагрузкам, таким как пружины.
Пластичность — это способность материала деформироваться без разрушения при нагрузке. Инженер должен обратить внимание на пластичность материала, чтобы избежать его избыточной деформации и потенциального разрушения.
Усталостная прочность — это способность материала выдерживать циклическую нагрузку без разрушения. Материалы с хорошей усталостной прочностью могут быть предпочтительными для изготовления элементов, которые подвергаются повторяющимся нагрузкам, таким как оси и валы.
Кроме того, инженер-механик должен учитывать другие свойства материала, такие как теплопроводность, коррозионная стойкость и электропроводность, в зависимости от требований и условий эксплуатации машины.
Таким образом, понимание механических свойств материалов является важным аспектом проектирования машин и выбора подходящего материала, чтобы обеспечить безопасность, долговечность и улучшение опыта использования машины.
Механические свойства материала
Эластичность
Эластичность определяется как свойство материала возвращаться к своей первоначальной форме после деформации при устранении внешних воздействий.
Предел упругости
Предел упругости — это максимальный предел, который материал может выдержать без постоянной деформации. Материал считается эластичным до тех пор, пока он не превысит предел упругости. После этого материал начинает постоянно деформироваться, т.е. он не может восстановить свою первоначальную форму.
Пропорциональный предел
Предел пропорциональности определяется как максимальное напряжение, при котором приложенное напряжение и произведенная деформация прямо пропорциональны друг другу. До предела пропорциональности по мере увеличения напряжения в материале деформация также увеличивается в той же пропорции.
Предел текучести
Предел текучести материала под напряжением — это точка, при достижении которой деформация в материале значительно возрастает без увеличения напряжения.
Пластичность
Пластичность — это механическое свойство материала, при котором при приложении определенной нагрузки, превышающей предел упругости, он постоянно деформируется без каких-либо разрывов или разрушений.
Пластичность материала желательна в производственных процессах, таких как экструзия, штамповка, прокатка, формование, формообразование, процессы горячей и холодной обработки и т.д.
Свойство пластичности материала позволяет нам придавать ему желаемую постоянную форму. Возьмем, например, глину для изготовления глиняного горшка, если бы эта глина не была пластичной, то, как бы гончар ни старался придать форму горшку, она бы не застыла. Именно пластичность глины позволяет гончару придать ей желаемую форму.
Другой пример — пластиковая упаковка. Когда пластиковую пленку растягивают, чтобы обернуть что-либо, она остается в растянутом положении.
Что такое эластичные и пластичные материалы?
Эластичные материалы — это те материалы, которые могут восстанавливать свою первоначальную форму при снятии нагрузки. Принимая во внимание, что пластичные материалы — это те материалы, которые не восстанавливают свою первоначальную форму после снятия нагрузки, т.е. они деформируются постоянно.
Примеры эластичных материалов: сталь, резина, медь, серебро и т.д.
Примеры пластмассовых материалов: ПВХ, глина, пластиковая обертка и т.д.
Прочность
Прочность определяется как свойство материала выдерживать внешнюю нагрузку и напряжения без разрушения. Чем большую нагрузку может выдержать материал, тем прочнее материал.
Максимальная нагрузка, которую материал может выдержать до разрушения, называется его предельной прочностью.
Пластичность
Серебро и золото являются очень пластичными материалами. К другим пластичным материалам относятся такие металлы, как медь (которая широко используется для производства электрических проводов), алюминий, мягкая сталь, никель, цинк, олово и т.д. Интересный факт: Знаете ли вы, что золото настолько пластично, что если взять всего 1 г золота, то из него можно изготовить проволоку длиной около 2 км.
Пластичность — это свойство материала расплющиваться в тонкие листы путем приложения сжимающей силы таким образом, чтобы он не трескался и не разрывался под нагрузкой.
Твердость
Твердость определяется как способность материала резать другой материал. Более твердый металл всегда может резать или оставлять вмятины на материалах более мягких, чем он сам, из-за своей твердости.
Это свойство очень важно, особенно когда речь идет о проектировании инструментов и станков. Инструменты изготавливаются для резки или удаления материала с заготовки. Таким образом, материал инструмента должен быть тверже заготовки для эффективной резки.
Твердый материал также трудно поцарапать, что делает его устойчивым к износу. Алмаз — самый твердый материал, встречающийся на этой планете. Твердость обычно выражается в цифрах, которые зависят от метода проведения теста.
Твердость металла может быть определена с помощью следующих испытаний:
- Испытание на твердость по Бринеллю,
- Испытание на твердость по Шору.
Хрупкость
Хрупкость — это свойство материала, при котором после определенной точки под нагрузкой материал разрушается без какого-либо удлинения.
Материалы, которые имеют относительное удлинение менее 5% при нагрузке, называются хрупкими материалами.
Хрупкие материалы при растяжении внезапно разрушаются, не вызывая заметного удлинения.
Примеры хрупких материалов включают: чугун, стекло, бетон, керамику и т.д.
Ударная вязкость
Прочность определяется как способность материала выдерживать внезапные удары без разрушения. Прочный материал поглощает удар и соответственно деформируется, однако следует отметить, что он не ломается.
Давайте возьмем пример автомобиля. Если вы возьмете молоток и ударите по кузову автомобиля, у вас может остаться вмятина, однако, если вы возьмете тот же молоток и снова ударите по лобовому стеклу, стекло может разбиться. Здесь говорится, что кузов автомобиля прочный.
Прочность материала снижается при повышении температуры материала. Это свойство желательно для компонентов машин, подвергающихся ударным нагрузкам, например, в штамповочном станке.
Ползучесть
Из-за повторяющихся нагрузок и напряжений, воздействующих на материал, материал имеет тенденцию постепенно деформироваться, хотя нагрузка на материал находится в пределах его предела упругости. Эта деформация с течением времени известна как ползучесть.
Усталость
Из-за повторяющихся нагрузок и напряжений материал разрушается ниже предела текучести. Это называется усталостью. Повторное воздействие вызывает образование микроскопических трещин, которые со временем приводят к разрушению материала.
В чем разница между усталостью и ползучестью?
Формуемость
Именно свойство металлов определяет, насколько легко материалу можно придать желаемую форму. Формуемость материала зависит от следующих факторов
- Легирующий элемент, присутствующий в основном металле,
- Кристаллическая структура металла,
- Размер зерна металла.
Способность к литью
Литейность определяется как свойство материала, которое позволяет легко отливать материал в различные формы и размеры.
Примерами литейных материалов являются: чугун, алюминий, медные сплавы, магний и т.д.
Свариваемость
Так же, как и отливаемость, свариваемость определяется как свойство металла, которое позволяет правильно и эффективно сваривать металл либо путем расплавления заготовки с последующим ее охлаждением, либо путем введения присадочного металла, который расплавляется и соединяет две заготовки.
Примерами металлов, обладающих хорошей свариваемостью, являются: Сталь, алюминий и его сплавы, чугун, никель и его сплавы, медь и ее сплавы и т.д.
Теплопроводность
Теплопроводность определяется как свойство материала пропускать через себя тепловую энергию. Серебро, алюминий и медь являются очень хорошими проводниками тепла.
Тепловое сопротивление
Удельное электрическое сопротивление
Электропроводность
Электропроводность — это свойство материала пропускать ток или электричество при очень небольшом сопротивлении. Серебро считается лучшим электрическим проводником, однако из-за его высокой стоимости оно не используется в электрических кабелях. Другие проводящие материалы включают медь, алюминий, графит и т.д.
С одним из прочнейших материалов, твердость которого измеряется методом Бриннеля, является изготавливаемый нашим предприятием материал РЕТИНАКС, с более подробной информацией о котором можно ознакомиться ПО ССЫЛКЕ.
Посмотрите другую нашу востребованную Продукцию:
