Скачать презентацию Пластическая деформация Деформация материала остающаяся после снятия напряжений Скачать презентацию Пластическая деформация Деформация материала остающаяся после снятия напряжений

56d4547ba8a17f650f174de60ad75f62.ppt

  • Количество слайдов: 101

Пластическая деформация Деформация материала, остающаяся после снятия напряжений, если не произошло разрушение. Но не Пластическая деформация Деформация материала, остающаяся после снятия напряжений, если не произошло разрушение. Но не всякая остаточная деформация – пластическая. Следует различать остаточную деформацию - чисто пластическую - упруго- пластическую с разрушением.

Пластичность – очень важное свойство материалов. Количественно оценивается по величине деформации , e при Пластичность – очень важное свойство материалов. Количественно оценивается по величине деформации , e при увеличении напряжений до момента разрушения образца. Материалы, разрушающиеся после малых пластических деформаций – хрупкие. При этом напряжение может быть большим, т. е. материал прочен, но хрупок. Т. о. , прочность и хрупкость совершенно разные свойства материала. От конструкционных материалов при эксплуатации требуется сочетание прочности и пластичности вследствие неизбежных динамических нагрузок. Также пластичность необходима в процессе обработки материалов (прокатка, ковка, штамповка, резание). Хрупкие материалы данными технологиями не обрабатываются

Механизмы пластической деформации n n Диффузионный. Условия: высокая температура, длительность нагружения. Бездиффузионный. 2 основных Механизмы пластической деформации n n Диффузионный. Условия: высокая температура, длительность нагружения. Бездиффузионный. 2 основных варианта: 1) скольжение (трансляция), 2) двойникование

Системы скольжения Скольжение в кристаллах происходит по наиболее плотноупакованным плоскостям в наиболее плотноупакованных направлениях. Системы скольжения Скольжение в кристаллах происходит по наиболее плотноупакованным плоскостям в наиболее плотноупакованных направлениях. Плоскость с направлениями образует систему скольжения.

Полосы скольжения Полосы скольжения

Закон Шмида Пусть F’= F/cos f и x - система скольжения монокристалла, Pt= Pcos Закон Шмида Пусть F’= F/cos f и x - система скольжения монокристалла, Pt= Pcos a – касательная составляющая силы. Тогда приведенное к данной системе скольжения напряжение =(P/F) cos f = cos f «Скольжение в данной системе начинается, когда касательное напряжение, приведенное к этой системе, достигнет критического значения»

Закон Шмида Если = т, то т = т cos f - приведенное критическое Закон Шмида Если = т, то т = т cos f - приведенное критическое напряжение сдвига (скалывающее напряжение). cos f - фактор Шмида, учитывает ориентировку системы скольжения. Имеет максимальное значение 0, 5 при = f = 45°. Для монокристаллов т изменяется в зависимости от ориентировки системы скольжения, а т константа, являющаяся фундаментальной характеристикой механических свойств материала.

Зависимость т = f (cos a cos f) для монокристалла Mg (tт = const) Зависимость т = f (cos a cos f) для монокристалла Mg (tт = const) т т = т /(cos ) - гипербола cos

Определение т (модель Я. И. Френкеля) 1) Определение т (модель Я. И. Френкеля) 1)

2) Для малых смещений С другой стороны, в соответствии с законом Гука, найдем коэффициент 2) Для малых смещений С другой стороны, в соответствии с законом Гука, найдем коэффициент k x a Подставляя k в 1) найдем max при x b/4. Тогда

Если принять a b, то теоретическая прочность материала будет определяться формулой Например, для Cu Если принять a b, то теоретическая прочность материала будет определяться формулой Например, для Cu G 46000 МПа и т G/6 7600 МПа. Экспериментально установлено для Cu при 20 С т 1 МПа, т. е. разница в 7600 раз. То же самое установлено и для других металлов. Т. е. модель Френкеля не подтверждается экспериментально

Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего напряжения: Имея для Cu G 46000 МПа Уточненные расчеты дают следующее выражение для скалывающего напряжения: Имея для Cu G 46000 МПа и Fe G 80000 МПа, получим т G/20 2300 МПа для Fe и 4000 МПа для Fе. Эксперимент дает для Cu при 20 С т 1 МПа и для Fe 15 МПа. Т. о. , теоретическое сопротивление сдвигу в сотни и тысячи раз меньше, чем экспериментальное.

Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения кристаллов при механическом нагружении модели Френкеля означает, что Элементы теории дислокаций Несоответствие реального поведения кристаллов при механическом нагружении модели Френкеля означает, что существуют факторы, значительно облегчающие процесс пластической деформации и уменьшающие критическое напряжение сдвига т. В 1934 г. Полани, Орован и Тейлор предположили, что такое несоответствие объясняется наличием в металлах особых дефектов - дислокаций

Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к его верхней Если надрезать монокристалл по плоскости N до линии AB и приложить к его верхней части напряжение , то она сдвинется относительно нижней с образованием около AB полуплоскости. Говорят – образуется экстраплоскость с краем AB. Край экстраплоскости – краевая дислокация AB – линейный дефект кристаллического строения. Макроскопически дислокация – это граница, отделяющая часть кристалла, в которой произошел сдвиг, от части в которой сдвиг не произошел.

Краевая дислокация AB t Краевая дислокация AB t

Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать, вставить в него часть атомной плоскости Другое представление краевой дислокации Если взять кристалл, разрезать, вставить в него часть атомной плоскости (либо, наоборот, убрать) и снова соединить, получится дислокация.

Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =090 Винтовая дислокация AB II t, смешанная дислокация BC^t =090

Вектор Бюргерса краевой дислокации b перпендикулярен линии дислокации Вектор Бюргерса краевой дислокации b перпендикулярен линии дислокации

И. Бюргерс И. Бюргерс

Вектор Бюргерса винтовой дислокации Вектор Бюргерса винтовой дислокации

Вектор Бюргерса в различных решетках В общем случае Для примитивной решетки ОЦК Гексагональная Вектор Бюргерса в различных решетках В общем случае Для примитивной решетки ОЦК Гексагональная

Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего напряжения tт=G/2 p, потому что для Скольжение по модели Френкеля требует очень большого скалывающего напряжения tт=G/2 p, потому что для сдвига в плоскости скольжения необходимо разорвать одновременно очень большое количество межатомных связей

Движение краевой дислокации 1. Скольжение. Под действием t происходит смещение атомов на расстояния менее Движение краевой дислокации 1. Скольжение. Под действием t происходит смещение атомов на расстояния менее межатомных, разрыв и образование межатомных связей вдоль линии, перпендикулярной t и лежащей в плоскости скольжения. Образуется экстраплоскость, край которой под действием t перемещается сквозь кристалл по «эстафете» и выходит на противоположной стороне. Движение консервативное: • Дислокация не выходит из плоскости скольжения • Нет переноса массы, т. к. сама экстраплоскость не движется • Смещение атомов на расстояния менее межатомных

2. Переползание. Происходит вследствие диффузии атомов и вакансий из объема кристалла к краю экстраплоскости. 2. Переползание. Происходит вследствие диффузии атомов и вакансий из объема кристалла к краю экстраплоскости. Движение перпендикулярно плоскости скольжения, образуются устойчивые пороги, которые также являются краевыми дислокациями. Движение неконсервативное, происходит при высоких температурах

Движение винтовой дислокации Особенности: • направление движения tиb • при движении может менять плоскость Движение винтовой дислокации Особенности: • направление движения tиb • при движении может менять плоскость скольжения • переползание невозможно

Энергия дислокации Работа дислокации A=Pb, P – сила, P= F= lr. меняется от 0 Энергия дислокации Работа дислокации A=Pb, P – сила, P= F= lr. меняется от 0 до , ср= /2. Тогда работа на участке dr d. A= ( /2)lbdr. =(G/2 )g, g=tg =b/r, =Gb/2 r Тогда полная работа или энергия образования дислокации

В бесконечно большом монокристалле Eд→∞, т. к. r 1 →∞. В реальных поликристаллах r В бесконечно большом монокристалле Eд→∞, т. к. r 1 →∞. В реальных поликристаллах r 0~10 нм, r 1 не более размера зерна (~1 -1000 мкм). Тогда множитель =(1/4 )ln(r 1/r 0) ~ 0, 5 -1. Окончательно энергия образования дислокации Линейное натяжение дислокации – энергия единицы ее длины

Энергия движущейся дислокации v – скорость дислокации, с – скорость звука в материале Если Энергия движущейся дислокации v – скорость дислокации, с – скорость звука в материале Если v мала, Eдв Ед При большой v Eдв >Ед v всегда меньше с

Термодинамика дислокаций Система стремится к состоянию с минимальной свободной энергией: ΔF= ΔU-TΔS, ΔF<0. Образование Термодинамика дислокаций Система стремится к состоянию с минимальной свободной энергией: ΔF= ΔU-TΔS, ΔF<0. Образование дислокаций увеличивает S в соответствии с S=k ln W, и U за счет Eд. При этом ΔU= Eд всегда >ΔS. Поэтому дислокации термодинамически неравновесны, т. е. в кристаллах их быть не должно. В реальных кристаллах они есть всегда, потому что равновесное состояние практически недостижимо, т. к. для этого необходимо бесконечно долго охлаждать материал при кристаллизации.

Сила, действующая на дислокацию Работа сдвига A=Pb, сила P=t. F=tl 1 l 2. Тогда Сила, действующая на дислокацию Работа сдвига A=Pb, сила P=t. F=tl 1 l 2. Тогда A=tl 1 l 2 b 1) Пусть f – сила, действующая на единицу длины дислокации. Тогда P=fl 1 и A=fl 1 l 2 2) Сравнивая 1) и 2), получим f=tb

Выгибание дислокации На участке dl сила F=tbdl. 1) Хорда dl=2 rsindf/2 Линейное натяжение препятствует Выгибание дислокации На участке dl сила F=tbdl. 1) Хорда dl=2 rsindf/2 Линейное натяжение препятствует выгибанию: Fн=2 Tsindf/2, sindf/2, df=dl/r. Тогда 2) Сравнивая 1) и 2) получим напряжение для выгибания дислокации в дугу

Образование дислокаций 1. Образование дислокаций при кристаллизации 1 Винтовые дислокации подложки ускоряют кристаллизацию, поскольку Образование дислокаций 1. Образование дислокаций при кристаллизации 1 Винтовые дислокации подложки ускоряют кристаллизацию, поскольку F 1>F 2, т. к. S 1>S 2. Винтовая дислокация «прорастает» в кристалл. 2

2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных вследствие искривления осей дендритов при их 2. Границы субзерен представляют собой стенки дислокаций, образованных вследствие искривления осей дендритов при их кристаллизации

3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации) aк aп 3. Дислокации несоответствия (эпитаксиальные дислокации) aк aп

4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в диск при охлаждении кристалла Вид сверху 4. Образование кольцевой дислокации вследствие объединения вакансий в диск при охлаждении кристалла Вид сверху

5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации A’ B’ A’ C C’ C’ B’ 5. Размножение дислокаций в процессе пластической деформации A’ B’ A’ C C’ C’ B’ A B E F D D’ D’

Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо = Gb/r, т. е. , Расчет источника Франка-Рида Чтобы АВ выгнуть в дугу, необходимо = Gb/r, т. е. , чем меньше r, тем больше . 1. Сначала r уменьшается от до l/2 и увеличивается от 0 до кр= Gb 2/l. Если принять =0, 5, то кр=Gb/l. Упругая деформация 2. Затем r увеличивается от l/2 до r 1 и для выгибания дуги повышать не нужно, наоборот. Пластическая деформация A r= A A r=l/2 r>l/2 l B B A r 1 B B

Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0, 2 нм, l=1 мкм. Тогда Например, для чистого Fe можно принять G=80000 МПа, b=0, 2 нм, l=1 мкм. Тогда кр=Gb/l =16 МПа, что соответствует эксперименту.

Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации =Gb/2 r и сила взаимодействия f= b= Gb Взаимодействие дислокаций Напряжение вокруг винтовой дислокации =Gb/2 r и сила взаимодействия f= b= Gb 2/2 r. r r b b

AB и CD – краевые дислокации, b 1﬩ b 2. После прохождения АВ через AB и CD – краевые дислокации, b 1﬩ b 2. После прохождения АВ через плоскость N на ней появится ступенька высотой EF=b 1. EF ﬩ b 2 , является краевой дислокацией, не лежит в плоскости скольжения N – устойчивый порог. Дислокация AB станет длиннее на величину b 2.

AB и CD – краевые дислокации, b 1 II b 2. После пересечения образуются AB и CD – краевые дислокации, b 1 II b 2. После пересечения образуются пороги GH=Ib 2 I II b 1 и EF=Ib 1 I II b 2 – винтовые дислокации. Они находятся в плоскостях скольжения дислокаций AB и CD, являются неустойчивыми, дислокации AB и CD стремятся выпрямиться.

AB – винтовая, CD – краевая дислокации. После пересечения на CD и на AB AB – винтовая, CD – краевая дислокации. После пересечения на CD и на AB образуются устойчивые пороги EF=Ib 1 I b 2 и GH=Ib 2 I b 1 - краевые дислокации.

A A Вакансии v G H b 1 B B Диполь A A Вакансии v G H b 1 B B Диполь

Диаграмма механического состояния. Диаграмма механического состояния.

Применение испытаний на изгиб обусловлено широкой распространенностью этой схемы нагружения в реальных условиях эксплуатации Применение испытаний на изгиб обусловлено широкой распространенностью этой схемы нагружения в реальных условиях эксплуатации и большей ее мягкостью по сравнению с растяжением, что дает возможность оценивать свойства материалов, хрупко разрушающихся при растяжении. При испытаниях на изгиб применяют две схемы нагружения образца: 1) нагрузка прикладывается сосредоточенной силой на середине расстояния между опорами и 2) нагрузка прикладывается в двух точках на одинаковом расстоянии от опор.

Первую схему реализовать гораздо проще, поэтому она и нашла наибольшее распространение. Вторая схема «чистого Первую схему реализовать гораздо проще, поэтому она и нашла наибольшее распространение. Вторая схема «чистого изгиба» обеспечивает более надежные результаты, поскольку здесь максимальный изгибающий момент возникает на определенном участке длины образца. В изгибаемом образце создается неоднородное напряженное состояние, зависящее от геометрии образца и способа нагружения. В широких образцах (с отношением ширины к высоте сечения более трех) создается двухосное напряженное состояние из-за затруднения поперечной деформации. Нижняя часть образца оказывается растянутой, верхняя — сжатой. Максимальные напряжения возникают вблизи поверхности. Все это затрудняет оценку средних истинных напряжений и деформаций при изгибе.

На изгиб испытывают прямоугольные или цилиндрические стержни. Для исследовательских целей испытания на изгиб обычно На изгиб испытывают прямоугольные или цилиндрические стержни. Для исследовательских целей испытания на изгиб обычно ведут на цилиндрических образцах с d 0 = 2 -10 мм и расстоянием между опорами l> 10 d 0 или плоских образцах с высотой b=1 -3, шириной h= 3 -15 мм и l> 10 h. Испытания на изгиб можно проводить на любой универсальной испытательной машине, используемой для испытаний на растяжение. Образец устанавливают на опорную плиту в нижнем захвате и деформируют изгибающим ножом, крепящимся в верхнем захвате машины. Образец изгибается при опускании верхнего или подъеме нижнего захвата. При этом на диаграммной ленте может быть записана диаграмма изгиба в координатах нагрузка Р — стрела прогиба f.

Условное нормальное напряжение в крайнем растянутом волокне = M/W, где М — изгибающий момент, Условное нормальное напряжение в крайнем растянутом волокне = M/W, где М — изгибающий момент, a W — момент сопротивления сечения. В случае нагружения сосредоточенной силой М=Pl/4. Для прямоугольного образца W=bh 2/6, а для цилиндрического W= d 3/32 Рабочей формулой для расчета упругих напряжений при изгибе образцов прямоугольного сечения является =3 Pl/2 bh 2, а для цилиндрических образцов = 8 Pl/nd 3. По этим формулам рассчитывают все прочностные характеристики при изгибе.

Допуски на величину деформации при определении пц, 0, 5 и 0, 2 задаются по Допуски на величину деформации при определении пц, 0, 5 и 0, 2 задаются по величине стрелы прогиба, которая связана с относительным удлинением крайнего растянутого волокна в изогнутом образце. Для прямоугольного стержня f=l 2 /bh. Отсюда при определении пределов текучести допуск на остаточный прогиб f 0, 2 соответствующий удлинению крайнего волокна на 0, 2 %, будет f 0, 2 =0, 002 l 2/bh.

В качестве характеристики пластичности при изгибе, помимо f часто используют угол загиба , являющийся В качестве характеристики пластичности при изгибе, помимо f часто используют угол загиба , являющийся дополнительным до 180° к углу изгиба . Угол возрастает по мере повышения деформационной способности материала, а угол уменьшается.

Понятие о твердости с трудом поддается строгому корректному определению. Обычно приято считать, что твердость Понятие о твердости с трудом поддается строгому корректному определению. Обычно приято считать, что твердость характеризует способность материала сопротивляться деформации или разрушению при локальном контактном воздействии на поверхностные слои материала. Измерение твердости – самый распространенный вид механических испытаний. Это связано с тем, что испытания на твердость значительно проще, легче, быстрее других видов механических испытаний. Обычно они не требуют изготовления специальных образцов: испытания на твердость можно производить на готовых изделиях, деталях машин или заготовках. При этом качество их поверхности практически не ухудшается (при необходимости следы испытаний могут быть зачищены). Измерение твердости широко используется для контроля качества готовой продукции в машиностроении, инструментальном производстве, а также при проведении научно-исследовательских работ в материаловедении.

Известен ряд способов измерения твердости: по высоте отскока специального тела от поверхности материала (твердость Известен ряд способов измерения твердости: по высоте отскока специального тела от поверхности материала (твердость по Шору), по ширине царапины, оставляемой специальном телом на исследуемой поверхности (твердость по Мартенсу), по величине отпечатка, получающегося на поверхности при статическом или динамическом вдавливании в исследуемый материал специального тела (индентора). Все испытания на твердость проводятся в строго определенных стандартных условиях (форма и размеры индентора, величина нагрузки, время нагружения и т. д. ). Наибольшее распространение в настоящее время находит измерение твердости при статическом вдавливании. По форме индентора различают измерение твердости вдавливанием шарика (твердость по Бринеллю), конуса (по Роквеллу), пирамиды (по Виккерсу).

Десятибалльная шкала относительной твёрдости минералов. Предложена немецким учёным Фридрихом Моосом. (Ф. Мос; F. Mohs) Десятибалльная шкала относительной твёрдости минералов. Предложена немецким учёным Фридрихом Моосом. (Ф. Мос; F. Mohs) в 1811 г. • тальк Mg 3[Si 4 O 10](OH)2…………. . 1 • гипс Ca. SO 4· 2 H 2 O………………. 2 • кальцит Ca. CO 3 ……………… 3 • флюорит Ca. F 2……………… 4 • апатит Ca 5(PO 4)3 F……………… 5 • ортоклаз K[Al. Si 3 O 8]……………. 6 • кварц α-Si. O 2 …………………. 7 • топаз Al 2(OH, F)2 Si. O 4……………. . 8 • корунд α-Al 2 O 3 ……………… 9 • алмаз C……………………. . 10 Твёрдость определяется путём царапания эталоном поверхности испытываемого объекта. При этом, если эталон, имеющий твёрдость 5, царапает исследуемый образец, а последний оставляет след на поверхности эталона с твёрдостью 4, то твёрдость минерала приблизительно равна 4, 5. Используется для быстрой диагностики минералов.

Твердость по Бринеллю (НВ) определяется как отношение нагрузки к площади отпечатка. Размерность НВ – Твердость по Бринеллю (НВ) определяется как отношение нагрузки к площади отпечатка. Размерность НВ – МПа (или кг/мм 2). Зная диаметры шарика и отпечатка, можно определить площадь отпечатка по формуле Тогда где P - нагрузка, действующая на шарик при вдавливании, F – площадь, D – диаметр шарика, d – диаметр отпечатка Схема вдавливания шарика при измерении НВ ( - угол вдавливания)

Применяют шарики диаметром 10, 5 и 2, 5 мм. Толщина образца должна быть не Применяют шарики диаметром 10, 5 и 2, 5 мм. Толщина образца должна быть не менее 10 глубин отпечатка, иначе образец будет продавливаться, и на результаты измерения будет сказываться твердость материала столика. Для того чтобы при измерении НВ шариками разного диаметра получать сопоставимые результаты необходимо, меняя диаметр шарика, соответственно менять нагрузку так, чтобы выполнялось условие К=P/D 2=const. В зависимости от ориентировочной твердости материала это отношение может быть 30, 10 или 2, 5. При выборе этого отношения необходимо учитывать, что при измерении твердости должно выполняться условие: 0, 6 d 0, 2 D. Шарики для измерения НВ изготавливаются из стали ШХ 15 и имеют твердость около 650 НВ. Поэтому твердость на приборе Бринелля можно замерять только у материалов с твердостью не выше 450 НВ (иначе будет деформироваться или может разрушиться сам шарик). К таким материалам можно, отнести стали в отожженном, нормализованном или высокоотпущенном состоянии, серые чугуны, практически все цветные металлы. Нельзя измерять НВ высокоуглеродистых сталей в закаленном и низкоотпущенном состоянии.

Некоторые условия измерения НВ Материал НВ толщина образца, мм К D, мм P, кгс Некоторые условия измерения НВ Материал НВ толщина образца, мм К D, мм P, кгс Выдержка, с Черные металлы 140 -450 140 6 -3 4 -2 2 6 6 -3 3 30 10 10, 0 5, 0 2, 5 3000 750 187, 5 1000 250 62, 5 10 10 Цветные металлы 130 6 -3 4 -2 2 9 -3 6 -3 3 6 6 -3 3 30 10 2, 5 10, 0 5, 0 2, 5 3000 750 187, 5 1000 250 62, 5 250 62, 6 15, 6 30 30 60

Образец, деталь, изделие (1) устанавливают на столик (2), который с помощью маховика (3) поднимается Образец, деталь, изделие (1) устанавливают на столик (2), который с помощью маховика (3) поднимается и образец прижимается к шарику, вставленному в оправку (4). Включается электродвигатель (5), который убирает упор изпод рычага (6), и через этот рычаг груз (7) действует на индентор и вдавливает его в поверхность. Набор гирь обеспечивает возможность создания нагрузки от 62, 5 до 3000 кг. После выдержки нагрузка электродвигателем автоматически снимается, и диаметр получившегося сферического отпечатка измеряется с помощью специального прибора с точностью 0, 05 мм. Пресс Бринеля. 1 - образец, 2 -столик, 3 маховик, 4 -оправка с индентором, 5 - электродвигатель, 6 рычаг, 7 - груз.

Если твердость измеряется шариком диаметром 10 мм при нагрузке 3000 кг и выдержке 10 Если твердость измеряется шариком диаметром 10 мм при нагрузке 3000 кг и выдержке 10 сек, твердость обозначается просто НВ. Если эти условия другие (из тех, что указаны в таблице), то это нужно показывать в обозначении твердости. Например, если измерение производили шариком диаметром 5 мм, при нагрузке 250 кг в течение 30 сек, то пишут: НВ 5/250/30. Значение твердости измеренной вдавливанием связано с пределом прочности материала. Для НВ эта зависимость обычно описывается формулой: в=К НВ, где К - коэффициент, достаточно постоянный для данного материала. Так, для стали (НВ 175) в=0, 343 НВ, для стали (НВ 175) в=0, 362 НВ, для отожженных бронзы, латуни в=0, 555 НВ, для наклепанных бронзы, латуни в=0, 4 НВ и т. д.

Твердость по Роквеллу Индентором при измерении твердости служит алмазный конус с углом при вершине Твердость по Роквеллу Индентором при измерении твердости служит алмазный конус с углом при вершине 1200 и радиусом закругления вершины 0, 02 мм или стальной шарик диаметром 1/16// (1, 588 мм). Схема прибора Роквелла подобна схеме прибора Бринелля. Схема прибора Роквелла. 1 индентор, 2 -столик, 3 -образец, 4 маховик, 5 -индикатор, 6 - подвеска с грузом.

Твердость по Роквеллу можно измерять по трем шкалам: А, В и С. Чаще всего Твердость по Роквеллу можно измерять по трем шкалам: А, В и С. Чаще всего по Роквеллу измеряют HRC. Шкала В может использоваться лишь для измерения мягких материалов. Шкала А используется для измерения твердости высокотвердых материалов. Нагрузка при этом уменьшается, т. к. на твердых материалах площадь отпечатка очень мала, т. е. в зоне контакта в инденторе создаются большие напряжения, что может обусловить поломку алмаза. Шкала А может быть также использована, если желательно получить минимальных размеров отпечаток (например, при измерении твердости тонких образцов).

Схема проведения измерения твердости по Роквеллу HRC, HRA Схема проведения измерения твердости по Роквеллу HRC, HRA

Схема проведения измерения твердости по Роквеллу HRB Схема проведения измерения твердости по Роквеллу HRB

Параметры Обозначение Определение параметров Угол при вершине алмазного конусного наконечника, градус Радиус сферической части Параметры Обозначение Определение параметров Угол при вершине алмазного конусного наконечника, градус Радиус сферической части алмазного конусного наконечника, мм Диаметр шарика, мм Предварительное усилие, Н (кгс) Основное усилие, Н (кгс) Общее усилие F 0+ F 1, H (кгс) Глубина внедрения наконечника под действием предварительного усилия, мм Глубина внедрения наконечника под действием основного усилия, мм Глубина внедрения наконечника после снятия основного усилия в единицах измерения 0, 002 мм Твердость по Роквеллу по шкалам А, С –(100 -е) единиц твердости Твердость по Роквеллу по шкалe В – (130 -е) единиц твердости R D F 0 F 1 F h 0 h 1 e HRA, HRC HRB

Нагрузки, применяемые в методе Роквелла Шкала Обоз тверд наче ости ние Предварительное усилие F Нагрузки, применяемые в методе Роквелла Шкала Обоз тверд наче ости ние Предварительное усилие F 0 Основное усилие F 1 Общее усилие F Диапазон из мерений, ед. твердости Н (кгс) А HRA 98, 07(10) 490, 3(50) 588, 4(60) 20— 88 В HRB 98, 07(10) 882, 6(90) 980, 7(100) 20— 100 С HRC 98, 07(10) 1373(140) 1471(150) 20— 70 Таким образом, твердость по Роквеллу - условная безразмерная величина, не имеющая точного перевода в другие величины твердости или прочности, измеренные при других испытаниях. Достоинства измерения твердости по Роквеллу: простота, быстрота, получение значения твердости непосредственно на шкале прибора, возможность определения твердости разных материалов. Недостатки: несколько шкал, условность единиц, отсутствие подобия отпечатков.

Твердость по Виккерсу Измерения твердости по Виккерсу (HV) основано на вдавливании 4 -х - Твердость по Виккерсу Измерения твердости по Виккерсу (HV) основано на вдавливании 4 -х - гранной алмазной пирамиды с углом между противоположными гранями 1360. где P- нагрузка на индентор, F- площадь отпечатка, - угол между гранями пирамиды, d-диагональ отпечатка. Схема отпечатка при вдавливании пирамиды

Прибор Виккерса. 1 -пусковой рычаг, 2 маховик, 3 -столик, 4 -шток с алмазной пирамидой, Прибор Виккерса. 1 -пусковой рычаг, 2 маховик, 3 -столик, 4 -шток с алмазной пирамидой, 5 -окуляр-микрометр, 6 подвеска с грузом.

Нагрузка при измерении HV может быть от 5 до 100 кг. Методика измерения HV Нагрузка при измерении HV может быть от 5 до 100 кг. Методика измерения HV аналогична методики измерения HВ: к индентору прижимают образец, на индентор через систему рычагов подается усилие от подвески с набором гирь. После выдержки (15 -30 секунд) нагрузка автоматически снимается и производится измерение диагонали отпечатка. Так же как и при определении НВ величину HV обычно находят по таблицам, в которых по формуле для разных нагрузок рассчитаны значения HV в зависимости от d. Достоинства метода: -отпечатки всегда являются геометрически подобными, поэтому можно сопоставлять результаты при разных нагрузках. -поскольку угол между противоположными гранями пирамиды равен 1360, угол вдавливания получается примерно такой же, как и при вдавливании шарика. Поэтому HV НВ. -позволяет измерять HV материалов практически любой твердости.

Определение твердости металлов методом упругого отскока бойка (По Шору) Метод и шкала предложены американским Определение твердости металлов методом упругого отскока бойка (По Шору) Метод и шкала предложены американским промышленником Альбертом Ф. Шором в 1906 году. Сущность метода заключается в явлении упругого отскока падающего бойка с алмазным наконечником от поверхности металлического образца на различную высоту в зависимости от состава и физико-механических свойств испытуемого металла или сплава

Схема склероскопа Шора: 1 — боёк, 2 — испытуемый образец, 3 — трубка склерометра, Схема склероскопа Шора: 1 — боёк, 2 — испытуемый образец, 3 — трубка склерометра, установленная на штатив, 4 — алмаз.

Масса изделия при измерении твердомерами, установленными непосредственно на изделие, должна быть не менее 5 Масса изделия при измерении твердомерами, установленными непосредственно на изделие, должна быть не менее 5 кг. Образцы, устанавливаемые на столик твердомера, должны иметь массу не менее 0, 1 кг и толщину не менее 10 мм. При измерении твердости по Шору боек массой 2, 5 г для шкалы С и 36 г для шкалы D с тупым алмазным наконечником радиусом 1, 25 -1 мм падает с высоты h 1 на испытуемую поверхность. Высота отскока бойка h 2 принимается за характеристику твердости и измеряется в условных единицах. Склероскоп должен обеспечивать: -высоту падения бойка h 1 – 19, 0 (254 для шкалы С) мм; -высоту отскока бойка h 2 для 100 единиц твердости по Шору – 13, 6 (181, 4 для шкалы С) мм; -цену деления шкалы индикатора – не более 1 единицы шкалы. Производится не менее пяти измерений. Среднее арифметическое результатов этих измерений принимается за твердость данного изделия. Твердость по Шору обозначается индексом HSD (С), например, 85 HSD. Величина твердости по Шору не имеет точного метода перевода ее на другие величины твердости или прочности при растяжении. Для углеродистой стали принимают HB 7 HSD, в 2, 5 HSD.

Подготовка образцов Образцы для измерения твердости должны быть тщательно подготовлены. Поверхность, в которую производится Подготовка образцов Образцы для измерения твердости должны быть тщательно подготовлены. Поверхность, в которую производится вдавливание индентора, должна быть чистой, достаточно ровной. Чем меньше размеры индентора и нагрузка, при которой производится вдавливание, тем меньше должна быть шероховатость поверхности. Так, при измерении НВ поверхность достаточно обработать на наждачном круге. При измерении HRC можно ограничиться обработкой на шлифовальной бумаге средней зернистости, при измерении HV необходима обработка на мелкой шлифовальной бумаге или даже полировка. Если измеряется твердость образцов из высокоуглеродистой стали после термической обработки, необходимо перед вдавливанием удалить с поверхности слой (до 0, 5 мм), т. к. этот слой может оказаться обезуглероженным, и результаты измерения твердости окажутся искаженными (заниженными). На поверхности, обращенной к предметному столику и на самом столике не должно быть грязи (частиц абразива, окалины, песчинок, заусенцев и др. ). Поверхность, на которой производится измерение твердости должна быть параллельной противоположной поверхности образца и перпендикулярна оси индентора. В противном случае будет происходить разложение силы, приложенной к индентору, и нормальная ее составляющая, обусловливающая вдавливание, не будет соответствовать установленной нагрузке.

Подготовка образцов Образцы для измерения твердости должны быть тщательно подготовлены. Поверхность, в которую производится Подготовка образцов Образцы для измерения твердости должны быть тщательно подготовлены. Поверхность, в которую производится вдавливание индентора, должна быть чистой, достаточно ровной. Чем меньше размеры индентора и нагрузка, при которой производится вдавливание, тем меньше должна быть шероховатость поверхности. Так, при измерении НВ поверхность достаточно обработать на наждачном круге. При измерении HRC можно ограничиться обработкой на шлифовальной бумаге средней зернистости, при измерении HV необходима обработка на мелкой шлифовальной бумаге или даже полировка. Если измеряется твердость образцов из высокоуглеродистой стали после термической обработки, необходимо перед вдавливанием удалить с поверхности слой (до 0, 5 мм), т. к. этот слой может оказаться обезуглероженным, и результаты измерения твердости окажутся искаженными (заниженными). На поверхности, обращенной к предметному столику и на самом столике не должно быть грязи (частиц абразива, окалины, песчинок, заусенцев и др. ). Поверхность, на которой производится измерение твердости должна быть параллельной противоположной поверхности образца и перпендикулярна оси индентора. В противном случае будет происходить разложение силы, приложенной к индентору, и нормальная ее составляющая, обусловливающая вдавливание, не будет соответствовать установленной нагрузке.

Измерение микротвердости Обычно металлические материалы имеют различную достаточно сложную структуру. Они состоят из различных Измерение микротвердости Обычно металлические материалы имеют различную достаточно сложную структуру. Они состоят из различных по величине и форме кристаллитов (зерен), из различных фаз, структурных составляющих, включений и т. д. Макротвердость (по Бринелю, Роквеллу, Виккерсу) позволяет оценить усредненное сопротивление материала вдавливанию. Часто, особенно при проведении научных исследований, желательно знать твердость отдельных фаз и структурных составляющих. Под структурной составляющей будем понимать более или менее однородную при рассмотрении под микроскопом часть системы, которая, однако, на самом деле может иметь сложное строение и быть неоднородной на более низком масштабном уровне. Например, отдельной структурной составляющей в доэвтектоидной стали можно считать «зерна» перлита, состоящего на самом деле из очень тонких пластин феррита и цементита. Для измерения твердости таких элементов микроструктуры служат испытания на микротвердость.

Микротвердость, подобно твердости по Виккерсу, определяют вдавливанием алмазной пирамиды такой же геометрии, как при Микротвердость, подобно твердости по Виккерсу, определяют вдавливанием алмазной пирамиды такой же геометрии, как при измерении твердости по Виккерсу. Поэтому сущность и размерность микротвердости такая же, как твердости по Виккерсу. Отличие состоит лишь в том, что при измерении микротвердости используют маленькие нагрузки: от 5 до 200 г. Поэтому размеры отпечатков получаются очень маленькими, меньше, чем размеры отдельных составляющих структуры, что и позволяет определять их твердость. Для этого при выбранной нагрузке производится вдавливание пирамиды в нужную структурную составляющую, измеряется диагональ отпечатка и по соответствующей для данной нагрузки таблице определяется микротвердость. Вдавливание пирамиды и измерение диагонали производится на приборе ПМТ-3

Испытания на ударную вязкость При обработке металлов, при эксплуатации металлических деталей и изделий могут Испытания на ударную вязкость При обработке металлов, при эксплуатации металлических деталей и изделий могут иметь место процессы пластической деформации, протекающие с различной скоростью. Одни детали изделия могут деформироваться в течение ряда лет, другие – за малые доли секунды. Процесс пластической деформации можно характеризовать скоростью деформации где Vd – скорость деформации, e – истинная деформация, t – время. Таким образом размерность скорости деформации – 1/сек. Практически встречаются скорости деформации от 10 -10 1/сек до 105 1/сек (при взрывных процессах). Скорость деформации при статических механических испытаниях как правило находится в пределах 10 -4 10 -2 1/сек. Динамические испытания обычно проводятся со скоростью деформации порядка 102 1/сек, т. е. при динамических испытаниях скорость деформации больше, чем при статических примерно в 105 раз.

При изменении скорости деформации меняется поведение дефектов кристаллической решетки (в первую очередь дислокаций): увеличивается При изменении скорости деформации меняется поведение дефектов кристаллической решетки (в первую очередь дислокаций): увеличивается их количество, затрудняется перемещение. Результатом этого является изменение механических свойств при динамических испытаниях по сравнению со статическими. Это изменение заключается в том, что прочностные характеристики при динамическом нагружении увеличиваются, а характеристики пластичности, как правило, уменьшаются. Изменения скорости пластической деформации может изменять механизм деформации. Если, например, при статических испытаниях чистого железа при комнатной температуре процесс пластической деформации осуществляется практически только путем скольжения, то при ударном нагружении, как показали многочисленные исследования, возможна пластическая деформация путем двойникования. Склонность к деформации двойникованием в металлах с ОЦК решеткой увеличивается с понижением температуры деформации. Так, при температуре 40 К (-2690 С) чистое железо деформируется двойникованием даже при статических испытаниях.

Измерение характеристик прочности ( п, у, т, в) при динамических испытаниях затруднительно из-за большой Измерение характеристик прочности ( п, у, т, в) при динамических испытаниях затруднительно из-за большой скорости процессов деформации и разрушения (время испытания находится в пределах долей секунды). Для фиксации нагрузки и деформации в процессе испытаний необходимы малоинерционные высокочувствительные приборы. Для измерения нагрузок применяют пьезокварцевые динамометры, для измерения деформаций –фотоэлементы. Сигналы от них в процессе испытаний подаются на двухканальный электронный осциллограф, и в результате получается диаграмма (осциллограмма) испытаний в координатах усилие – деформация. Однако такое оборудование достаточно сложно, поэтому в настоящее время нагрузки и деформации при динамических испытаниях измеряются только в исследовательских работах.

Для массовых динамических испытаний практически применяется один метод – ударный изгиб призматических образцов с Для массовых динамических испытаний практически применяется один метод – ударный изгиб призматических образцов с надрезом. В результате определяется ударная вязкость ан, которая является характеристикой сопротивления материала воздействию динамических нагрузок. Ударная вязкость это отношение работы, затраченной на деформацию и разрушение образца при ударном изгибе (Ан) к площади поперечного сечения образца в месте надреза (F). aн =Ан/F, кгс/см 2 (Дж/м 2). Ударная вязкость - сложная механическая характеристика. Величина ее зависит и от пластичности и от прочности испытываемого материала. Чем выше пластичность и чем больше напряжения на всем протяжении испытаний, тем большая работа, которую необходимо затратить на пластическую деформацию и разрушение в процессе испытания, то есть тем больше ударная вязкость. Поэтому испытания на ударную вязкость обычно более чувствительны к изменению факторов, влияющих на прочность и пластичность (химический состав, дисперсность структуры, форма зерен и т. д. ), чем статические испытания, при которых

Назначение испытаний на ударную вязкость: • Оценка поведения металла при динамических нагрузках, если детали Назначение испытаний на ударную вязкость: • Оценка поведения металла при динамических нагрузках, если детали изделия из этого металла подвергаются в процессе эксплуатации таким нагрузкам. • Контроль качества металла, поскольку динамические испытания более чувствительны к различным дефектам, возникающим в процессе производства и обработки (микротрещины, неметаллические включения, вредные примеси, неоднородность химического состава и структуры и т. д. ) • Оценка склонности металла к хладноломкости, т. е. к переходу из вязкого состояния в хрупкое при понижении температуры. Это явление характерно для металлов с ОЦК и ГПУ решеткой. Статические испытания обычно не позволяют оценить склонность металла к переходу в хрупкое состояние и температуру этого перехода, т. к. при статических испытаниях образцы могут сохранять значительную пластичность при охлаждении до очень низких температур.

Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом являются наиболее жестким видом испытаний из всех Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом являются наиболее жестким видом испытаний из всех стандартных испытаний механических свойств. Поэтому температура перехода в хрупкое состояние при динамических испытаниях выше, чем при статических, и поэтому она может быть определена при динамических испытаниях даже для таких материалов, которые при статических разрушаются вязко при самых низких температурах. Кроме того, проведение испытаний на ударную вязкость при низких температурах значительно проще, чем проведение статических испытаний. Все это обусловливает то, что испытания на ударную вязкость, несмотря на указанные выше недостатки этой характеристики, являются основным способом оценки склонности металлов к хладноломкости.

Для исследования склонности металла к хладноломкости и определения температуры перехода в хрупкое состояние проводят Для исследования склонности металла к хладноломкости и определения температуры перехода в хрупкое состояние проводят серию испытаний на ударную вязкость при пониженных температурах. Температура резкого уменьшения ударной вязкости называется порогом хладноломкости. Часто переход из вязкого состояния в хрупкое, сопровождающийся значительным уменьшением ударной вязкости происходит в интервале температур. В таких случаях говорят о верхнем и нижнем пороге хладноломкости, т. е. о температуре начала и конца этого перехода. Иногда в таких случаях за критерий склонности металла к хладноломкости принимают условный порог хладноломкости, т. е. температуру при которой ударная вязкость получается не ниже определенной величины. Например по нормам Международного института сварки за критическую температуру принимают температуру, соответствующую ударной вязкости 3, 5 кгм/см 2; в США за критическую принимают температуру, соответствующую ударной вязкости от 2, 1 до 4, 1 кгм/см 2 (в зависимости от ответственности конструкций, для изготовления которых предназначается исследуемый металл).

Для испытаний на ударную вязкость наибольшее распространение получили маятниковые копры типа МК 30. Максимальная Для испытаний на ударную вязкость наибольшее распространение получили маятниковые копры типа МК 30. Максимальная энергия маятника 30 кгм. Основной частью копра является массивный маятник, который может качаться на оси. В поднятом положении маятник обладает определенным запасом энергии. При падении маятник, проходя через вертикальное положение ударяет по образцу и разрушает его, на что затрачивается часть энергии маятника. Оставшаяся часть энергии затрачивается на подъем маятника после удара. Зная высоту подъема маятника до и после удара и его вес, можно подсчитать работу, затраченную на разрушение образца. На копре МК-30 эта работа определяется автоматически. Для вычисления ударной вязкости нужно затраченную при испытании работу разделить на площадь поперечного сечения образца в месте концентратора.

Схема испытания на ударный изгиб Схема испытания на ударный изгиб

Для определения ударной вязкости при низких температурах образцы перед испытанием нужно охладить. Охлаждение производится Для определения ударной вязкости при низких температурах образцы перед испытанием нужно охладить. Охлаждение производится в ванне с ацетоном, бензином, спиртом или другой жидкостью с низкой температурой затвердевания. Ванна изготавливается из материала с низкой теплопроводностью (например, из пенопласта). Для охлаждения ванны и поддержания в ней нужной температуры применяется жидкий азот. Температура кипения азота – 1960 С. При заливке жидкого азота в ванну он кипит, испаряется и охлаждает при этом ванну с жидкостью и помещенными в нее образцами. Температура ванны замеряется пентанным термометром. Для выравнивания температуры по всему объему образцов, они должны находиться в ванне не менее 15 минут. Температура образцов в ванне должна быть на 350 С ниже температуры испытания. Тогда за время переноса образца из ванны на опоры копра он нагреется не выше требуемой температуры. Время с момента извлечения образца из ванны до момента его разрушения не должно превышать 5 секунд.

Испытания проводятся при температурах 20; – 60; – 100 и 1960 С. После этого Испытания проводятся при температурах 20; – 60; – 100 и 1960 С. После этого в интервале температур, где получилось резкое падение ударной вязкости, для более точного определения порога хладноломкости проводятся испытания ещё при одной – двух температурах. При каждой температуре испытывается по 3 образца. После испытания отбирается по одному обломку от образцов, разрушенных при различных температурах, для исследования и фотографирования поверхности излома. Фотографирование производится при увеличении 3– 5 раз. Ещё по одному обломку образцов, испытанных при разных температурах, берется для исследования микроструктуры с целью определения температур, при которых имела место деформация двойникованием. При этом нужно исследовать микроструктуру в том месте, где была максимальная деформация

Обработка данных Подсчитывается среднее значение ударной вязкости для каждой температуры испытания по результатам испытаний Обработка данных Подсчитывается среднее значение ударной вязкости для каждой температуры испытания по результатам испытаний трех образцов. Все данные заносятся в таблицу. По полученным результатам строится кривая зависимости ударной вязкости от температуры испытаний. По построенной кривой определяются значения верхнего и нижнего порогов хладноломкости, а также температура, при которой ударная вязкость равна 3 кгм/см 2. Эти результаты сопоставляются с результатами изучения характера изломов и микроструктуры. 364

Изнашивание и износостойкость материалов Изнашивание — процесс отделения материала с поверхности твердого тела или Изнашивание и износостойкость материалов Изнашивание — процесс отделения материала с поверхности твердого тела или накопление остаточной деформации при трении, проявляющиеся в постепенном изменении размеров и формы тела. Износ — это результат изнашивания, определяемый в установленных единицах, а износостойкость — свойство материала сопротивляться изнашиванию. Схема изнашивания: 1 и 3 – пара трения, 2 – промежуточное вещество.

Трение (фрикционное взаимодействие, friction) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо Трение (фрикционное взаимодействие, friction) — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Изучением процессов трения занимается трибология. Сила трения — это сила, возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению. Причиной возникновения трения является шероховатость и взаимодействие молекул поверхностей. В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне взаимодействия трущихся тел, процессы трения не поддаются описанию с помощью моделей классической механики. В простейших моделях трения (закон Кулона для трения) считается, что сила трения прямо пропорциональна силе нормальной реакции между трущимися поверхностями.

В простейших моделях трения (закон Кулона для трения) считается, что сила трения прямо пропорциональна В простейших моделях трения (закон Кулона для трения) считается, что сила трения прямо пропорциональна силе нормальной реакции между трущимися поверхностями. N - сила нормальной реакции, f - сила трения покоя. Трение принято разделять на сухое, когда взаимодействующие тела не разделены дополнительными слоями/смазками; граничное, когда в области контакта могут содержаться слои (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.

жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела, жидкости или газа; смешанное, когда жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела, жидкости или газа; смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения. Закон Амонтона — Кулона Основной характеристикой трения является коэффициент трения μ, который определяется из неравенства F μN, обращающимся в равенство только при наличии относительного движения тел. Для большинства пар материалов значение коэффициента трения находится в диапазоне 0, 1… 0, 5. Если μ > 1, это означает, что между контактирующими телами имеется сила адгезии Fad и коэффициент трения рассчитывается, как μ=(F + Fad) / N.

Разновидности изнашивания Б. И. Костецкий делит все разновидности изнашивания на две большие группы. Допустимое Разновидности изнашивания Б. И. Костецкий делит все разновидности изнашивания на две большие группы. Допустимое (нормальное изнашивание) Нормальное окислительное изнашивание. Нормальное изнашивание пленок некислородного происхождения. Окислительное абразивное изнашивание. Недопустимое Схватывание I рода. (повреждаемость) Схватывание II рода. Фретинг-процесс. Абразивная повреждаемость. Контактная усталость. Другие виды повреждений (коррозия, кавитация, эрозия и др. )

Для всех разновидностей нормального изнашивания характерны интенсивная пластическая деформация тонких поверхностных слоев, их взаимодействие Для всех разновидностей нормального изнашивания характерны интенсивная пластическая деформация тонких поверхностных слоев, их взаимодействие с химически активными компонентами промежуточного вещества и разрушение этих поверхностных слоев. Кривая изнашивания 1 - стадия приработки (устранение неровностей на поверхности); 2 – стадия установившегося изнашивания, где можно прогнозировать величину износа и учитывать его при определении размеров детали; 3 – стадия ускоренного износа.

Задача конструкторов и материаловедов состоит в обеспечении именно нормального изнашивания, поскольку остальные разновидности изнашивания Задача конструкторов и материаловедов состоит в обеспечении именно нормального изнашивания, поскольку остальные разновидности изнашивания вызывают недопустимые повреждения поверхности и основного материала. Так, схватывание I рода (холодный задир) происходит при трении скольжения с малыми скоростями и удельными нагрузками, превышающими предел текучести, контактные участки «свариваются» , деформируются и разрушаются. Схватывание II рода (горячий задир) наблюдается при трении скольжения с большими скоростями и нагрузками. Это приводит к значительному повышению температуры в зоне контакта, повышению пластичности материалов и разрушению.

Фретинг-процесс разрушения поверхности трения с образованием ямок характерен для случая приложения нагрузки с малыми Фретинг-процесс разрушения поверхности трения с образованием ямок характерен для случая приложения нагрузки с малыми возвратно-поступательными перемещениями. При абразивной повреждаемости абразивные частицы внедряются и разрушают поверхностные объемы основного металла, иногда со снятием микростружки. Контактная усталость — это накопление повреждений и разрушения поверхностных слоев под действием циклических. Обычно она проявляется при трении качения (в подшипниках качения, зубчатых зацеплениях). Для контактной усталости, помимо образования трещин, характерно наличие на поверхности ямок выкрашивания (питтингов). Кроме повреждений, обусловленных трением, часто возникают повреждения, связанные с трением косвенно: кавитация, коррозия, эрозия, смятие и др.

Испытания на износ Методы испытаний на износ многочисленны, поэтому результаты испытаний разными методами обычно Испытания на износ Методы испытаний на износ многочисленны, поэтому результаты испытаний разными методами обычно несопоставимы. В качестве интегральных количественных характеристик износа используют абсолютные и удельные линейные, объемные и массовые величины износа. Так, в методе испытаний на абразивное изнашивание (ГОСТ 17367 — 71) определяют линейный, массовый и относительный износ = ( lэ/ lи) ( dэ/ dи)2, где lэ, lи— абсолютный линейный износ эталона и образца, мм; dэ, dи — фактический диаметр эталона и образца, мм. При равенстве плотности эталона и образца допускается заменять отношение абсолютных линейных износов на отношение абсолютных массовых износов.

Методы испытаний на износ Методы испытаний на износ

С помощью приведенных методов можно воспроизвести для всех видов изнашивания. Общим критерием поверхностного разрушения С помощью приведенных методов можно воспроизвести для всех видов изнашивания. Общим критерием поверхностного разрушения является отношение работы трения А, затраченной на удаление массы М, к этой массе: Аи=А/ М. Для дифференциальной оценки показателей изнашивания и повреждаемости используют такие критерии, как коэффициент трения и интенсивность (скорость) нормального изнашивания (d. M/d ), стойкость против схватывания I рода, которую характеризуют критической удельной нагрузкой, стойкость против схватывания II рода, оцениваемую по критической скорости перемещения, и др.

Характеристики изнашивания Характеристики изнашивания

Для повышения износостойкости материалов используют конструкционные, технологические и эксплуатационные средства. К конструкционным средствам относят Для повышения износостойкости материалов используют конструкционные, технологические и эксплуатационные средства. К конструкционным средствам относят оптимальный подбор материалов для пар трения, выбор вида трения, определение формы и размеров рабочих поверхностей, выбор системы смазки и т. д. Технологическими средствами являются различные способы уменьшения шероховатости поверхности и упрочнения поверхностных слоев. К эксплуатационным средствам относятся подбор оптимальных режимов и условий нагружения, температуры, среды. Важное значение имеет правильный выбор смазки, защита от абразивных частиц, охлаждение узлов трения.