12.1 Основные свойства материалов. Механические, триботехнические, коррозионные свойства.

Работоспособность машин и других технических изделий в значительной мере зависит от свойств материалов: механических, тепловых, электрических, магнитных и технологических, а также их сопротивления коррозии.

Механические свойства материалов характеризуют возможность их использования в изделиях, эксплуатируемых при воздействии механических нагрузок. Основными показателями таких свойств служат параметры прочности, твердость и триботехнические характеристики.

Прочность – свойство материалов сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы образца под действием внешних нагрузок.

Деформирование – изменение относительного расположения частиц в материале. Наиболее простые его виды – растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг. Деформация – изменение формы и размеров образца в результате деформирования. Деформации бывают упругие и пластические.

Предел упругости – напряжение, при котором остаточные деформации (т. е. деформации, обнаруживаемые при разгрузке образца) достигают значения, установленного техническими условиями. Предел текучести – напряжение, при котором в образце начинает развиваться пластическая деформация. Является основной характеристикой прочности пластичных материалов. Предел прочности – напряжение, соответствующее максимальному (в момент разрушения образца) значению нагрузки. Отношение наибольшей силы, действующей на образец, к исходной площади его поперечного сечения называют условным пределом прочности, а также временным сопротивлением, разрушающим напряжением и обозначают _в.

Усталость материалов – процесс постепенного накопления повреждений под действием переменных напряжений, приводящий к изменению свойств материалов, образованию и разрастанию трещин. Свойство материалов противостоять усталости называется выносливостью.

Твердость является механической характеристикой материалов, комплексно отражающей их прочность, пластичность, а также свойства поверхностного слоя образцов. Она выражается сопротивлением материала местному пластическому деформированию, возникающему при внедрении в образец более твердого тела – индентора.

Триботехнические характеристики содержат информацию об эффективности применения материалов в узлах трения. Основные триботехнические характеристики твердых материалов – износостойкость, прирабатываемость и коэффициент трения.

Внешнее трение – сопротивление относительному перемещению двух соприкасающихся тел, находящихся в одной или в разных фазах, в плоскости их касания, которое сопровождается рассеянием энергии.

Изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в изменении размеров и (или) формы тела.

Смазывание – действие смазочного материала, в результате которого уменьшается сила трения и (или) интенсивность изнашивания.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения.

Прирабатываемость – свойство твердого материала уменьшать силу трения, температуру и интенсивность изнашивания в процессе приработки, т.е. в начальной период трения пары.

Коэффициент трения – отношение силы трения двух твердых тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Коррозия – физико–химический процесс изменения свойств, повреждения структуры и разрушения материалов вследствие перехода их компонентов в химические соединения с компонентами окружающей среды. Под коррозионным повреждением понимают любой дефект структуры материала, возникший в результате коррозии.

Электрохимическая коррозия – процесс взаимодействия материалов и внешней среды посредством электродных реакций. Неэлектрохимическая коррозия материалов происходит без протекания электродных реакций.

Коррозионное повреждение различных участков материала может быть неодинаковым. По характеру разрушения материалов различают равномерную и местную коррозию.

Параметры, отражающие изменение свойств материалов в зависимости от температуры, являются одними из важнейших характеристик материалов.

Жаростойкость – свойство материалов, заключающееся в том, что их механические параметры сохраняются или лишь незначительно изменяются при высоких температурах.

Жаропрочность – свойство материалов длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при высоких температурах.

Теплоемкость – отношение количества теплоты, полученной телом при бесконечно малом изменении его состояния в каком–либо процессе, к вызванному последним приращению температуры.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия микрочастиц. Эта величина характеризует самопроизвольное выравнивание температуры твердых тел.

Технологические свойства материалов характеризуют податливость материалов технологическим воздействиям при переработке в изделия. Основными технологическими характеристиками материалов являются обрабатываемость резанием и давлением, литейные параметры, свариваемость, склонность к деформации и короблению при тепловой обработке и др.

Обрабатываемость резанием характеризуют следующими показателями: качеством обработки материалов  шероховатостью обработанной поверхности и точностью размеров образца, стойкостью инструмента, сопротивлением резанию  скоростью и силой резания, видом стружкообразования.

Обрабатываемость давлением определяют в процессе технологических испытаний (проб) материалов на пластическую деформацию.

Литейные характеристики материалов  совокупность технологических показателей, характеризующих формирование отливок путем заливки расплавленных материалов в литейную форму.

Жидкотекучесть  свойство расплавленного материала заполнять литейную форму.

Свариваемость  свойство материала образовывать сварное соединение, работоспособность которого соответствует качеству основного материала, подвергнутого сварке.