Какой металл или сплав обладает высокой пластичностью и твердостью: Свойства металлов и сплавов

Содержание

Металлы и сплавы — 2 ч.

Инструментальные стали

Стали для режущего инструмента

Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, достаточной прочностью и вязкостью (для инструментов ударного действия).

Режущие кромки могут нагреваться до температуры 500…900oС, поэтому важным свойством является теплостойкость, т. е., cпособность сохранять высокую твердость и режущую способность при продолжительном нагреве (красностойкость).

Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-99).

Содержат 0,65…1,35% углерода.

Стали У7…У13А – обладают высокой твердостью, хорошо шлифуются, дешевы и недефицитны.

Из сталей марок У7, У8А изготавливают инструмент для работы по дереву и инструмент ударного действия, когда требуется повышенная вязкость – пуансоны, зубила, штампы, молотки.

Стали марок У9…У12 обладают более высокой твердостью и износостойкостью – используются для изготовления сверл, метчиков, фрез.

Сталь У13 обладает максимальной твердостью, используется для изготовления напильников, граверного инструмента.

Для снижения твердости и создания благоприятной структуры, все инструментальные стали до изготовления инструмента подвергают отжигу.

Для заэвтектоидных сталей проводят сфероидизирующий отжиг, в результате которого цементит вторичный приобретает зернистую форму. Регулируя скорость охлаждения можно получить любой размер зерен.

Окончательная термическая обработка – закалка с последующим отпуском.

Закалку для доэвтектоидных сталей проводят полную, а для заэвтектоидных – неполную. Структура закаленных сталей или мартенсит, или мартенсит и карбиды.

Температура отпуска выбирается в зависимости от твердости, необходимой для инструмента.

Для инструментов ударного действия, требующих повышенной вязкости, из сталей У7, У8 отпуск проводят при температуре 280…300^oС, что обеспечивает твердость HRC 56…58.

Для напильников, метчиков, плашек отпуск проводят при температуре 150…200^oС, при этом обеспечивается получение максимальной твердости — НRC 62…64.

Основными недостатками углеродистых инструментальных сталей является их невысокая прокаливаемость (5…10 мм), низкая теплостойкость (до 200^oС), то есть инструменты могут работать только при невысоких скоростях резания.

Легированные инструментальные стали

Содержат 0,9…1,4 % углерода. В качестве легирующих элементов содержат хром, вольфрам, ванадий, марганец, кремний и другие. Общее содержание легирующих элементов до 5%.

Высокая твердость и износостойкость в основном определяются высоким содержанием углерода. Легирование используется для повышения закаливаемости и прокаливаемости, сохранения мелкого зерна, повыщения прочности и вязкости.

Термическая обработка включает закалку и отпуск.

Проводят закалку с температуры 800…850^oС в масло или ступенчатую закалку, что уменьшает возможность коробления и образования закалочных трещин.

Отпуск проводят низкотемпературный, при температуре 150…200^oС, что обеспечивает твердость HRC 61…66. Иногда, для увеличения вязкости, температуру отпуска увеличивают до 300^oС, но при этом наблюдается снижение твердости HRC 55…60.

Для деревообрабатывающего инструмента из сталей 6ХС и 9ХФ рекомендуется изотермическая закалка, значительно улучшающая вязкость.

Повышенное содержание кремния (сталь 9ХС) способствует увеличению прокаливаемости до 40 мм и повышению устойчивости мартенсита при отпуске. Недостатками сталей, содержащих кремний, являются чувствительность их к обезуглероживанию при термообработке, плохая обрабатываемость резанием и деформированием из-за упрочнения феррита кремнием.

Повышенное содержание марганца (стали ХВГ, 9ХВСГ) способствует увеличению количества остаточного аустенита, что уменьшает деформацию инструмента при закалке. Это особенно важно для инструмента, имеющего большую длину при малом диаметре, например, протяжек.

Хром увеличивает прокаливаемость и твердость после закалки.

Стали используются для изготовления инструмента и ударного, и режущего.

“Алмазная ” сталь ХВ5 содержит 5% вольфрама. Благодаря присутствию вольфрама, в термически обработанном состоянии имеет избыточную мелкодисперсную карбидную фазу. Твердость составляет HRC 65…67. Cталь используется для изготовления инструмента, сохраняющего длительное время острую режущую кромку и высокую размерную точность (развертки, фасонные резцы, граверный инструмент).

Быстрорежущие стали

Стали получили свое название за свойства. В следствии высокой теплостойкости (550…650^oС), изготовленные из них инструменты могут работать с достаточно высокими скоростями резания.

Стали содержат 0,7…1,5 % углерода, до 18 % основного легирующего элемента – вольфрама, до 5 % хрома и молибдена, до 10 % кобальта

Добавление ванадия повышает износостойкость инструмента, но ухудшает щлифуемость. Кобальт повышает теплостойкость до 650^oС и вторичную твердость HRC 67…70.

Микроструктура быстрорежущей стали в литом состоянии имеет эвтектическую структурную составляющую. Для получения оптимальных свойств инструментов из быстрорежущей стали необходимо по возможности устранить структурную неоднородность стали – карбидную ликвацию. Для этого слитки из быстрорежущей стали подвергаются интенсивной пластической деформации (ковке). При этом происходит дробление карбидов эвтектики и достигается более однородное распределение карбидов по сечению заготовки.

Затем проводят отхиг стали при температуре 860…900^oС. Структура отожженной быстрорежущей стали – мелкозернистый (сорбитообразный) перлит и карбиды, мелкие эвтектоидные и более крупные первичные. Количество карбидов около 25 %. Сталь с такой структурой хорошо обрабатывается резанием. Подавляющее количество легирующих элементов находятся в карбидной фазе. Для получения оптимальных свойств стали в готовом инструменте необходимо при термической обработке обеспечить максимальное насыщение мартенсита легирующими элементами. При закалке быстрорежущие стали требуют нагрева до очень высоких температур, около 1280^oС. Нагрев осуществляют в хорошо раскисленных соляных ваннах BaCl_2/, что улучшает равномерность прогрева и снижает возможность обезуглероживания поверхности. Для снижения термических фазовых напряжений нагрев осуществляют ступенчато: замедляют нагрев при температурах 600…650^oС и при 850…900^oС. График режима термической обработки быстрорежущей стали представлен на рис. 12.

Рис.12. График режима термической обработки быстрорежущей стали

Охлаждение от закалочной температуры производится в масле. Структура стали после закалки состоит из легированного, очень тонкодисперсного мартенсита, значительного количества (30…40 %) остаточного аустенита и карбидов вольфрама. Твердость составляет 60…62 HRC. Наличие аустенита остаточного в структуре закаленной стали ухудшает режущие свойства.

Для максимального удаления аустенита остаточного проводят трехкратный отпуск при температуре 560^oС. При нагреве под отпуск выше 400^oС наблюдается увеличение твердости. Это объясняется тем, что из легированного остаточного аустенита выделяются легированные карбиды. Аустенит при охлаждении от температуры отпуска превращается в мартенсит отпуска, что вызывает прирост твердости. Увеличению твердости содействуют и выделившиеся при температуре отпуска мелкодисперсные карбиды легирующих элементов. Максимальная твердость достигается при температуре отпуска 560^oС.

После однократного отпуска количество аустенита остаточного снижается до 10%. Чтобы уменьшить его количество до минимума, необходим трехкратный отпуск.

Твердость стали после отпуска составляет 64…65 HRC. Структура стали после термообработки состоит из мартенсита отпуска и карбидов.

При термической обработке быстрорежущих сталей применяют обработку холодом. После закалки сталь охлаждают до температуры — 80 … — 100^oС, после этого проводят однократный отпуск при температуре 560^oС для снятия напряжений.

Иногда для повышения износостойкости быстрорежущих сталей применяют низкотемпературное цианирование.

Основными видами режущих инструментов из быстрорежущей стали являются резцы, сверла, долбяки, протяжки, метчики машинные, ножи для резки бумаги. Часто из быстрорежущей стали изготавливают только рабочую часть инструмента.

Стали для измерительных инструментов

Основными требованиями, предъявляемыми к сталям, из которых изготавливаются измерительные инструменты, являются высокая твердость и износоустойчивость, стабильность в размерах в течение длительного времени. Последнее требование обеспечивается минимальным температурным коэффициентом линейного расширения и сведением к минимуму структурных превращений во времени.

Для изготовления измерительных инструментов применяются:

высокоуглеродистые инструментальные стали, легированные и углеродистые (стали У12, Х, Х9, ХГ), после закалки и стабилизирующего низкотемпературного (120…170 oС ) отпуска в течение 10…30 ч. До отпуска желательно провести обработку холодом. Получают твердость 62…67 HRC;
малоуглеродистые стали (сталь 15, 20) после цементации изакалки с низким отпуском;
нитралои (сталь 38ХМЮА) после азотирования на высокую твердость

Штамповые стали

Инструмент, применяемый для обработки металлов давлением (штампы, пуансоны, матрицы) изготавливают из штамповых сталей.

Различают стали для штампов холодного и горячего деформирования.

Стали для штампов холодного деформирования.

Стали должны обладать высокой твердостью, износостойкостью, прочностью, вязкостью (чтобы воспринимать ударные нагрузки), сопротивлением пластическим деформациям.

Для штампов небольших размеров (до 25 мм) используют углеродистые инструментальные стали У10, У11, У12 после закалки и низкого отпуска на твердость 57…59 HRC. Это позволяет получить хорошую износостойкость и ударную вязкость.

Для более крупных изделий применяют легированные стали Х, Х9, Х6ВФ. Для повышения износостойкости инструмента после термической обработки проводят цианирование или хромирование рабочих поверхностей.

Для уменьшения брака при закалке необходимо медленное охлаждение в области температур мартенситного превращения (например, закалка из воды в масло для углеродистых сталей, ступенчатая закалка для легированных сталей).

Если штамповый инструмент испытывает ударные нагрузки, то используют стали, обладающие большей вязкостью (стали 4ХС4, 5ХНМ). Это достигается снижением содержания углерода, введением легирующих элементов и соответствующей термической обработкой. После закалки проводят высокий отпуск при температуре 480…580oС, что обеспечивает твердость 38…45 HRC.

Стали для штампов горячего деформирования

Дополнительно к общим требованиям, от сталей этой группы требуется устойчивость против образования трещин при многократном нагреве и охлаждении, окалиностойкость, высокая теплопроводность для отвода теплоты от рабочих поверхностей штампа, высокая прокаливаемость для обеспечения высокой прочности по всему сечению инструмента.

Для изготовления молотовых штампов применяют хромоникелевые среднеуглеродистые стали 5ХНМ, 5ХНВ, 4ХСМФ. Вольфрам и молибден добавляют для снижения склонности к отпускной хрупкости. После термической обработки, включающей закалку с температуры 760…820^oС и отпуск при 460…540^oС, сталь имеет структуру – сорбит или троостит и сорбит отпуска. Твердость 40…45 HRC.

Штампы горячего прессования работают в более тяжелых условиях. Для их изготовления применяются стали повышенной теплостойкости. Сталь 3Х2В8Ф сохраняет теплостойкость до 650oС, но наличие карбидов вольфрама снижает вязкость. Сталь 4Х5В2ФС имеет высокую вязкость. Повышенное содержание хрома и кремния значительно увеличивает окалиностойкость стали.

Твердые сплавы

В качестве материалов для инструментов используются твердые сплавы, которые состоят из твердых карбидов и связующей фазы. Они изготавливаются методами порошковой металлургии.

Характерной особенностью твердых сплавов является очень высокая твердость 87…92 HRC при достаточно высокой прочности. Твердость и прочность зависят от количества связующей фазы (кобальта) и величины зерен карбидов. Чем крупнее зерна карбидов, тем выше прочность. Твердые сплавы отличаются большой износостойкостью и теплостойкостью. Основными твердыми сплавами являются группы ВК (WC + Co), TK (WC + TiC + Co), TTK (WC + TiC + TaC + Co). Наиболее распространенными сплавами группы ВК являются сплавы марок ВК3, ВК6, ВК8, ВК20, где число показывает содержание кобальта в процентах, остальное – карбиды вольфрама WC. Сплавы группы ТК марок Т30К6, Т14К8 – первое число показывает содержание карбидов титана в процентах, второе – содержание кобальта в процентах. Сплаы этой группы лучше противостоят изнашиванию, обладают большей твердостью, тепло- и жаростойкостью, стойкостью к коррозии, но меньшей теплопроводностью и большей хрупкостью. Используются на средних и высоких скоростях резания.

Сплавы с малым количеством кобальта обладают повышенной твердостью и износостойкостью, но минимальной прочностью, Поэтому их используют для чистового точения (ВК3, Т30К4).

Сплавы с повышенным содержанием кобальтаиспользуют для чернового точения (ВК8, Т14К8).

Сплав ВК20 начинают использовать для армирования штампов, что повышает их износостойкость.

Износостойкость инструментов из твердых сплавов превышает износостойкость инструментов из быстрорежущих стале в 10…20 раз и сохраняется до температур 800…1000^oС.

Чугуны

Чугуном называют сплав железа с углеродом, содержащий от 2,14 до 6,67 % углерода. Но это теоретическое определение. На практике содержание углерода в чугунах находится в пределах 2,5…4,5 %. В качестве примесей чугун содержит Si, Мn, S и Р.

Классификация чугунов. В зависимости от того, в какой форме содержится углерод в чугунах, различают следующие их виды. В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Структура белого чугуна соответствует диаграмме Fе-Fе₃С. В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита, включения которого имеют пластинчатую форму. В высокопрочном чугуне графитные включения имеют шаровидную форму, а в ковком — хлопь-евидную. Содержание углерода в виде цементита в сером, высокопрочном и ковком чугунах может составлять не более 0,8%.

Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и очень плохо обрабатывается. Поэтому для изготовления изделий он не ис-пользуется и применяется как предельный чугун, т.е. идет на производство стали. Для деталей с высокой износостойкостью используется чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого чугуна. Машиностроительными чугунами, идущими на изготовление деталей, являются серый, высокопрочный и ковкий чугуны. Детали из них изготовляются литьем, так как чугуны имеют очень хорошие литейные свойства. Благодаря графитным включениям эти чугуны хорошо обрабатываются, имеют высокую износостойкость, гасят колебания и вибрации. Но графитные включения уменьшают прочность.

Таким образом, структура машиностроительных чугунов состоит из металлической основы и графитных включений. По металлической основе они классифицируются на ферритный чугун (весь углерод содержится в виде графита), феррито-перлитный и перлитный (содержит 0,8% углерода в виде цементита). Характер металлической основы влияет на механические свойства чугунов: прочность и твердость выше у перлитных, а пластичность — у ферритных.

Серый чугун имеет пластинчатые графитные включения. Структура серого чугуна схематически изображена на рис. 13. Получают серый чугун путем первичной кристаллизации из жидкого сплава.

Рис. 13. Схематическое изображение структур серого чугуна

На графитизацию (процесс выделения графита) влияют скорость охлаждения и химический состав чугуна. При быстром охлаждении графитизации не происходит и получается белый чугун. По мере уменьшения скорости охлаждения получаются, соответственно, перлитный, феррито-перлитный и ферритный серые чугуны. Способствуют графитизации углерод и кремний.

Кремния содержится в чугуне от 0,5 до 5 %. Иногда его вводят специально. Марганец и сера препятствуют графитизации. Кроме того, сера ухудшает механические и литейные свойства. Фосфор не влияет на графитизацию, но улучшает литейные свойства.

Механические свойства серого чугуна зависят от количества и размера графитных включений. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитные включения можно считать нарушениями сплошности, ослабляющими металлическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно ослабляют металлическую основу, серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как прочности, так и пластичности среди всех машиностроительных чугунов. Уменьшение размера графитных включений улучшает механические свойства. Измельчению графитных включений способствует кремний.

Маркируется серый чугун буквами СЧ и числом, показывающем предел прочности в десятых долях мегапаскаля. Так, чугун СЧ 35 имеет σв=350 МПа. Имеются следующие марки серых чугунов: СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20. …, СЧ 45.

Высокопрочный чугун имеет шаровидные графитные включения. Структура высокопрочного чугуна изображена на рис. 14.

Рис. 14. Схематическое изображение структур высокопрочного чугуна

Получают высокопрочный чугун добавкой в жидкий чугун неболь-шого количества щелочных или щелочноземельных металлов, которые округляют графитные включения в чугуне, что объясняется увеличением поверхностного натяжения графита. Чаще всего для этой цели применяют магний в количестве 0,03…0,07 %. По содержанию других элементов высокопрочный чугун не отличается от серого.

Шаровидные графитные включения в наименьшей степени ос-лабляют металлическую основу. Именно поэтому высокопрочный чугун имеет более высокие механические свойства, чем серый. При этом он сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации и т. д.

Маркируется высокопрочный чугун буквами ВЧ и цифрами, показывающими предел прочности и десятых долях мегапаскаля. Например, чугун ВЧ 60 имеет σ_в = 600 МПа. Существуют следующие марки высокопрочных чугунов: ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50, ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, ВЧ 100. Применяются высокопрочные чугуны для изготовления ответственных деталей — зубчатых колес, валов и др.

Ковкий чугун имеет хлопьевидные графитные включения (рис. 15).

Рис. 15. Схематическое изображение структур ковкого чугуна

Ковкий чугун получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига, который заключается в длительной (до 2 суток) выдержке при температуре 950…970 °С. Если после этого чугун охладить, то получается ковкий перлитный чугун, металлическая основа которого состоит из перлита и небольшого количества (до 20 %) феррита. Такой чугун называют также светлосердечным. Если в области эвтектоидного пре-вращения (720…760 °С) проводить очень медленное охлаждение или даже дать выдержку, то получится ковкий ферритный чугун, металлическая основа которого состоит из феррита и очень небольшого количества перлита (до 10 %). Этот чугун называют черносердечным, так как он содержит сравнительно много графита.

Маркируется ковкий чугун буквами КЧ и двумя числами, пока-зывающими предел прочности в десятых долях мегапаскаля и от-носительное удлинение в %. Так, чугун КЧ 45-7 имеет σв = 450 МПа и δ= 7%. Ферритные ковкие чугуны (КЧ 33-8, КЧ 37-12) имеют более высокую пластичность, а перлитные (КЧ 50-4, КЧ 60-3) более высокую прочность. Применяют ковкий чугун для деталей небольшого сечения, работающих при ударных и вибрационных нагрузках.

Цветные металлы и сплавы на их основе.

Цветные металлы являются более дорогими и дефицитными по сравнению с черными металлами, однако область их применения в технике непрерывно расширяется.

Это сплавы на основе титана, алюминия, магния, меди.

Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы продолжить работу с материалами

Регистрация Войти

Уже зарегистрированы? Тогда авторизуйтесь

: Металлургия: образование, работа, бизнес :: MarkMet.ru

Необычные свойства обычных металлов

книге рассказано о самых обычных механических свойствах и самых необыкновенных «сверхсвойствах» металлов и сплавов: сверхупругости, сверхпластичности, сверхпрочности.

Пластическая деформация металлов

Книга рассчитана на научных работников, инженеров, аспирантов и студентов металловедческих и металлофизических специальностей, как изучающих вновь физику прочности и пластичности металлов, так н углубляющих свои знания в этой области.

Сварка в машиностроении. Справочник т. 1-4

В третьем томе справочника рассмотрены свойства сварных соединении при статических переменных нагрузках при низких и высоких температурах, в условиях корзинного воздействия, изложены методы расчета и проектирования сварных соединений и конструкций, а также методы определения их прочности и пластичности; даны расчетные нормы, принятые в различных отраслях промышленности, способы определения сварочных деформаций и напряжений.

Физические основы прочности тугоплавких металлов

Рассмотрены особенности дислокационной структуры и механизма пластической деформации в широком температурном интервале, основные принципы легирования и термомеханической обработки с целью создания жаропрочных конструкционных материалов с высоким комплексом механических свойств, сочетающих высокотемпературную прочность и низкотемпературную

Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением

Приведены данные о пластичности, твердости и химическом составе различных металлов, сталей и сплавов. П

Основы теории штамповки выдавливанием на прессах

зготовление поковок штамповкой выдавливанием позволяет в некоторых случаях полностью исключить последующую обработку резанием и улучшить механические характеристики прочности и

Пластичность и разрушение

Описаны методы лабораторных испытаний металлов на пластичность и способы перенесения этих результатов на практику с целью предупреждения разрушения или управления этим процессом.

Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании. Карманный справочник.

Рассмотрены показатели пластичности и деформируемости.В

Прокатываемость стали и сплавов

Освещено влияние различных факторов на пластичность металла, рассмотрены закономерности уширения, сопротивления деформации и других явлений, сопровождающих процесс прокатки.

Оператор прокатного производства

Основы теории прокатки Основы пластической деформации металлов: сущность и природа пластической деформации; силы и напряжения, возникающие при деформации; процесс деформации, сопротивление деформации, Основы теории прокатки Основы пластической деформации металлов: сущность и природа пластической деформации; силы и напряжения, возникающие при деформации; процесс деформации, сопротивление деформации, пластичность.

Оператор трубного производства

Основы теории прокатки труб Основы пластической деформации : сущность и природа пластической деформации; силы и напряжения, возникающие при деформации;процесс деформации;сопротивление деформации,

пластичность; холодная и горячая пластическая деформация.

Оператор-обработчик цветных металлов

Обработка цветных металлов давлением:пластичность металлов, холодная и горячая обработка давлением, основные виды обработки давлением.

Влияние температуры на пластичность металла (реферат)

Назначение отжига — снижение твердости, измельчение зерна (перекристаллизация), улучшение обрабатываемости, повышение пластичности и вязкости, снятие внутренних напряжений, устранение или уменьшение структурной неоднородности, подготовка к последующей термической обработке.

Жаростойкие и жаропрочные никелевые сплавы, применяемые в авиационных двигателях, и их термическая обработка (реферат)

Основные требования к материалам для лопаток турбин обусловлены самим развитием конструкции двигателей, непрерывным повышением жаропрочности, пластичности, сопротивления термической и малоцикловой усталости, стойкости к воздействию газовой среды.

Качество стали (реферат)

2% фосфор растворяется в феррите, уменьшая его 2% фосфор растворяется в феррите, уменьшая его пластичность.

Обработка металлов давлением (реферат)

Широкое развитие получает комплекс мероприятии по улучшению потребительских свойств проката: прочности, пластичности, жаростойкости и хладостойкости, надежности и долговечности и других путем легирования, термической обработки, лужения, цинкования, нанесения неорганических и органических покрытий и пр.

Термическая обработка и термомеханическая обработка обсадных труб из стали 36Г2С (реферат)

В этой связи трубы для добычи нефти и газа должны обладать высокой прочностью и пластичностью, сопротивлением усталостному и хрупкому разрушению.

Сау нагревом возухонагревателя доменной печи (реферат)

Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно активных и клеющих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их Для ответственных видов кладки применяют мертели с добавкой небольших количеств поверхностно активных и клеющих веществ (сода, сульфитно-спиртовая барда), что позволяет приготавливать растворы с меньшей влажностью при одновременном повышении их пластичности.

Порошковая металлургия (реферат)

Отжиг проводят для повышения пластичности и прессуемости порошков в защитной среде при температуре (0,4…0,6) Тплметала.

Электролитная обработка полосы (доклад)

Электролитная обработка способствовала повышению пластичности, выразившейся в снижении давления на валки при прокатке полос и уменьшении содержания в стали углерода и азота.

Участок по изготовлению изделий из безвольфрамовых твердых сплавов на основе карбида титана (реферат)

Некоторые особенности обусловлены малой пластичностью смесей порошков и их высокой дисперсностью.

Литье в кокиль (реферат)

Вместе с тем повышенная скорость охлаждения способствует получению плотных отливок с мелкозернистой структурой, что повышает прочность и пластичность металла отливок.

Металловедение и термическая обработка металлов (реферат)

Какую роль играют дислокациив вопросах прочности и Какую роль играют дислокациив вопросах прочности и пластичностиматериала.

Основы пайки (реферат)

Они обладают повышенной тепло- и электропроводностью и высокой пластичностью, прочностью и коррозионной устойчивостью.

Отливка (реферат)

Цель термообработки заключается в том, чтобы путем нагрева до определенной температуры, некоторой выдержке при этой температуре и последующего охлаждения изменить структуру стальных отливок, и получить необходимые свойства прочности ,

пластичности, износоустойчивости, обрабатывающие или особые прочностные свойства.

Сварочные технологии ( реферат)

· Коэффициент наплавки 14-16 (при сварке открытой дугой 8-10) · Высокое качество сварных соединений (однородность состава наплавленного металла, постоянность провара всего шва) · Из-за постепенного остывания шва (и, как следствие, отсутствие каверн, микротрещин и прочих дефектов шва) полученное соединение обладает повышенной · Коэффициент наплавки 14-16 (при сварке открытой дугой 8-10) · Высокое качество сварных соединений (однородность состава наплавленного металла, постоянность провара всего шва) · Из-за постепенного остывания шва (и, как следствие, отсутствие каверн, микротрещин и прочих дефектов шва) полученное соединение обладает повышенной пластичностью.

Сплавы на базе меди ( реферат)

Основное преимущество медных сплавов — низкий коэффициент трения (что делает особенно рациональным применением их в парах скольжения), со- четающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойко- стью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводно- стью.

Маркировка сталей по химическому составу (реферат)

Чем больше условный номер стали, тем больше содержание углерода и перлита в ней и тем выше ее прочность и ниже Чем больше условный номер стали, тем больше содержание углерода и перлита в ней и тем выше ее прочность и ниже пластичность.

Диаграмма состояния Fe-C (реферат)

Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности.

Сталь. Общие сведения ( реферат)

Такие стали при небольшой прочности обладают высокой пластичностью и ударной вязкостью.

Влияние термической, термомеханической и химико-термической обработок на свойства стали и сплавов (реферат)

Отжиг стали производится в тех случаях, когда необходимо уменьшить твердость, повысить пластичность и вязкость, ликвидировать последствия перегрева, получить равновесное состояние, улучшить обрабатываемость при резании.

Маркировка сталей по химическому составу (реферат)

Конструкционные стали и сплавы (реферат)

Для того, чтобы упрочнение не сопровождалось излишним снижением вязкости, пластичности и свариваемости, содержание углерода и легирующих элементов в строительных сталях ограничивается.

Стали и сплавы с особыми физическими свойствами (реферат)

К технологическим свойствам таких сплавов предъявляются требования высокой пластичности, обеспечивающей хорошую деформируемость на прутки, полосу, проволоку и ленты, в том числе малых сечений, а к потребительским — малая величина температурного коэффициента линейного расширения.

О влиянии редкоземельных металлов (РЗМ) на механические, технологические и служебные свойства сталей. (статья)

При повышении поверхностного натяжения и соответственно межфазного натяжения происходит минимальная адсорбция вредных примесей при кристаллизации стали, что дает возможность получить литой металл с чистыми границами зерен и высокой При повышении поверхностного натяжения и соответственно межфазного натяжения происходит минимальная адсорбция вредных примесей при кристаллизации стали, что дает возможность получить литой металл с чистыми границами зерен и высокой пластичностью.

Чугун. Общие сведения (реферат)

800 МПа) в сочетании с небольшой пластичностью (5 = 3,0..

Свойства машиностроительных материалов (реферат)

2) и снижается пластичность (d,y).

Нанесение на поверхность стальной ленты антикоррозионного покрытия

Объективные результаты анализов и испытаний ленты с покрытием: толщина покрытия и данные испытаний пластичности покрытия, могут быть получены практически в течении часа (экспресс-анализ) или в течении суток.

Что такое пластичность металлов? Является ли это преимуществом для алюминия?

Размышляя о лучшем металле для проекта, естественно думать, что прочность является самым важным физическим свойством. В конце концов, чем прочнее материал, тем лучше, не так ли?

На самом деле металлы и их свойства имеют гораздо больше нюансов. Хотя прочность является основным фактором при проектировании, многие другие физические свойства могут иметь важное значение. Один из них называется пластичность .

В этой статье исследуется, что такое пластичность и как она может быть полезна для определенных применений алюминия.

Содержание

Что такое пластичность?

Пластичность измеряет, насколько материал может быть растянут с двух концов без разрушения.

Машина для испытания на растяжение

Мы можем испытать образец материала на растяжение, используя оборудование, указанное выше. После того, как материал испытан на разрушение (разрыв), мы количественно определяем его пластичность как процентное удлинение или процентное уменьшение площади.

В нашей статье о прочности алюминия мы представили рисунок кривой напряжения-деформации. Мы упоминали, что деформация между точками текучести и разрыва называется пластической, или остаточной, деформацией.

В высокопластичных материалах эти две точки находятся далеко друг от друга вдоль оси деформации. Вы можете увидеть это, показанное синим цветом ниже.

В хрупких материалах эти две точки очень близки друг к другу. Эти материалы демонстрируют меньшую деформацию между началом остаточной деформации и окончательным разрушением.

Высокопластичные материалы, подвергающиеся растягивающему напряжению, претерпевают значительную пластическую деформацию перед разрушением, что позволяет им стать очень тонкими и вытянутыми. Хрупкие материалы, такие как кусок стекла, подвергающийся одинаковым растягивающим напряжениям, будут разрушаться, прежде чем деформироваться.

Источник: Wikimedia Commons

Материалы с высокой пластичностью, подвергающиеся растягивающему напряжению, претерпевают значительную пластическую деформацию перед разрушением, что позволяет им стать очень тонкими и вытянутыми. Хрупкие материалы, такие как кусок стекла, подвергающийся одинаковым растягивающим напряжениям, будут разрушаться, прежде чем деформироваться.

Источник: Wikimedia Commons

Три материала, которые вы видите выше, были подвергнуты растягивающей силе (разорваны).

Материал (а) хрупкий и ломается без какой-либо пластической деформации
Материал (b) претерпевает некоторую пластическую деформацию
Материал (с) обладает высокой пластичностью и подвергается значительной деформации перед разрушением.

Как видите, материал (а) самый хрупкий, а материал (с) — самый пластичный.

Пластичность алюминия и других металлов

Инженер, использующий цифровой нониус для измерения удлинения материала

Вообще говоря, все металлы могут стать пластичными при нагревании. Однако при комнатной температуре разные металлы имеют разный уровень пластичности.

Золото, платина и серебро очень пластичны, и из них можно вытянуть тонкую проволоку. С другой стороны, кремний, бор и германий являются одними из самых хрупких металлов. Нечистые или закаленные сплавы, такие как карбиды вольфрама и чугун, также довольно хрупкие.

Чистый алюминий обладает высокой пластичностью, но добавление других элементов для создания алюминиевых сплавов отрицательно влияет на него. Тем не менее, большинство алюминиевых сплавов все еще сохраняют умеренную степень пластичности.

Примеры пластичности алюминия

В этом разделе приводится сравнение пластичности некоторых различных алюминиевых сплавов, используемых для экструзии, а также некоторых других популярных в производстве металлов. Вы можете использовать эти тесты, чтобы оценить, насколько пластичными или хрупкими являются определенные алюминиевые сплавы.

Интересно отметить, что один и тот же алюминиевый сплав будет иметь совершенно разную пластичность в зависимости от его термической обработки. Это связано с тем, что по сравнению с отожженным состоянием различные термообработки обычно увеличивают твердость алюминия, что снижает пластичность.

Преимущества пластичности алюминия

Пластичность алюминия дает ему существенное преимущество в конструкционных применениях. Когда конструкционные балки или подвесные тросы получают нагрузку, превышающую их уровень предела текучести, они поглощают часть приложенной энергии, не разрушаясь. Таким образом, есть возможность определить и исправить чрезмерно нагруженные части до того, как произойдет катастрофический отказ и травмы людей.

Улучшенная формуемость — еще одно важное преимущество пластичности алюминия. Вы можете превратить его в тонкую проволоку и придать ему другую форму при более низких температурах, чем хрупкие металлы.

Например, штамповка и экструзия — это процессы формовки, которые хорошо сочетаются с высокопластичными металлами, такими как алюминий. Это увеличивает разнообразие и сложность форм, которые он может формировать, и делает производство алюминиевых изделий более рентабельным.

Заключение

Пластичность металла не всегда может считаться главным приоритетом при выборе наилучшего материала для проекта. Тем не менее, это выгодное физическое свойство для многих приложений.

Алюминий и его сплавы обладают широким диапазоном пластичности, от умеренной до очень хорошей. Они хорошо подходят для размещения легких структурных приложений. Например, способность оставаться прочной и гибкой, не ломаясь, исключительно важна для таких применений, как конструкция крыльев самолетов и велосипедных рам.

Пластичность алюминия также имеет решающее значение для конкретных структурных применений, таких как домашняя мебель и лестницы, которые легче формуются и легче, чем сталь. Если вам интересно посмотреть, как алюминий сравнивается со сталью в других физических аспектах, ознакомьтесь со следующей статьей, в которой сравниваются два металла:

Сталь или алюминий: как сделать лучший выбор для дизайна вашего продукта

Сплав с высокой прочностью и пластичностью

Благодаря новой стратегии в разработке материалов, связанных со сталью, высокая прочность и пластичность не более длинные взаимоисключающие

Для сталелитейной промышленности может быть выход из дилеммы, которая существовала с тех пор, как люди начали обрабатывать металл. Ученые из Max-Planck-Institut für Eisenforschung в Дюссельдорфе (Германия) представляют новый тип металлического материала, чрезвычайно прочного, но в то же время пластичного. До сих пор одно свойство материала можно было улучшить только за счет другого, что и было изменено исследователями из Дюссельдорфа, которые выходят на новый уровень в разработке металлических материалов. Таким образом, их работа способствует разработке будущих металлических компонентов с более тонкими листами и, таким образом, помогает экономить ресурсы.

В идеале стали и сплавы на их основе должны обладать обоими свойствами: они не должны фрагментироваться, например, во время обработки на заводе или в результате аварии кузова автомобиля. Другими словами, они должны быть «пластичными», как это называют материаловеды. Однако они также должны быть прочными, чтобы не деформироваться и не сломаться под действием слабых сил. Группа, возглавляемая Дирком Раабе, директором Института Макса Планка для Eisenforschung, и Джемалом Джемом Тасаном, бывшим руководителем исследовательской группы в этом институте, а ныне профессором Массачусетского технологического института в США, теперь успешно объединила оба свойства в одном материале. На сегодняшний день чрезвычайно пластичные металлические материалы не были особенно прочными, и наоборот.

«При разработке этого материала мы следовали новой стратегии, которая в целом открывает новые возможности для дизайна металлических материалов», — говорит Дирк Раабе. Команда начала с материала, который в последние годы подвергался обширным испытаниям материаловедов, но который до сих пор был слишком хрупким для многих применений: сплавы, в которых металлурги комбинируют одинаковые количества обычно пяти или более различных металлов.

Атомный беспорядок позволяет получать высокопрочные сплавы

Поскольку атомы различных элементов распределены по позициям в кристаллических решетках этих материалов без какого-либо определенного порядка, а энтропия в определенной степени является мерой беспорядка, материалы называются сплавами с высокой энтропией. Такие материалы могут быть особенно прочными, потому что беспорядок множества различных атомов в структуре затрудняет движение дислокаций. Дислокации — это дефекты в кристаллической решетке, которые перемещаются в кристалле при деформации материала. Однако у высокой прочности сплавов с атомным беспорядком до сих пор был один недостаток: когда такой материал прогибается под давлением, он обычно становится хрупким.

Стали, которые в основном содержат железо, как правило, еще один основной компонент, и небольшие количества других элементов, таких как углерод, ванадий или хром, с другой стороны, часто являются пластичными. Они не хрупкие; однако до сих пор они не были достаточно прочными, чтобы, например, можно было изготавливать кузова автомобилей из более тонких листов. В кристаллах сталей атомы расположены более или менее правильно. Стали становятся особенно пластичными, если они могут переключаться с одной структуры на другую. Это связано с тем, что этот процесс поглощает энергию, которая больше не может вызвать какие-либо повреждения в материале. В кузове автомобиля или других стальных компонентах крошечные области чередуются с двумя различными расположениями атомов.

Изменение кристаллической структуры делает материал пластичным

Именно это сосуществование различных кристаллических структур было губительным для высокоэнтропийных сплавов — до сих пор. «Теперь мы перевернули эту концепцию с ног на голову, поскольку недавние исследования показали, что это не важный фактор», — говорит Чжимин Ли, сделавший этот научный поворот темой своего проекта. Вместе со своими коллегами Ли искал материал, который, с одной стороны, столь же прочен, как высокоэнтропийный сплав, но, подобно особо пластичным сталям, имеет две сосуществующие кристаллические структуры. Поиск дал сплав, состоящий из 50 процентов железа, 30 процентов марганца и 10 процентов кобальта и хрома соответственно.

«С этим сплавом мы показали, что наша концепция работает», — говорит Раабе. «Если мы еще больше улучшим микроструктуру и состав, мы сможем еще больше повысить прочность и пластичность». Именно в этой области сейчас работают исследователи. Это означает, что они могли бы раз и навсегда решить дилемму металлообрабатывающей промышленности, связанную с выбором между прочными и пластичными материалами.