При выборе материалов в первую очередь учитываются эксплуатационные характеристики металлических материалов.
Свойства металлических материалов можно разделить на две категории: характеристики обработки и характеристики эксплуатации.
Эксплуатационные характеристики - это то, как металлические детали работают в реальных условиях эксплуатации.
Характеристики металлических материалов определяют сферу их применения.
Эти характеристики включают в себя физические, химические и механические свойства.
Физические свойства металла характеризуются его поведением при физических воздействиях силы, тепла, света и электричества.
Основные показатели физической эффективности приведены в таблице 1.
Таблица 1 физические свойства металлов
| Название и символ | Формула расчета или метод выражения | Значение и описание |
| Модуль упругости E (МПа) |  Где:σ - напряжение, МПа; ξ - напряжение,%; F- растягивающая нагрузка, Н; Lo - исходная длина образца, мм; S0 - исходная площадь поперечного сечения образца, мм²; Δ L - абсолютное удлинение, мм. | В области упругих деформаций отношение напряжения к деформации называется модулем упругости, который отражает способность материалов сопротивляться упругим деформациям. Численное значение отражает сложность упругой деформации материала и эквивалентно напряжению, необходимому для того, чтобы материал произвел единичную упругую деформацию. Для компонентов с небольшой упругой деформацией, требуемых в машиностроении, необходимо выбирать материалы с высоким модулем упругости. Модуль упругости можно измерить с помощью испытания на растяжение. |
| Модуль сдвига G (MPA) |  Где: d。 - диаметр образца, мм; L0 - Длина калибра образца, мм; М-крутящий момент, н - мм; Φ - угол скручивания, (°). | В диапазоне упругих деформаций отношение напряжения сдвига к деформации сдвига называется модулем сдвига. Это константа материала, которая отражает способность материала сопротивляться деформации сдвига. Иногда его также называют модулем сдвига или модулем жесткости. В изотропных материалах он имеет следующую связь с модулем упругости E и коэффициентом Пуассона: G = E / [2 (1 + V). Испытание на кручение часто используется в лаборатории для определения модуля сдвига материалов. |
| Коэффициент Пуассона v |  Где: ξ1 - продольная деформация,%; ξ2 - поперечная деформация,%. | Под действием равномерно распределенного осевого напряжения и в пределах пропорциональной упругой деформации абсолютное значение отношения поперечной деформации к продольной называется коэффициентом Пуассона, также известным как коэффициент поперечной деформации. Для изотропных материалов эта величина является постоянной в пределах пропорционального диапазона предельных упругих деформаций. За пределами этого диапазона значение изменяется в зависимости от среднего напряжения и используемого диапазона напряжений и уже не называется коэффициентом Пуассона. Для анизотропных материалов существует несколько коэффициентов Пуассона. Коэффициент Пуассона обычных углеродистых сталей составляет 0,24 ~ 0,28. Коэффициент Пуассона имеет следующую зависимость от модуля упругости E и модуля сдвига G: v=E/2G-1. |
| Плотность ρ (т / м3) | Ρ=m/v Где: m-масса объекта, t1; V - объем объекта, м3. | Представляет собой массу на единицу объема металла. Плотность различных металлических материалов неодинакова, и от значения плотности материала напрямую зависит вес и компактность изготовленных из него деталей. |
| Температура плавления tR (℃) | – | Температура, при которой кристаллическое и жидкое состояния вещества сосуществуют в равновесии, называется температурой плавления. Температура плавления кристалла зависит от давления. При определенном давлении точка плавления кристалла совпадает с точкой замерзания. Температура плавления является одной из важных основ для формулирования спецификаций процесса горячей обработки материалов. Для аморфных материалов, таких как стекло, не существует точки плавления, есть только диапазон температур размягчения. |
| Название и символ | Формула расчета или метод выражения | Значение и описание |
| Удельная теплоемкость C [Дж / (кг - K)] |  Где: dQ / dT - теплоемкость, Дж/К; m-масса, кг. | Тепло, поглощаемое объектом на единицу массы при увеличении на 1 ℃, или тепло, выделяемое при уменьшении на 1 ℃, является удельной теплоемкостью вещества. Это важный технологический параметр для формулирования спецификации процесса горячей обработки материала. |
| Тепловая диффузия a (м²/с） |  Где: λ - теплопроводность, вт/(м - К); Cp - удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж / (кг - К); ρ - плотность, кг / м3. | Это физическая величина, которая отражает скорость гомогенизации температуры в объекте с неравномерной температурой и представляет собой характеристику изменения скорости нестабильного процесса теплопроводности. |
| Теплопроводность [Вт / (м - К)] |  Где: q - плотность теплового потока, вт/м2;dt / dn - градиент температуры в нормальном к границе раздела фаз направлении, а знак минус - направление падения температуры; λ - теплопроводность, Вт/(м - К). | Физическая величина, характеризующая теплопроводность металлического материала. Если разность температур на единице длины направления теплового потока составляет 1 °С в единицу времени, то допустимое количество тепла на единицу площади называется теплопроводностью материала. Материалы с большой теплопроводностью обладают хорошей теплопроводностью; И наоборот. Это важный показатель для измерения теплопроводности материалов. |
| Коэффициент линейного расширения a (1 / K или 1 / ℃) |  Где:l2 - длина после нагрева, мм; l1 исходная длина, мм; t2-t1 - разность температур, К или ℃; Δl - увеличенная длина, мм. | Отношение увеличенной длины к первоначальной длине становится коэффициентом линейного расширения при увеличении температуры металла на 1 ℃. В разных температурных зонах скорость линейного расширения материалов различна. Как правило, данное значение относится к среднему коэффициенту линейного расширения для конкретной температурной зоны. Это показатель, измеряющий тепловое расширение материалов. Материал с высоким коэффициентом линейного расширения обладает высокой способностью к набуханию после нагрева; И наоборот. |
| Удельное сопротивление ρ （Q-m） |  Где: R - сопротивление проводника, Q; S - площадь поперечного сечения проводника, м2; l - длина проводника, м. | Длина - 1 м, площадь поперечного сечения - 1 м². Величина сопротивления проводника - это удельное сопротивление, которое является показателем сопротивления материала при прохождении через него тока. Материал с высоким удельным сопротивлением обладает высоким сопротивлением и плохой проводимостью; Напротив, проводимость хорошая. |
| Проводимость y (с / М) |  Где: 1 / R - проводимость, S; S - площадь поперечного сечения проводника, м²； l - длина проводника, м. | Когда на проводнике поддерживается единичный градиент потенциала (т.е. разность потенциалов), ток, протекающий через единицу площади, называется проводимостью. Это физическая величина, отражающая связь между электрическим полем и плотностью тока в проводнике. Это индикатор для измерения проводимости проводника. Он является обратным по отношению к удельному сопротивлению. Среди металлов серебро обладает наилучшей проводимостью, и его проводимость определена как 100%. Процент, полученный при сравнении с другими металлические материалы с серебром - это проводимость материала. |
| Потери железа P (w / kg) | Как правило, удельные потери железного сердечника при переменном токе частотой 50 Гц могут быть непосредственно определены из кривой удельных потерь (т.е. удельных потерь железа) или из спецификации материала. | Мощность, потребляемая материалом железного сердечника двигателя или трансформатора на единицу веса под действием переменного магнитного поля, называется потерями в железном сердечнике, которые для краткости называют потерями в железе. Она включает в себя гистерезисные потери, потери от вихревых токов и остаточные потери. Использование материалов с низкими потерями железа позволяет снизить общие потери изделий и повысить их эффективность. |
| Проницаемость P (H / M) |  Где:B - сила магнитной индукции, Т; H - напряженность магнитного поля, А/м. | Отношение силы магнитной индукции к силе магнитного поля называется проницаемостью, которая является показателем, измеряющим трудность намагничивания магнитных материалов. Чем выше проницаемость, тем легче намагничивается материал. Для магнитных материалов, таких как железо и сталь, проницаемость не является фиксированной величиной, а связана со свойствами железа и стали и степенью магнитного насыщения. По проницаемости магнитные материалы обычно делятся на две категории: мягкие магнитные материалы (со значением p, равным десяткам тысяч или даже миллионам) и твердые магнитные материалы (со значением около 1). |
| Название и символ | Формула расчета или метод выражения | Значение и описание |
| Интенсивность магнитной индукции B（T） |  Где:F - сила магнитного поля, Н; I- сила тока, A; l - длина проводника, м. | Интенсивность магнитной индукции в определенной точке магнитного поля равна отношению силы магнитного поля на наэлектризованный провод, помещенный в эту точку перпендикулярно направлению магнитного поля, к произведению силы тока в проводе и длины провода. Это физическая величина, характеризующая напряженность и направленность магнитного поля и являющаяся весовым показателем для измерения магнитной силы магнитных материалов. Использование материалов с высокой силой магнитной индукции позволяет уменьшить объем железного сердечника, снизить вес изделия, сохранить проводник и уменьшить потери, вызванные сопротивлением проводника. |
| Принудительная сила Ho (A / m) | – | Коэрцитивная сила - это показатель, измеряющий способность магнитных материалов к размагничиванию и удержанию магнитного поля. После однократного намагничивания магнитного материала и снятия напряженности магнитного поля сила магнитной индукции не исчезает, а остается некоторая остаточная сила магнитной индукции, т.е. остаточный магнетизм. Это свойство называется принудительной силой. Абсолютное значение напряженности обратного магнитного поля, приложенного для устранения силы ферромагнитной индукции, является коэрцитивной силой ферромагнита или просто коэрцитивной силой. Для магнитомягких материалов чем меньше коэрцитивная сила, тем лучше; Для магнитотвердых материалов чем выше коэрцитивная сила, тем лучше. |
Химическое свойство металлические материалы определяется как устойчивость металлических материалов к химическому воздействию различных коррозионных веществ, как при комнатной, так и при высокой температуре.
Основной характеристикой металлических материалов с точки зрения их химических свойств является устойчивость к коррозии.
Коррозионная стойкость - это способность металлических материалов противостоять разрушительному воздействию коррозионных элементов в окружающей среде.
Химическая коррозия возникает при прямом химическом взаимодействии между металлом и окружающей его средой.
Она охватывает как газовую коррозию, так и коррозию металлов в неэлектролитных средах.
Этот вид коррозии характеризуется отсутствием электрического тока в процессе коррозии, а также образованием продуктов коррозии на металлическая поверхность.
Примером химической коррозии является ржавление чистого железа, которое возникает в результате реакции пара и газа в воде или при высоких температурах.
Электрохимическая коррозия - это вид коррозии, возникающий при контакте металла с растворами электролитов, таких как кислоты, щелочи и соли.
Этот тип коррозии характеризуется генерацией электрического тока (так называемый "эффект микроэлемента") в процессе коррозии и образованием продуктов коррозии (ржавчины), которые не откладываются непосредственно на металлическая поверхностьа скорее на расстоянии от металлического анода.
Причина электрохимической коррозии обычно связана с электродным потенциалом металла.
По сравнению с химической коррозией, процесс электрохимической коррозии более сложен, а ее последствия более серьезны.
Большинство коррозионных повреждений металлических материалов вызвано именно этим типом коррозии.
Таблица 2 распространенные виды коррозии металлов
| Тип коррозии | Значение и характеристики |
| Равномерное воздействие [коррозия] | Равномерная коррозия - это явление, при котором химические или электрохимические реакции протекают равномерно на всей открытой поверхности или большой площади металлических материалов, а металл истончается макроскопически. Ее также называют общей коррозией или непрерывной коррозией. Коррозия равномерно распределяется по внутренней и внешней поверхности всего металла, что приводит к уменьшению поверхности и, в конечном счете, к разрушению нагруженных частей. Это наиболее распространенная форма коррозии стали, которая наносит меньший вред и практически не влияет на механические свойства металла. |
| Межкристаллитная коррозия | Явление коррозии по границе зерен металла называется межкристаллитной коррозией. Этот вид коррозии происходит в металле по краю зерна, что является наиболее опасной коррозией в металлических материалах. После межкристаллитная коррозияПри этом общие размеры металла почти не изменились, а большинство из них по-прежнему сохраняют металлический блеск. Однако прочность и пластичность металла снижаются, на поверхности после холодной гибки появляются трещины, а в серьезных случаях теряется звук металла. При металлографическом исследовании участка можно обнаружить, что локальная коррозия возникает на границе зерен или в прилегающей к ней области, даже зерно отпадает, а коррозия распространяется вдоль границы зерен, что является более равномерным. |
| Избирательная коррозия | Явление, когда элемент или структура в сплаве подвергаются избирательной коррозии в процессе коррозии, называется селективной коррозией. Цветные сплавы, чугун и нержавеющая сталь могут подвергаться селективной коррозии. |
| Коррозионное растрескивание под напряжением | Явление хрупкого растрескивания металла под совместным действием постоянного растягивающего напряжения (в том числе внешней нагрузки, термического напряжения), остаточное напряжение после холодной и горячей обработки и сварки) и специфической коррозионной среды называется коррозионным растрескиванием под напряжением. При коррозионном растрескивании под напряжением в металле возникает коррозионная трещина от основания до разрушения. Начальной точкой трещины часто является небольшое отверстие точечной коррозии, а дном - коррозионная яма. Распространение трещины включает три типа: вдоль границы зерна, через зерно и смешанный тип. Основные трещины обычно перпендикулярны направлению напряжения, и большинство из них имеют ответвления. Конец трещины острый, степень коррозии внутренней стенки трещины и внешней поверхности металла обычно очень незначительная, а скорость расширения конца трещины очень быстрая. Трещина имеет характеристики хрупкого разрушения, что очень вредно. |
| Коррозионная усталость | Явление повреждения металла, вызванное совместным действием коррозионной среды и переменного напряжения или пульсирующего напряжения, называется коррозионной усталостью, которая характеризуется образованием коррозионных ям и большого количества трещин, так что предел усталости металла больше не существует. Коррозионная усталость обычно сопровождается несколькими источниками трещин. Большинство трещин являются трансгранулярными и, как правило, неразветвленными. Концы трещин относительно чистые. Большая часть трещин покрыта продуктами коррозии, небольшая часть - хрупкая. Основное средство для устранения этой коррозии - своевременное устранение напряжения металла. |
| Точечная коррозия | Большая часть поверхности металла не корродирует или коррозия очень слабая, но локально возникают коррозионные отверстия, а явление коррозии, развивающееся в глубине, называется точечной коррозией. Этот вид коррозии концентрируется на небольшом участке на поверхности металла, быстро развивается вглубь и, наконец, проникает в металл. Это своего рода коррозионное повреждение с большим вредом. Она часто возникает в статичной среде и обычно развивается вдоль направления силы тяжести. |
| Эрозия Коррозия | Коррозионная жидкость движется относительно металлической поверхности, особенно когда возникает вихревой ток и жидкость резко меняет направление. Жидкость не только вызывает механическую эрозию и разрушение продуктов коррозии, образующихся на поверхности металла, но и вступает в химическую или электрохимическую реакцию с голым металлом, ускоряя его коррозию, которая называется коррозией износа. При коррозионном износе металл отделяется от поверхности металла в виде продуктов коррозии, а не в виде сплошного металлического порошка, как при чистом механическом износе, и на поверхности металла часто появляются направленные канавки, каналы, рифления, круглые отверстия и другие коррозионные формы. |
| Водородное охрупчивание | Водородное охрупчивание - это хрупкое разрушение, вызванное снижением прочности металлических материалов в результате взаимодействия водорода с металлом во время коррозии. Это результат взаимодействия водорода и напряжения. Водород, образующийся при коррозии, обычно находится в атомарном состоянии и концентрируется в металле по границе зерен до максимальной двумерной области концентрации напряжений. Как только появляется шанс, могут образовываться молекулы, и огромные внутреннее напряжение может возникнуть в металле, что приведет к хрупкому разрушению материала. Разрушение при водородном охрупчивании может быть межкристаллитным или транскристаллитным. Явление раздвоения трещины при водородном охрупчивании намного меньше, чем при коррозии под напряжением, и обезуглероживание сопровождается трещиной. |
Скорость коррозии - это скорость, с которой материал подвергается равномерной коррозии, определяемая путем измерения изменения веса образца в тестовой среде за определенный период времени.
Она может быть выражена как потеря массы в единицу времени и единицы площади и может быть рассчитана по следующей формуле:
Где:
Скорость коррозии также может быть выражена в терминах годовой глубины коррозии (R). Зависимость между R и K (константой) выглядит следующим образом:
Где:
Таблица 3 Классификация и класс коррозионной стойкости металлических материалов
| Номер класса | Название классификации: | Уровень | Годовая глубина коррозии (мм/а) |
| I | Чрезвычайно сильная коррозионная стойкость | 1 | ≤0.001 |
| II | Сильная коррозионная стойкость | 23 | 0.001~0.0050.005~0.01 |
| III | Сильная коррозионная стойкость | 45 | 0.01~0.050.05~0.10 |
| IV | Сильная коррозионная стойкость | 67 | 0.10~0.500.50~1.0 |
| V | Слабая коррозионная стойкость | 89 | 1.0~5.05.0~10.0 |
| VI | Чрезвычайно слабая коррозионная стойкость | 10 | >10 |
Под механическими свойствами материалов понимаются их характеристики при различных внешних нагрузках, таких как растяжение, сжатие, изгиб, кручение, удар и переменное напряжение, а также в различных условиях, таких как температура, среда и влажность.
Поведение металлов в таких условиях может сильно различаться из-за различных способов приложения нагрузки и сложных изменений в окружающей среде и среде, что обуславливает широкий спектр исследований в области механические свойства металла материалы.
Эта область превратилась в междисциплинарную область между металлургией и механикой материалов.
Металлические компоненты обычно характеризуются различными механическими параметрами, такими как напряжение, деформация и энергия удара, а критические или заданные значения этих параметров называются показателями механических характеристик металлических материалов, включая показатель прочности, показатель пластичности и показатель вязкости.
Механические свойства металлов приведены в таблице 4.
Таблица 4 механические свойства металла
| Название и символ | Значение и описание |
| Предел прочности при растяжении Rm (МПа) | Максимальное напряжение, характеризующее устойчивость металлических материалов к разрушение при растяжении называется прочностью на разрыв, также известной как предел прочности, который можно измерить с помощью испытания на растяжение. Для пластичных материалов он представляет собой сопротивление максимальной равномерной деформации материала и не отражает истинное сопротивление материала разрушению; Для хрупких материалов с малой или нулевой пластической деформацией можно отразить сопротивление материала прямому разрушению. |
| Прочность на сжатиеσbc (МПа) | Максимальное напряжение, характеризующее устойчивость металлических материалов к сжимающей нагрузке без разрушения, называется прочностью на сжатие, также известной как прочность на сжатие, которая может быть измерена с помощью испытания на сжатие. Для хрупких или малопластичных материалов разрушение происходит под давлением, а прочность на сжатие имеет определенное значение; Для пластичных материалов хрупкое разрушение не происходит во время сжатия, и прочность на сжатие в это время может быть определена сжимающим напряжением, необходимым для получения определенной деформации сжатия. |
| Предел прочности при изгибе см σbb (МПа) | Способность металлических материалов сопротивляться разрушению при действии на поверхность изгибающего момента называется прочностью на изгиб, также известной как прочность на изгиб, которая может быть измерена испытанием на изгиб. Для хрупких материалов прочность на изгиб можно измерить, если разрушение происходит при изгибе; Для пластичных материалов образец не ломается при изгибе, поэтому испытание на изгиб используется только для сравнения способности различных материалов к пластической деформации при определенных условиях изгиба или для определения качества поверхности деталей. |
| Прочность на кручение ζb (МПа) | Способность металлических материалов противостоять крутящему моменту без разрушения называется прочностью на кручение, также известной как прочность на скручивание, которая может быть измерена с помощью испытания на кручение. |
| Прочность на сдвиг (МПа) | Способность металлический материал чтобы противостоять сдвиговой нагрузке без разрушения, называется прочностью на сдвиг. Для хрупких материалов он может быть непосредственно измерен испытанием на сдвиг. Для пластичных материалов, из-за большой пластической деформации при сдвиге, она измеряется с помощью испытания на кручение. |
| Предел текучести Rp0.2Условный предел текучестиRp0.2（MPa） | Она представляет собой способность металлических материалов сопротивляться пластической деформации. Когда металлические материалы подвергаются растягивающей нагрузке, явление, когда нагрузка не увеличивается, но деформация продолжает расти, называется текучестью. Напряжение, при котором происходит растяжение, называется пределом текучести. Максимальное напряжение перед первым падением предела текучести - это верхний предел текучести; Если не учитывать начальный переходный эффект, то минимальное напряжение на стадии текучести составляет низкая точка текучести. Для материала с очевидной точкой текучести предел текучести равен напряжению, соответствующему точке текучести; Для материалов, не имеющих явного предела текучести, напряжение, при котором пластическая деформация составляет 0,2%, определяется как условный предел текучести. |
| Скорость ползучестиСкорость ползучести в установившемся состоянииξk (% / ч) | При длительном воздействии определенной температуры и напряжения явление медленной пластической деформации металлических материалов с увеличением времени называется ползучестью. Величина деформации ползучести за единицу времени, то есть наклон кривой ползучести, называется скоростью ползучести или скоростью ползучести. |
| Предел ползучести (σV)（MPa） | Способность металлического материала сопротивляться деформации. Ее можно разделить на физический предел ползучести и условный предел ползучести. Физический предел ползучести означает способность металлических материалов не подвергаться конечной деформации при определенной температуре. Очевидно, что физический предел ползучести зависит от способности минимальной деформации, которую можно определить с помощью оборудования для испытания на деформацию. В машиностроении широко используется условный предел деформации, который представляет собой напряжение, вызывающее в металлическом материале заданную скорость ползучести при заданной температуре или заданную общую пластическую деформацию за определенное время. |
| Удлинение после разрушения (A)（%） | Показатель, характеризующий способность металлических материалов к пластической деформации, можно определить с помощью испытания на растяжение. Процентное отношение фактического удлинения части образца после разрыва к первоначальному удлинению называется удлинением после разрыва, которое выражается через A. Удлинение после разрушения круглого образца, длина которого в 10 раз больше диаметра, и образца прямоугольного сечения, l= 11,3 √ s (s - площадь поперечного сечения образца), записывается как A11.3; Для цилиндрического образца с l = 5d0 для образца прямоугольного сечения с l = 5,65 √ s, удлинение после разрушения записывается как A. Чем выше значение A, тем лучше пластичность материала. |
| Уменьшение площади (Z)（%） | Показатель, характеризующий способность металлических материалов к пластической деформации, можно определить с помощью испытания на растяжение. После отрыва образца процентное соотношение максимального уменьшения площади поперечного сечения в месте сужения и первоначальной площади поперечного сечения называется уменьшением площади, которое выражается Z. Чем выше значение Z, тем выше пластичность материала. |
| Название и символ | Значение и описание |
| Прочная пластичность σ （%） | И характеризуется удлинением A и уменьшением площади Z образца после разрушения при ползучести. Он отражает пластические свойства материалов при длительном воздействии температурных напряжений и является важным показателем для измерения хрупкости материалов при ползучести. |
| Прочность | Это комплексный показатель прочности и пластичности металлических материалов, характеризующий способность металлических материалов поглощать энергию при пластической деформации и распространении трещин до разрушения. К основным параметрам, характеризующим вязкость материалов, относятся энергия поглощения удара, ударная вязкость, температура хрупкого перехода, температура непластического перехода и вязкость разрушения. |
| Энергия поглощения удара KV, KU (Дж) | Используются образцы с V-образным или U-образным надрезом определенной формы и размера. Под действием силы удара энергия, необходимая для образования двух новых свободных поверхностей и части объемной пластической деформации в течение одного разрушения, является энергией поглощения удара. Чем выше значение, тем выше прочность материала и устойчивость к ударным повреждениям. |
| Ударная вязкость Акв（Дж/см2） | Характеризует способность металлических материалов противостоять ударным повреждениям. Ударная вязкость материала определяется как отношение энергии поглощения удара, полученной при испытании на удар, к площади поперечного сечения в нижней части надреза образца. Этот показатель часто используется для определения чувствительности образца к надрезу и для проверки хрупкости материала в холодном, горячем и отпущенном состоянии, но на его значение легко влияют форма и размер надреза, ускорение, температура и другие факторы. Значения ударной вязкости различных форм и размеров нельзя напрямую сравнивать друг с другом. |
| Температура хрупкого перехода FTP (температура перехода пластического разрушения)FTE (температура перехода упругого разрушения)Fatt (температура перехода морфологии нового рта)NDT (температура перехода без пластического разрушения)（℃） | При понижении температуры диапазон температур, в котором металлический материал переходит из вязкого состояния в хрупкое, называется температурой хрупкого перехода или температурой вязко-хрупкого перехода. Выше температуры хрупкого перехода металлический материал находится в вязком состоянии, и режим разрушения в основном представляет собой вязкое разрушение; Ниже температуры хрупкого перехода материал находится в хрупком состоянии, и форма разрушения в основном хрупкая (например, трещина расщепления). Температура хрупкого перехода обычно существует в материалах с решеткой BCC и плотноупакованной гексагональной структурой. Для кубических материалов с торцевым центром не существует температуры перехода в хрупкое состояние, поскольку они остаются вязкими при температуре жидкого аммиака. Существует множество способов выразить температуру перехода в хрупкое состояние. Помимо таких факторов, как размер образца, режим загрузки и скорость загрузки, это также связано с методом экспрессии. Разные материалы можно сравнивать только в одинаковых условиях. В машиностроении для предотвращения хрупкого разрушения деталей следует выбирать материалы с температурой хрупкого перехода ниже, чем нижняя предельная рабочая температура деталей. Для материалов, содержащих большое количество примесных элементов, таких как N, P, As, Bi и Sb, при длительной эксплуатации может произойти охрупчивание и отпускная хрупкость, температура перехода в хрупкое состояние будет увеличиваться с увеличением времени эксплуатации. В последние годы температура хрупкого перехода и прирост температуры хрупкого перехода стали одним из показателей оценки свойства материала компонентов. |
| твердость | Показатель механических свойств, отражающий относительную твердость и мягкость металлического материала. Для определения обычно используются три метода: метод прессования, динамический метод и метод царапин. Твердость при вдавливании представляет собой способность металлических материалов сопротивляться пластической деформации; Динамическая твердость отражает работу материала по деформации; Твердость по царапинам представляет собой способность материала сопротивляться шлифовке. Чем выше твердость металлических материалов общего назначения, тем выше прочность, износостойкость, хуже пластичность и вязкость. |
| Твердость по Бринеллю HBHBS (стальной шар)HBW (шар из твердого сплава) | Впервые он был предложен шведом Дж.А. Бринеллом. Твердость по Бринеллю измеряется методом прессования, а закаленный стальной шар или твёрдый сплав Шарик вдавливается в металлическую поверхность. Коэффициент, полученный делением площади вдавливания на нагрузку, приложенную к стальному шарику, является значением твердости HB металла по Бринеллю. Когда индентор представляет собой стальной шарик (применимо к HB < 450), твердость по Бринеллю обозначается HBS; когда индентор представляет собой шарик из твердого сплава (применимо к hb650), она обозначается HBW. |
| Твердость по Роквеллу HRHRA HRB HRC | Американец С.П. Роквелл предложил метод давления на людей для измерения твердости по Роквеллу. Используя алмазный конус с углом конуса 120 или стальной шарик диаметром 1,588 мм в качестве индентора, сначала нажмите на начальную нагрузку F0 в поверхность испытуемого образца, затем приложите основную нагрузку F1Через некоторое время снимите основную нагрузку, измерьте остаточную глубину вдавливания под первоначальной нагрузкой и рассчитайте значение твердости в соответствии с глубиной вдавливания. В зависимости от комбинации различных типов инденторов и нагрузок, твердость по Роквеллу позволяет получить различные шкалы твердости, включая HRA, HRB и HRC. |
| Твердость по Виккерсу HV | Твердость по Виккерсу измерялась методом вдавливания. Возьмите в качестве индентора алмазную квадратную пирамиду с относительным углом 136, вдавите ее в поверхность образца под действием нагрузки F, а затем рассчитайте площадь поверхности вдавливания по средней длине диагонали вдавливания. Коэффициент, полученный при делении произведения вдавливания на нагрузку, является значением твердости по Виккерсу. |
| Название и символ | Значение и описание |
| Твердость по Шору (HS) | Американец А.Ф. Шор предложил измерять твердость по Шору методом динамической нагрузки, вдавливая алмазный или стальной шарик определенной массы и формы. После падения с заданной высоты ho на поверхность испытуемого образца, он отскакивает под действием энергии упругой деформации испытуемого металла. Значение твердости, рассчитанное в соответствии со значением отскока H, является значением твердости по Шору HS. |
| Динамическая твердость по Бринеллю HB | Ручной молоток твердомера Бринелля обычно используется для измерения твердости по Бринеллю методом динамической нагрузки. Поместите стальной шарик диаметром d между стандартным стержнем (значение твердости HB) и испытуемой деталью, постучите по нему молотком, измерьте диаметр вмятины на стандартном стержне и испытуемой детали и рассчитайте значение твердости по Бринеллю. |
| Твердость по Моосу | Немец Ф. Моос предложил измерять твердость методом царапания, а для определения величины твердости материала использовать 10 эталонных материалов с различной твердостью и мягкостью для сравнения с испытуемым материалом. |
| Вязкость разрушения при деформации в плоскости K I C(Н / мм3 / 2) | KI критическое значение коэффициента интенсивности напряжений KI измеряется в соответствии со стандартным методом испытаний. Он представляет собой способность материала сопротивляться трещинам и является количественным показателем для измерения вязкости материала. I относится к вершине трещины в режиме I в состоянии плоской деформации. |
| Смещение раскрытия трещины (COD)（mm） | Относится к смещению раскрытия первоначальной вершины трещины при нагружении упругого материала J-типа (открытого типа), что является косвенной мерой интенсивности поля напряжений и деформаций в вершине трещины упруго-пластического материала. Когда смещение раскрытия трещины σ достигает определенного критического значения, трещина начинает расширяться. Измеренные в ходе испытаний значения COD для зарождения трещин или нестабильности могут быть использованы для оценки безопасности инженерных конструкций. При одинаковом объеме выборки измеренное значение ХПК может быть использовано для относительной оценки качества материала и процесса. |
| Вязкость разрушения JIC (Н / мм) | J-интеграл - это математическое выражение линейного интеграла от одной поверхности трещины до другой поверхности вокруг вершины трещины. Он используется для характеристики напряженно-деформированного поля в области фронта трещины. Некоторые из его характерных значений могут быть использованы в качестве меры вязкости разрушения материалов. Собственная вязкость разрушения JIC близка к значению J, когда трещина начинает расширяться, и является инженерной оценкой J, когда трещина начинает стабильно расширяться. |
| Скорость роста усталостной трещины da/ dN (мм / окружность) | Сайт механика разрушения параметр используется для описания расстояния распространения усталостной трещины в направлении, перпендикулярном растягивающему напряжению, в каждом цикле на стадии критического распространения при сжатии. Скорость распространения усталостной трещины выражается в da/ dN. Она в основном зависит от диапазона коэффициента интенсивности напряжений △ K. |
| Скорость роста коррозионных трещин под напряжением da / dt (мм / цикл) | Параметры механики разрушения используются для описания закона распространения трещин в образце с трещинами при статическом нагружении в среде. |
| Пороговое значение роста усталостной трещины△Kth（N/mm3/2） | При испытании на усталость диапазон коэффициента интенсивности напряжений, соответствующий скорости роста усталостной трещины, приближающейся к нулю или останавливающейся, составляет △ Kth. Стандарт предусматривает, что если da / dN = 107 мм/неделю, соответствующий △ K - △ kth. |
| Релаксационная прочность (МПа) | Если общая деформация образца или детали поддерживается постоянной при заданной температуре, то с течением времени упругая деформация будет непрерывно переходить в пластическую, а процесс уменьшения напряжения называется релаксацией. Кривая изменения напряжения с течением времени - это кривая релаксации напряжения. Кривая делится на два этапа. На первом этапе напряжение со временем резко снижается; На втором этапе напряжение медленно падает и в конце концов не снижается. Поэтому крайнее значение падения остаточного напряжения на второй стадии определяется как предел релаксации; В технике остаточное напряжение, которое достигает определенного расчетного времени, называется релаксационной прочностью. Это важная основа для выбора материала компонентов, работающих в расслабленных условиях. |
| Чувствительность к насечкам | Насечка на металлическом образце или детали вызывает двумерное неравномерное растягивающее напряжение и концентрацию напряжений, что способствует хрупкому разрушению. В условиях надреза материал склонен к раннему хрупкому разрушению, что является чувствительностью к надрезу. Чувствительность насечки серый чугун ниже, чем у стали. Чувствительность к надрезу высокоуглеродистой или среднеуглеродистой стали при закалке и низкотемпературном отпуске выше, чем у отожженной или закалка и отпуск сталь. |
| Чувствительность к насечкам qJ при статической нагрузке | Это показатель, измеряющий склонность материала к охрупчиванию при статическом растяжении или статическом изгибе. Этот показатель может служить важной технической основой для выбора деталей болтов и определения технологии их холодной и горячей обработки |
| Чувствительность к усталостному надрезу q | Характеризуется степенью усталостная прочность уменьшение из-за наличия поверхности надреза на поверхности материала. Серый чугунq = 0, нечувствительна к надрезу; сталь средней прочности, q = 0,4 ~ 0,5; высокопрочная сталь (σb = 1200 ~ 1400 МПа), q = 0,6 ~ 0,8. |
| Название и символ | Значение и описание |
| Коэффициент демпфирования вибрации σ | Даже если объект, находящийся в состоянии свободных колебаний, поместить в вакуум, его энергия колебаний постепенно преобразуется в тепловую и расходуется. Это явление, когда энергия вибрации расходуется по внутренним причинам, называется внутренним трением. Способность металлических материалов поглощать энергию вибрации за счет внутреннего трения и преобразовывать ее в тепловую энергию называется демпфированием вибрации. Демпфирование колебаний выражается коэффициентом демпфирования σ. Чем больше σ, тем выше уровень демпфирования вибраций. |
| Усталость | При длительном воздействии циклических напряжений или циклических деформаций материалы, детали или конструкции будут трескаться в некоторых слабых местах или местах концентрации напряжений вплоть до разрушения или излома. |
| Усталость при высоких циклах | Усталостное разрушение с низким напряжением (ниже предела текучести или предела упругости материала) и длительным сроком службы (обычно более 105 циклов). Для него характерны внезапные, локальные и чувствительные дефекты и концентрация напряжений. |
| Малоцикловая усталость | Под действием циклической деформации (напряжение превышает предел текучести материала), усталость которого составляет обычно менее 105 Время также называют усталостью от деформации или пластической усталостью. Испытания на малоцикловую усталость обычно проводятся в условиях контролируемой постоянной деформации, и петля гистерезиса "напряжение-деформация" материала возникает в основном под действием пластической деформации. |
| Высокотемпературная усталость | Явление разрушения материалов при высокой температуре и циклическом напряжении или деформации называется высокотемпературной усталостью. Высокая температура обычно означает температуру выше температуры ползучести материала (температура ползучести составляет около 0,3Tm ~ 0,5Tm, Tm - температура точки плавления, выраженная в абсолютной температуре) или выше температуры рекристаллизации. |
| Термическая усталость | Усталостное разрушение вызванные термическим напряжением или циклом термической деформации из-за изменения температуры, называются термической усталостью, которая также является результатом постепенного накопления повреждений при пластической деформации и может рассматриваться как малоцикловая усталость при изменении температурного цикла. |
| Коррозионная усталость | Усталость, вызванная коррозионной средой и циклическими напряжениями или циклическими деформациями, называется коррозионной усталостью. На кривой долговечности под напряжением нет горизонтального участка, то есть нет усталостного предела бесконечной долговечности. |
| контактная усталость | Усталость деталей при многократном воздействии высокого контактного давления называется контактной усталостью. После нескольких циклов напряжений в локальной зоне рабочей поверхности детали отслаиваются небольшие куски или кусочки металла, образуя ямы или выбоины. |
| Абразия | В процессе эксплуатации детали машины на поверхности трения происходит ряд механических, физических и химических взаимодействий, приводящих к изменению размеров, потерям и даже разрушению поверхности детали машины, что называется износом. |
| Окислительный износ | Когда поверхность машины движется относительно друг друга (будь то трение качения или трение скольжения). При пластической деформации новая оксидная пленка не отделяется от поверхности металла из-за непрерывного разрушения образовавшейся оксидной пленки в месте фрикционного контакта и образования новой оксидной пленки. Процесс, при котором детали постепенно изнашиваются в результате трения. Окислительный износ может происходить при различных удельных давлениях (давлениях на единицу площади) и скоростях скольжения. Когда скорость износа не превышает 0,10,5 мкм/ч, поверхность становится яркой и на ней равномерно распределены тончайшие шлифовальные линии. |
| Износ прикуса | Под окклюзионным износом понимается разрушение оксидной пленки в некоторых точках трения на поверхностях двух пар шлифовальных деталей, формовка металла Прочность этих мест соединения часто выше, чем прочность основного металла. При последующем относительном движении повреждение происходит в зоне со слабой прочностью. В это время металлическая стружка застревает и срывается вниз, или поверхность детали машины истирается усиленным местом соединения. Такой износ называется износом прикуса. Этот вид износа происходит только в условиях трения скольжения. Под действием большого удельного давления и малой скорости скольжения на поверхности детали машины образуются серьезные рубцы от трения. |
| Термический износ | Из-за большого количества тепла, выделяемого в процессе трения, в смазочное масло ухудшится, и металл поверхности нагреется до температуры размягчения. В месте контакта произойдет локальное налипание металла, а крупные частицы металла оторвутся или даже расплавятся. Термический износ обычно происходит при трении скольжения или при большом удельном давлении и большой скорости скольжения (например, V > 3-4 м/с), поверхность детали машины покрывается разрывами и царапинами. |
| Абразивный износ | В условиях трения скольжения в зоне трения на поверхности детали машины возникают твердые абразивные частицы (абразивные частицы, поступающие снаружи, или обломки, отслоившиеся от поверхности), вызывающие локальную пластическую деформацию шлифовальной поверхности, внедрение абразивных частиц и резание абразивными частицами, в результате чего шлифовальная поверхность постепенно изнашивается. Абразивный износ может происходить при различных конкретных давлениях и скоростях скольжения. |
| Название и символ | Значение и описание |
| Величина износа (величина износа) | Величина износа - это показатель для измерения износостойкости металлических материалов. Обычно измеряется на тестере износа Amsler. Измеряется методом взвешивания или измерения после истирания образца в течение определенного времени или расстояния при заданных условиях испытания. |
| Коэффициент относительной износостойкости (g) | Показатель, используемый для относительной оценки износостойкости металлических материалов. Она измеряется на симулирующей износостойкость испытательной машине. Как правило, в качестве стандартного образца используется сталь 65Mn с твердостью HRC52 ~ 53. При одинаковых условиях испытаний отношение абсолютного значения износа (весового или объемного) стандартного образца к абсолютному значению износа измеряемого материала является относительным коэффициентом износостойкости испытуемого материала. Чем больше значение относительного коэффициента износостойкости, тем выше износостойкость данного материала, и наоборот. |
Металл свариваемость относится к пригодности металлических материалов для сварочной обработки. В основном это легкость получения высококачественных сварных соединений при определенных условиях сварки, таких как сварочные материалыМетоды, параметры процесса и формы конструкции.
Она включает в себя два аспекта:
Первое - это качество сварное соединениеВ частности, способность получать высококачественное соединение без дефектов при определенных условиях сварки.
Второй - эксплуатационные характеристики, которые оценивают, может ли сварное соединение или весь компонент после сварки соответствовать техническим требованиям при определенных условиях эксплуатации.
Существует несколько факторов, влияющих на свариваемость. Для стальных материалов эти факторы включают выбор материала, конструкцию и дизайн соединения, технологические методы и спецификации, а также условия окружающей среды во время эксплуатации соединения.
Сварные соединения обычно состоят из зоны металла шва, линии сплавления и зоны термического влияния.
Зона термического влияния - это область, в которой структура и свойства металла, прилегающего к сварному шву, изменяются под воздействием тепла, выделяемого во время сварки.
На изменение микроструктуры и свойств зоны термического влияния влияет не только термический цикл, но и состав и исходное состояние основного металла, как показано на рис. 2.
Рис. 2 Характеристики распределения сварочное тепло зона поражения
Под "незакаливаемой сталью" понимается сталь, которая нелегко превращается в мартенсит при естественном охлаждении после сварки, например, обычная низкоуглеродистая сталь.
Как показано на рис. 2, зона термического влияния незакаленной стали состоит из четырех частей: зоны плавления, зоны перегрева, зоны нормализации и зоны неполной рекристаллизации.
(1) Зона слияния:
Зона сплавления состоит из зоны плавления присадочного металла и зоны полурасплава (где температура находится между ликвидусом и солидусом). Зона полурасплава имеет низкую прочность и вязкость из-за неоднородности химического состава и структурных свойств, что необходимо учитывать.
(2) Зона перегрева:
Температура в этой зоне обычно составляет около 1100°C, и размер зерна начинает быстро расти. После охлаждения образуется крупнозернистая перегретая структура, также известная как зона крупного зерна. Эта зона склонна к охрупчиванию и растрескиванию.
(3) Зона нормализации (зона рекристаллизации с изменением фазы):
Когда температура превышает AC3 и зерно начинает быстро расти, зерно в этой области растет незначительно. После охлаждения получаются однородные и мелкие перлит и феррит, которые эквивалентны нормализованная термическая обработка структуру и обладают хорошими общими свойствами.
(4) Неполная зона рекристаллизации:
Температура в этой области находится между AC1 и AC3. Микроструктура в этой области неоднородна, с различными размерами зерен и механическими свойствами.
Эти четыре зоны являются основными структурными характеристиками зоны термического влияния низкоуглеродистой и низколегированной стали. Однако некоторые цветные металлы после холодной прокатки или холодной деформации перед сваркой могут подвергаться рекристаллизации в диапазоне температур от 500°C до AC1, что приводит к потере упрочнения и повышению пластичности и вязкости.
Для стали с чувствительностью к старению, если время в температурном диапазоне AC1-300°C немного больше, может произойти деформационное старение, вызывающее охрупчивание в этой области. Эта область также известна как область охрупчивания при старении.
Хотя структура металла не претерпевает значительных изменений, он обладает чувствительностью к надрезу, что необходимо учитывать при сварке.
Под "легкозакаленной сталью" понимается сталь, которая легко закаливается и образует закаленную структуру, такую как мартенсит, при воздушном охлаждении после сварки. К ним относятся закаленная и отпущенная сталь и среднеуглеродистой стали.
(1) Полностью закаленная зона:
Температура нагрева падает между линией солидуса и A, что приводит к образованию крупнозернистого мартенсита в результате роста зерен. При изменении скорости охлаждения образуется смешанный структура мартенсита также может образовываться бейнит. Однако закаленная структура может быть склонна к хрупкости и растрескиванию.
(2) Зона неполного тушения:
Температура нагрева находится между AC1 и AC3, что соответствует зоне неполной рекристаллизации. Различное содержание элементов в основном металле или скорость охлаждения могут привести к образованию смешанных структур, таких как бейнит, сорбит и перлит.
(3) Зона закаливания:
Если основным металлом является сталь, подвергшаяся отпуску перед сваркой, то будет существовать зона размягчения при отпуске. Если температура отпуска основного металла перед сваркой составляла t1, то если температура нагрева превышает t1 (но меньше AC1) во время процесс сваркипроизойдет размягчение при перетемпературе. Если температура нагрева ниже t1, структура и свойства стали останутся неизменными.
Трещины при сварке можно обнаружить с помощью визуального осмотра или методов дефектоскопии.
Классификация сварочных трещин: Существует несколько виды сварки трещины, включая трещины сварного шва, трещины в зоне сплавления, корневые трещины, трещины в носке сварного шва и трещины в кратере дуги, которые можно классифицировать по месту их возникновения.
Кроме того, механизм образования трещин может быть использован для классификации сварочных трещин на горячие трещины, трещины от перегрева, холодные трещины, коррозионные трещины под напряжением и другие.
Важно отметить, что сварочные трещины являются наиболее серьезным дефектом в сварные швы и не допускаются в конструкциях или деталях оборудования.
Таблица 5 Классификация различных сварочных трещин
| Классификация трещин | Основная характеристика | Чувствительный температурный диапазон | Основной металл | Позиция | Тенденция развития трещин | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Горячая трещина | Растрескивание готовой продукции | На поздней стадии кристаллизации жидкая пленка, образованная эвтектикой, ослабляет связь между частицами и трескается под действием растягивающего напряжения | Температура немного выше температуры солидуса (твердое-жидкое состояние) | Углеродистая сталь, низкая и средняя легированная стальАустенитная сталь, сплав на основе никеля и алюминия с большим количеством примесей | На сварном шве, небольшое количество в зоне термического влияния | Вдоль аустенит граница зёрен |
| Полигональная трещина | Под действием высокой температуры и напряжения дефекты решетки в передней части затвердевших изделий перемещаются и собираются, образуя вторичную границу. При высокой температуре она находится в малопластичном состоянии, и под действием напряжения образуются трещины | Температура рекристаллизации ниже солидуса | Чистый металл и однофазный аустенитный сплав | На сварном шве, небольшое количество в зоне термического влияния | Вдоль аустенит граница |
| Классификация трещин | Основная характеристика | Чувствительный температурный диапазон | Основной металл | Позиция | Тенденция развития трещин | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Горячая трещина | Трещина при разжижении | Под действием самой высокой температуры термический цикл сваркимежду зоной термического влияния и слоями многослойной сварки происходит переплав, и под действием напряжения образуются трещины | Немного ниже температуры солидуса | Никель-хромовая высокопрочная сталь, аустенитная сталь и сплав на основе никеля, содержащий больше S, P и C | Зона термического влияния и прослойка при многослойной сварке | Растрескивание по границе изделия |
| Разогреть трещину | Во время процедуры снятия стресса толстая пластина сварная конструкция, когда существуют различные уровни концентрации напряжений в крупнозернистой области зоны термического влияния, дополнительная деформация из-за релаксации напряжений превышает пластичность детали при ползучести, тогда возникают трещины от перегрева | Отпускная обработка при 600 ~ 700 ℃ | Высокопрочная сталь, перлитная сталь, аустенитная сталь и сплав на основе никеля, содержащий упрочняющие элементы в виде осадков | Крупнозернистая зона зоны термического влияния | Растрескивание по границе изделия | |
| Отложенная трещина | Трещина с характеристиками задержки образуется в результате совместного действия закаленной структуры, водорода и сдерживающих напряжений. | Ниже точки m | Средний и высокоуглеродистая стальНизко- и среднелегированная сталь, титановый сплав и т.д. | Зона термического влияния, небольшое количество в сварном шве | Межгранулярный или трансгранулярный | |
| Трещина охрупчивания при закалке | В основном это связано с закаленной структурой и трещинами, вызванными сварочным напряжением. | M. Ближняя точка | NiCrMo сталь, содержащая углерод, мартенситная нержавеющая сталь и инструментальная сталь | Зона термического влияния, небольшое количество в сварном шве | Межзерновые или носимые изделия | |
| Холодная трещина | Низкая трещиноватость при пластическом охрупчивании | При более низкой температуре образуются трещины, поскольку усадочная деформация основного металла превышает пластический запас самого материала. | Ниже 400 ℃ | Чугун, наплавка твердым сплавом | Зона термического влияния и сварной шов | Межзерновые или носимые изделия |
| Ламеллярный разрыв | В основном это связано с наличием слоистых включений (вдоль направления прокатки) в стальная пластина, и напряжения, перпендикулярные направлению прокатки, возникающие при сварке, приводящие к образованию "ступенчатых" слоистых трещин в зоне термического влияния или на небольшом удалении от нее | Ниже примерно 400 ℃ | Толстолистовая структура низколегированной высокопрочной стали, содержащей примеси | Вблизи зоны термического влияния | Трансгранулярный или краевой продукт | |
| Коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) | Отсроченное растрескивание некоторых сварных конструкций (например, сосудов и труб) под совместным воздействием коррозионной среды и напряжения | Любая рабочая температура | Углеродистая сталь, низколегированная сталь, нержавеющая сталь, алюминиевый сплав и т.д. | Сварной шов и зона термического влияния | Межгранулярный или трансгранулярный |
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 