Охарактеризуйте особливості металевого типу зв'язку і основні властивості металів.
Властивості зумовлені особливостями будови металів. Відповідно до теорії металевого стану, метал являє собою речовина, що складається з позитивних ядер, навколо яких по орбиталям обертаються електрони. На останньому рівні число електронів невелика і вони слабо пов'язані з ядром. Ці електрони мають можливість переміщатися по всьому об'єму металу, тобто належати цілої сукупності атомів.
Метали в твердому і частково в рідкому стані мають ряд характерних властивостей:
- високими теплопровідністю і електричну провідність;
- позитивним температурним коефіцієнтом електричного опору; з підвищенням температури електричний опір чистих металів зростає; велике число металів мають надпровідність (у цих металів при температурі, близькій до абсолютного нуля, електричний опір падає стрибкоподібно, практично до нуля);
- термоелектронної емісією, т. Е. Здатністю випускати електрони при нагріванні;
- хорошою відбивною здатністю: метали непрозорі і мають металевим блиском;
- підвищену здатність до пластичної деформації.
Таким чином, пластичність, теплопровідність і електропровідність забезпечуються наявністю «електронного газу».
Якими стандартними характеристиками механічних властивостей оцінюється міцність металів і сплавів? Як ці характеристики визначаються?
Міцність - властивість матеріалів в певних умовах і межах, не руйнуючись, сприймати ті чи інші дії.
Діаграма розтягування зразка з низьковуглецевої сталі
Малюнок 1 - Діаграма розтягування зразка з низьковуглецевої сталі
Механічні властивості стали (в т. Ч. І міцність) зазвичай визначають за умовною діаграмі розтягування. ГОСТ 1497-84 регламентує наступні властивості міцності:
- тимчасовий опір розриву (або межа міцності при розтягуванні) σВ - умовне напруження, відповідне найбільшому навантаженню PD, що передує руйнуванню зразка: σB = PD / F0 кгс / мм2;
- межа плинності σТ (фізичний) - най-менше умовне напруга, при якому зразок деформується без помітного збіль-личен розтягує навантаження: σT = PC / F0 кгс / мм2; його визначають для нізкоуглеро-дист отожженной стали;
- межа плинності σ0,2 (умовний) - на-напруга, при якому залишкова дефор-мація становить 0,2% початкової рас-парного довжини; його визначають для блешні-ства марок конструкційної среднеуглеродистой і легованої сталі, у яких на діаграмі розтягування відсутня «май-ка плинності». Для визначення умовної межі текучості від початку координат діаграми розтягування по осі абсцис від-кладивают у відповідному масштабі відрізок, що становить 0,2% первоначаль-ної довжини; через отриману точку прово-дять пряму, паралельну початкового ли-лінійного ділянки (ОА) діаграми (до пе-ресеченія з діаграмою). Ордината точки перетину і відповідає умовному пре-справі плинності σ0,2. Межа плинності σ0,2 можна визначити за формулою σ0,2 = P0,2 / F0 кгс / мм2;
- межа пропорційності σп.ц. (Услов-ний) - напруга, при якому отклоне-ня від лінійної залежності між нагрів-зкой і деформацією досягає такої вели-чини, що тангенс кута нахилу діаграми розтягування до осі навантажень збільшується на 50% по відношенню до тангенсу кута між початковим лінійним ділянкою диаграм-ми і віссю навантажень. Допуск на збільшення тангенса цього кута може бути рівним 10 або 25% (при наявності особливих вказівок в технічних умовах). Величину допуску вказують в позначенні (наприклад, σп.ц. 10; σп.ц. 25);
- межа пружності (умовний) σ0,05 - напруга, при якому залишкове удли-ня досягає 0,05% початкової дли-ни зразка. Величину умовного межі пружності визначають за тією ж методикою, що і величину умовної межі текучості;
- справжнє опір розриву Sк - напруга, що визначається відношенням навантаження Рк в момент розриву до фактичної площі поперечного перерізу зразка в місці розриву Fк: Sк = Рк / Fк кгс / мм2.
За допомогою діаграми стану залізо-карбід заліза встановіть температуру повного і неповного відпалу і нормалізації стали 20. Охарактеризуйте ці режими термічної обробки і опишіть структуру і властивості сталі.
Повний відпал.
При повному відпалі доевтектоїдних сталь нагрівається вище АС3 на 30-50 ° С, витримується при цій температурі до повного прогріву і повільно охолоджується. В цьому випадку ферритно-перлітною структура переходить при нагріванні в аустенітні, а потім при повільному охолодженні перетворюється назад в ферит і перліт. Відбувається повна перекристалізація.
Основні цілі повного відпалу: усунення вад структури, що виникли при попередній обробці металу (лиття, гарячої деформації, зварювання і термообробки), пом'якшення стали перед обробкою різанням і зняття внутрішніх напружень.
Для стали 20 отжиг проводиться при температурі 880-900 ° С.
Неповний отжиг.
Полягає в нагріванні вище АС1 і повільному охолодженні. При цьому відбувається часткова перекристалізація перлітною складової.
Неповного відпалу піддаються доевтектоїдних стали з метою зняття внутрішніх напружень і поліпшення оброблюваності різанням в тому випадку, якщо попередня гаряча обробка не привела до утворення великого зерна.
Для стали 20 неповний отжиг проводиться при температурі 760-790 ° С.
Нормалізація.
Нормалізація полягає в нагріванні доевтектоїдних стали до температури, що перевищує точку АС3 на 40-50 ° С, в нетривалої витримці для прогріву садки і завершення фазових перетворень і охолодженні на повітрі. Нормалізація викликає повну фазову перекристалізації стали і усуває грубозернисту структуру, отриману при лиття, прокатки, кування або штампування. Нормалізацію широко застосовують для поліпшення властивостей сталевих виливків замість гарту і відпустки.
Прискорене охолодження на повітрі призводить до розпаду аустеніту при більш низьких температурах, що підвищує дисперсність ферріто-цементитной структури і збільшує кількість перліту або, точніше, сорбіту або троостита. Це підвищує міцність і твердість нормалізованої середньо-і високовуглецевої сталі в порівнянні з отожженной.
Нормалізація гарячекатаної сталі підвищує її опір крихкому руйнуванню, що характеризується зниженням порога хладноломкости і підвищенням роботи розвитку тріщини.
Призначення нормалізації різному в залежності від складу стали. Для низьковуглецевих сталей нормалізацію застосовують замість відпалу. При підвищенні твердості нормалізація забезпечує більшу продуктивність при обробці різанням і отримання більш чистої поверхні. Для стали 20 нормалізація проводиться при температурі 900-920 ° С.