§ 6. Свойства металлов

Различают механические, физические, химические, технологи- еские, эксплуатационные свойства металлов.

1. Механические свойства характеризуют состояние металлов ри воздействии внешней нагрузки. Внешняя нагрузка создает металле напряжения, равные отношению нагрузки к площади ечения испытуемого образца.

Напряжения вызывают деформацию металлического образца — пругую, исчезающую после снятия нагрузки, или пластическую, стающуюся после снятия нагрузки. При чрезмерной пластической еформации происходит разрушение металла. Способность металла опрогивляться деформации и разрушению характеризует его рочность.

Прочность металлов определяют на специальных образцах х растяжением, сжатием, изгибом, кручением. Чаще прочность ет?лла характеризуют пределом прочности при растяжении времен­ам сопротивлением а_в, Па:

где Р„ — максимальная нагрузка, которую выдержал образец перед разрушением, Н; F_a— начальное сечение образца, м¹.

Одновременно с прочностью прп растяжении определяют и пла­стичность — способность металла получать остаточное изменение формы и размеров без разрушения. Пластичность обычно оцени­вают относительным удлинением 6:

6 = • 100 %,

*0

где Iк —длина образца после разрыва, мм; /₀—первоначальная длина образца, мм.

Прочность при ударных нагрузках определяют разрушением образцов ударом массивного маятника и характеризуют ударной вязкостью КСU — отношением затраченной на излом образца работы А, МДж, к площади сечения образца F, м², в месте излома:

КС U = y .

Важной характеристикой металлов является твердость — спо­собность сопротивляться внедрению в них другого более твердого те­ла. Существует ряд методов определения твердости металлов, отли­чающихся размером и формой внедряемого наконечника, нагрузкой и т. д. Чаще для определения твердости применяют метод Бринелля. Г1о этому методу в испытуемый металл вдавливают стальной зака­ленный шарик при заданной нагрузке и определяют числа твердости ИВ из отношения приложенной нагрузки Р, Н, к поверхности по­лученного отпечатка F_от, м²:

НВ = ^~.

ОТ

Свариваемость характеризуется способностью металлов обра­зовывать качественные неразъемные соединения (швы).

Обрабатываемость резанием — способность металлов подвер­гаться обработке режущими инструментами с целью получения деталей определенной формы, размеров и шероховатости поверх­ности.

4. Технологические свойства определяют по технологическим пробам, позволяющим получить качественную оценку пригодности металлов к различным видам обработки (например, глубокой штам­повке-вытяжке и т. п.).

5. Эксплуатационные свойства характеризуют способность ме­талла работать в условиях низких или высоких температур, высокой радиации, определяют антифрикционные или фрикционные пока­затели и т. п.

Глава 2. Промышленные металлы

§ 7. Углеродистые стали

Применяемые в практике стали содержат кроме углерода до

0. 4 % Si, 0,5...0,8 % Мл и по 0,02...0,06 % S и Р. Кремний и мар­ганец являются полезными примесями; растворяясь в феррите, оин упрочняют сталь. Сера образует соединение FeS и вызывает красноломкость, а фосфор, наоборот, растворяясь в феррите, вызы­вает v шдналомкость стали.

Рис. 1.10. Влияние содержания угле­рода па механические свойства стали

Основным компонентом стали, оказывающим решающее вли- tiiint! ил ее структуру и свойства, остается углерод. С увеличением '.^держания углеро;:а твердость и прочность стали повышаются,

1. пл.к тичиость и ударная вяз- mvti. «н.иштглыю снижаются ф!*С. I. Ю)

Flo мл 1М.1Ч1‘|(ню углеродистые ст.1ЛИ подразделяют на конструк­ционные (С <0,8 "о) и инстру­ментальные (С> 0,8 %).

1. Конструкционные стали бывают обыкновенного качества и качественные.

Классификация сталей по качеству производится прежде всего в зависимости от содержа­ния в них вредных примесей — серы и фосфора.

К сталям обыкновенного ка­чества (ГОСТ 380-88) относят ста­ли с содержанием до 0,04...0,06% серы и фосфора. По степени рас­кисления они могут быть кипя-

щпмп (к[i), нолусиокойными (не) или спокойными (си). Их обо­значают буквами Ст п цифрой — номером стали, например: Ст1, СгЗ. В марке у ка «ывасгся также степень раскисления стали — Ст2ки, Ст4сн.

Качественные конструкционные стали (ГОСТ 1050—74) отлича­ются мспыпнм содержанием серы п фосфора (<0,04 %), в них сфоже регламентируется содержание других элементов, неметал­лических примесей. Эти стали маркируют числами 08, 10, 15, 20... 85, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. По степени раскисления они могут быть также кипящими, полуспокойными или спокойными.

Из конструкционных сталей выделяются так называемые авто­матные стали с повышенной обрабатываемостью резанием, приме­няемые в основном для изготовления из них деталей на станках- автоматах. Такие стали характеризуются повышенным содержанием серы (0,08...0,30 %) и фосфора (до 0,15 %). Сера образует в стали сульфид MnS, оказывающий смазывающее действие на инструмент, а фосфор способствует образованию ломкой стружки и получению чистой блестящей поверхности при резании. Автоматные стали мар­кируют буквой А и числом, указывающим содержание углерода в сотых долях процента: А12, А20, АЗО.

2. Инструментальные стали (ГОСТ 1435—74) подразделяют на качественные: У7, У8...У12, У13 и высококачественные: У7А. У8А...У12А, У13А. Числа в марке указывают содержание угле­рода в десятых долях процента, буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь.