Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
4
материалы, которые применяются для изготовления деталей машин. От шестерни, вала или от лопатки паровой турбины не требуется электропроводности или каких-либо магнитных свойств. Однако шестерня, вал, лопатка паровой турбины, обмотка электрической машины, любой болт или гайка должны обладать определенными механическими свойствами, так как все детали машин в той или иной мере в процессе работы подвергаются воздействию внешних сил. Поэтому механические свойства - важнейшие свойства любого машиностроительного материала.
Основная задача термической обработки - изменять механические свойства металлов в таком направлении, чтобы они оказались наилучшими для данной детали. Внешние силы, действующие на деталь в процессе ее работы, весьма разнообразны: они могут растягивать или сжимать металл, изгибать или продавливать его и т. д., при этом каждое из указанных воздействий может производиться медленно, постепенно или мгновенно в виде удара. Механические свойства металлов и сплавов неодинаковы. Некоторые из них хорошо сопротивляются воздействию сжимающих усилий, но плохо выдерживают Растягивающие усилия; другие же хорошо сопротивляются воздействию плавно, постепенно приложенных усилий, но могут разрушаться при тех же усилиях, приложенных мгновенно в виде удара. При воздействии на деталь внешних сил она изменяет свою форму (растягивается, изгибается), т. е. деформируется. Если к детали приложены сравнительно небольшие усилия, то после прекращения их действия она принимает свою первоначальную форму, т. е. имевшая место деформация исчезает. Например, когда по железнодорожному рельсу катятся колеса вагона, то под действием силы тяжести вагона рельс прогибается. Но как только колесо вагона сходит с рельса, он выпрямляется и принимает свою первоначальную форму. Это свойство материалов принимать первоначальную форму после прекращения действия сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой деформацией.
Если к детали приложить сравнительно большие усилия, то после прекращения действия этих сил деталь не примет своей первоначальной формы, а так и останется растянутой или изогнутой. Такая деформация называется пластической. Способность материала деформироваться под действием внешних усилий не разрушаясь и сохранять измененную форму после прекращения действия усилий называется пластичностью.
Пластичность материалов — весьма важное свойство. Пластичные материалы хорошо
сопротивляются действию ударов, толчков, неизбежных при работе многих машин.
Благодаря способности материала к пластической деформации мы можем его ковать,
прокатывать, штамповать и т. д. Свойством, противоположным пластичности, является
хрупкость. Материалы, не способные к пластическим деформациям, называются хрупкими.
Такие материалы при сильном нагружении или под действием удара разрушаются внезапно,
не изменяя своей формы. Хрупкими материалами являются стекло, камень, чугун, сильно
закаленная твердая сталь и др. Наряду с упругостью и пластичностью, важным свойством
материалов является прочность. Это
свойство характеризуется максимальной
нагрузкой, которую выдерживает образец
не разрушаясь. Каждая деталь машины
или инструмент должны обладать
определенными механическими
свойствами (прочностью, упругостью,
пластичностью) в зависимости от
“¦* условий их работы. Чтобы убедиться, что
деталь удовлетворяет тем требованиям,
п , г.г которые к ней предъявляются,
Рис. 1. Образец для испытания на растяжение: г ^
^ производят специальные испытания. Вид
а - до испытания; б - после разрыва. *
испытания и характер его проведения
указываются в технических условиях или
5
на чертежах заготовки. Наиболее широкое распространение в практике находят следующие виды механических испытаний металлов: испытание на растяжение, испытание на удар и определение твердости.
Испытание на растяжение. Этот вид испытания очень распространен, так как позволяет наиболее полно определить различные свойства металлов: их упругость, пластичность и прочность. Для определения численных значений указанных свойств металла поступают следующим образом. Из испытываемого металла изготовляют образцы плоской (из листового материала) или круглой формы. Чаще всего применяют круглые образцы (рис. 1).
В этом образце наиболее важны два размера: диаметр и расчетная длина (/„) Испытание на растяжение осуществляется на специальных разрывных машинах различных конструкций. Общий вид маятниковой машины для испытания на растяжение представлен на рис. 2. Образец 5 помещается в захваты 4. Нижний захват опускается с помощью механического привода, смонтированного в нижней части машины 1. Верхний захват связан с рычагом маятника 3. При растяжении образца маятник отклоняется и уравновешивает силу, тянущую образец вниз. Угол отклонения маятника соответствует нагрузке, приложенной к образцу. Весь процесс растяжения образца, вплоть до его разрыва, регистрируется при помощи самозаписывающего прибора на миллиметровой бумаге 2.
В результате получается диаграмма растяжения (рис. 3). По оси абсцисс этой диаграммы в определенном масштабе отложено удлинение образца (в миллиметрах), а по оси ординат — усилие, приложенное к образцу (в килограммах). Так как испытанию подвергаются образцы различной формы и размеров, то для получения сравнимых результатов введено понятие — напряжение. Напряжением называется нагрузка на единицу площади поперечного сечения образца. Напряжение обозначается греческой буквой а. Если нагрузка Р выражена в килограммах, а площадь поперечного сечения F в квадратных миллиметрах, то: а = Р / F кг/мм .
