Технология металлов

Испытание на растяжение производится путем растяжения специально приготовленного для этой цели образца на испытательной машине.

Механические свойства материала, определяемые при этих испытаниях, объединяют в две группы:

1. прочностные свойства (предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности)

2. пластические свойства (относительное удлинение, относительное сужение).

При этом под прочностью понимают способность металла сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.

Диаграмма деформации показывает зависимость изменения длины образца при постепенном возрастании величины прилагаемого усилия (рис. 21).

В первый момент испытания длина образца увеличивается пропорционально нагрузке — чем больше растягивающее усилие, тем больше увеличение длины.

При этом образец деформируется упруго, т. е. при устранении нагрузки образец примет свою первоначальную длину. Такая деформация носит название упругой деформации.

Другой, не менее важной характеристикой является пластичность металла.

При испытании на растяжение пластичность определяют двумя величинами:

1. относительным удлинением,
2. относительным сужением.

Для того чтобы понять, как эти величины определяются, следует образец до испытания сопоставить с разрушенным образцом, как это сделано на рис. 22 (выше).

Твердость — это способность металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела.

Твердость металла является весьма важной характеристикой, так как тесно связана с такими основными характеристиками металлов и сплавов, как прочность, износостойкость и др.

В настоящее время имеется много способов определения твердости металлов. Рассмотрим некоторые из них, наиболее широко применяемые в промышленности.

Весьма распространенным видом механических испытаний является испытание на удар.

С помощью таких испытаний можно выявитьсклонность к хрупкости, появляющейся в некоторых материалах при низких температурах («хладноломкость»), а также к тепловой хрупкости, возникающей в процессе работы при повышенных температурах, проконтролировать качество обработки металла и т.д.

Испытание чаще всего производится на маятниковых копрах; внешний вид одного из них показан на рис. 28.

Технологическими пробами называют испытания материала с целью выявления пригодности его к тому или иному виду обработки.

Технологические пробы весьма разнообразны. Они служат лишь для качественной или сравнительной оценки металла.

Обычно проведение технологической пробы оговаривается техническими условиями. Как правило, размеры образцов и условия испытания должны быть строго одинаковыми, лишь в этом случае результаты могут сравниваться.

В качестве показателей пригодности металла для каждого вида пробы выбираются свои характеристики. Такими характеристиками могут служить угол загиба, степень обжатия, число перегибов проволоки до возникновения первых признаков разрушения, степень высадки и т.д.

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун.

Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали не превышает 2%.

К сталям относятся:

• техническое железо,

• конструкционная и

• инструментальная сталь.

Чугун — сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

В чистом виде железо в природе почти не встречается.

Железо находится в земной коре в виде химических соединений, чаще всего с кислородом, образуя естественные минеральные соединения — железные руды, в которых содержание железа доходит до 60—70 %.

Общее содержание железа в земной коре составляет около 4,2%.

Сравнительное содержание железа и других металлов

Сравнительное содержание железа и других металлов приведено на рисунке:

Производство чугуна из железных руд осуществляется в специальных доменных печах и носит название «доменный процесс».

В России первые доменные печи были построены в 1632 г. вблизи Тулы (Городищенские заводы).

В конце XVII в., по указанию Петра I, железоделательное производство переносится на Урал, где в 1699 г. на реке Невье был построен первый крупный завод по выплавке чугуна.

Доменный процесс заключается в выплавке чугуна из железных руд в доменных печах.

Для осуществления доменного процесса нужно иметь в необходимых количествах:

• подготовленные к плавке железные руды,

• топливо,

• флюсы,

• огнеупорные материалы.

Руда

Руда — это горная порода, содержащая металл; обычно в руде содержатся металлы в таком количестве, которое позволяет экономически выгодно извлекать металл из руды.