2 Материалы, применяемые в машиностроении

2.1 Основные виды материалов, используемых в машиностроении

Материалы, применяемые в современных конструкциях, помимо высоких прочностных характеристик должны обладать комплексом таких свойств, как повышенная коррозионная стойкость, жаропрочность, теплопроводность и электропроводность, тугоплавкость и способность сохранять эти свойства в течение длительного времени при различных режимах работы.

Технически чистые металлы, в основном, обладают низкими прочностными характеристиками, поэтому при изготовлении машин используются преимущественно их сплавы.

Сплавы на основе железа и определенного процентного содержания углерода называют сталями или чугунами.

Сплавы на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющих малую плотность, называются легкими цветными сплавами; на основе цинка, кадмия, висмута и других металлов – легкоплавкими цветными сплавами. Сплавы на основе меди, свинца, олова называются тяжелыми цветными сплавами; на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия – тугоплавкими цветными сплавами.

2.2 Свойства металлов и сплавов.

К различным деталям в машинах предъявляются самые различные свойства, которыми они должны обладать для нормальной работы, надежности и долговечности машины. Эти свойства подразделяют на физико–химические, механические, технологические и эксплуатационные. В процессе работы детали, испытывая различные нагрузки, деформируются под воздействием возникающих напряжений.

Деформация – это изменение формы и размеров тела под воздействием внешних сил или в результате определенных процессов, проходящих внутри тела (например, усадки в процессе остывания или каких–то других фазовых превращений). Деформация может быть упругая, когда форма изделия восстанавливается после снятия напряжения, и пластическая – остающаяся после снятия нагрузки.

Прочность – это способность твердого тела сопротивляться разрушению под воздействием нагрузок. Для определения прочности при статических нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Прочность при динамических нагрузках определяют по данным испытаний образцов на ударную вязкость и на усталостную прочность.

Пластичность – это способность материала получать остаточные изменения форм и размеров без разрушения, после снятия нагрузки.

Твердость – способность материала сопротивляться внедрению в него другого, не получающего остаточных деформаций тела. Например, твердость по Бринеллю (НВ, МПа) определяют из отношения нагрузки, приложенной к телу посредством шарика, к площади поверхности полученного отпечатка шарика на испытуемом образце.

К физическим свойствам металлов и сплавов относятся температура плавления, плотность, коэффициенты линейного и объемного расширения при нагреве и электропроводность.

К химическим свойствам относится способность к химическому воздействию с агрессивными средами, а также антикоррозионные свойства.

К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, пластичность, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом.

Литейные свойства определяются способностью жидкого металла заполнять литейную форму.

Свариваемость – способность металлов и сплавов образовать неразъемные соединения требуемого качества.

Обрабатываемость – свойство металла поддаваться обработке резанием.

К эксплуатационным свойствам материала деталей машин относят износостойкость, коррозионную стойкость, жаростойкость, жаропрочность, хладостойкость, атифрикционность материала и др.

Износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под воздействием внешнего трения.

Коррозионная стойкость – сопротивление материала действию агрессивных кислотных и щелочных сред.

Жаростойкость – способность материала сопротивляться окислению в газовой среде при высоких температурах.

Жаропрочность – способность материала сохранять свои механические свойства при высоких температурах.

Антифрикционность – способность одного материала прирабатываться к другому с минимальным трением и износом при скольжении.

Выбирая материал для создания технологичной конструкции детали, необходимо учитывать все его эксплуатационные свойства.