Тема: «Классификация металлов. Основные свойства, область применения»
Цель урока: Классифицировать металлы. Определить влияние свойств металла на работу металлоконструкции.
Вопросы темы:
1. Чугун, сталь, состав и область применения.
2. Свойства стали.
3.Маркировка стали.
4. Технологическая обработка стали.
1. Чугун, сталь, состав и область применения.
Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2 до 6%.
В зависимости от химического состава и назначения чугуны подразделяют на легированные, специальные, или ферросплавы, ковкие и высокопрочные чугуны. Легированный чугун содержит элементы: хром, никель, титан. Эти элементы улучшают твердость, прочность, износостойкость.
Специальный чугун, или ферросплав, имеет повышенное содержание кремния или марганца. Ковкий чугун получают термообработкой из белого чугуна. Он получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару.
Высокопрочный чугун получают введением в жидкий серый чугун специальных добавок.
Сталью называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода до 2,1%.
Сталь получают переплавкой металлолома или из передельного чугуна. В зависимости от химического состава стали делятся на углеродистые и легированные.
Углеродистая сталь, в свою очередь, подразделяется по назначению и качеству. По назначению она делится на конструкционную и инструментальную.
Конструкционная углеродистая сталь содержит до 0,6% С.По качеству конструкционная углеродистая сталь делится на сталь обыкновенного качества и качественную.
В легированной стали наряду с обычными примесями имеются один или несколько специальных элементов, улучшающих ее свойства: хром, вольфрам, молебден ,а также кремний и марганец в сравнительно большом количестве. Хром повышает твердость и коррозионную стойкость; вольфрам увеличивает твердость; молибден увеличивает, прочность.
2. Свойства стали.
Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок.
В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:
1.Статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.
2.Динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.
3.Повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.
Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.
Испытания проводятся на специальных машинах, которые записывают диаграмму растяжения, выражающую зависимость удлинения образца Δl(мм) от действующей нагрузки Р.
Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке а, называется пределом пропорциональности.
Предел пропорциональности (σпц) – максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между деформацией и напряжением.
При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения). Каждому напряжению соответствует остаточное удлинение.
Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям. Физический предел текучести σm – это напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке (наличие горизонтальной площадки на диаграмме растяжения). Используется для очень пластичных материалов.
Физический или условный предел текучести являются важными расчетными характеристиками материала.
Предел прочности σв – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).
|
Истинная диаграмма растяжения |
Характеристики:
относительное удлинение:
lо и lк – начальная и конечная длина образца;
Δlост – абсолютное удлинение образца, определяется измерением образца после разрыва.
относительное сужение:
Fо – начальная площадь поперечного сечения;
Fк – площадь поперечного сечения в шейке после разрыва.