Свойства и испытания металлов


Для разных изделий применяются разные виды и марки металлов и сплавов. Выбор  обычно основывается на характеристиках материалов. При проектировании любой конструкции учитываются свойства и испытания металлов, которым они были подвержены.

Производимые испытания над разного рода металлами помогают определить механические, термические, химические свойства металлов. Соответственно, в зависимости от выявляемых свойств металла, проводятся и определенные виды испытаний.

О том, какие свойства и испытания металлов имеют большое значение, и какими они бывают мы и поговорим далее.

 

Свойства металлов.

Каждый вид металла имеет определенный набор свойств – механических, технологических и эксплуатационных, которые характеризуют его способность к нагреву и охлаждению, свариванию, устойчивость к большим нагрузкам и прочее. Наиболее важные из них следующие:

  • литейные – эти свойства металла важны при отливе, для качественных отливок;
  • жидкотекучесть;
  • усадка (т.е. изменение объемов и размеров при охлаждении и затвердевании);
  • ликвация (химический состав может быть неоднородным по объему);
  • свариваемость (важно при проведении сварочных работ, оценивается это свойство уже по готовому сварному соединению);
  • обработка давлением – важно как металл реагирует на внешние нагрузки, не разрушается ли он под давлением;
  • обработка резанием – обозначает поведение металла под воздействием разных режущих инструментов;
  • ударная вязкость;
  • износостойкость – сопротивление металла к поверхностным разрушениям под воздействием трения;
  • коррозионная стойкость – стойкость к воздействию щелочных сред, кислот;
  • жаростойкость – сопротивление окислению под воздействием высоких температур;
  • жаропрочность – материал должен сохранять все свои свойства даже под воздействием высоких температур;
  • хладостойкость – сохранение пластичности металла при низких температурах;
  • антифрикционность – свойство, характеризующееся тем, как металл может прирабатываться к другим материалам.

Все эти свойства выявляются в ходе испытаний: механических, химических и прочих.

 

Механические испытания металлов.

При проведении таких испытаний на металл оказывают разную нагрузку – динамическую (ударное увеличение напряжения в металле) или статическую (постепенное увеличение напряжения).

В ходе нагрузок в металле могут возникать разные виды напряжения:

  • сдвиговое;
  • растягивающее;
  • сжимающее.

 

Так, например, при скручивании металла в материале возникает сдвиговое напряжение, тогда как разгибание или сгибания приводят одновременно к сжимающему и растягивающему напряжению.

Согласно этим нагрузкам и возникающему напряжению могут проводиться такие виды механических испытаний:

  • на растяжение;
  • на изгиб;
  • на удар (определяется ударная вязкость металла).

 

Кроме того механические испытания предполагают проверку на усталость материала (обычно при изгибе), на глубокую вытяжку и ползучесть. Также проводятся испытания на твердость, которые осуществляются методом вдавливания и динамическим способом (на металл скидывают боек с наконечником из алмаза).

 

 Механические нагрузки

 

 

 Испытания на упругость

 

Химические испытания металлов.

Методы химических испытаний применяют для того, чтобы определить состав металла, его качество и пр. В ходе таких испытаний обычно выявляется наличие ненужных и нежелательных примесей, а также количество легирующих примесей.

Химические испытания также помогают получить оценку стойкости металла к воздействию разных реагентов.

Один из видов таких испытаний – это селективное воздействие определенными химическими растворами. Это помогает определить такие показатели, как пористость, количество включений, сегрегации и прочее.

Испытания методом контактных отпечатков необходимы для определения уровня содержания в металле фосфора и серы.

Сезонное растрескивание металла определяется с помощью специальных растворов, воздействию которых подвергается материал. Проводится и ряд других испытаний.

 

Оптические и физические испытания.

В ходе испытаний металл не только подвергают разного рода воздействиям, но и тщательным образом исследуют под микроскопом. Такие исследования позволяют оценить качество металла, его пригодность, структурные характеристики и прочее.

Кроме того металлы подвергаются радиографическому контролю. Эти исследования осуществляются с помощью гамма-излучения и жесткого рентгеновского излучения. Такой контроль позволяет определить имеющиеся дефекты в металле. Часто радиографическому исследованию подвергаются сварные швы.

Существует также ряд других методов контроля, которым подвергается металл. Среди них:

  • Магнитно-порошковый – применяется только для никеля, железа и кобальта, а также их сплавов. Этим методом определяются дефекты некоторых видов стали.
  • Ультразвуковой – также позволяет выявлять дефекты только с помощью импульса ультразвука.
  • Специальные методы – это и прослушивание со стетоскопом, и испытания на циклическую вязкость и пр.

 

Все эти испытания, в том числе контрольные, очень важны: они помогают определить какие металлы подходят для разных конструкций, каким обработкам можно подвергать материал, какие режимы сварки использовать и прочее.  

Читайте также:

Различные материалы в своем большинстве имеют строго определенную сферу применения. Именно технологические свойства металлов и сплавов не позволяют применять определенные сорта для производства различной продукции, ведь сделать, например, кованное изделие из заготовки с низкой пластичностью, невозможно физически. Основную роль в определении данных свойств играют химические примеси, входящие в состав металла.

Использовать металлолом – значит экономить ресурсы, которые исчерпываются, и помогать очищать окружающую среду. Более чем половина эффективности  использования металлолома в производстве зависит от того, насколько качественно он отсортирован и брикетирован. Эти и другие аспекты раскрываются в статье.

В современном промышленном производстве применяются совершенно разные технологии обработки и соединения металлов и сплавов, и многообразие их связано с тем, что каждый конкретный случай требует разработки своей технологии. Особенно большое значение имеет крайне внимательный подход к процессу производства, когда речь идет об изготовлении изделий из разнородных металлов и сплавов.

Рекомендовано: