الخواص الميكانيكية تميز قدرة المواد على مقاومة عمل القوى الخارجية. تشمل الخصائص الميكانيكية الرئيسية القوة والصلابة وقوة التأثير والمرونة والليونة والهشاشة ، إلخ.
قوة - هذه هي قدرة المادة على مقاومة التأثيرات الضارة للقوى الخارجية.
صلابة - هذه هي قدرة المادة على مقاومة إدخال جسم آخر أكثر صلابة فيها تحت تأثير الحمل.
اللزوجة هي خاصية مادة لمقاومة الكسر تحت تأثير الأحمال الديناميكية.
مرونة - هذه هي خاصية المواد لاستعادة حجمها وشكلها بعد انتهاء الحمل.
الليونة تسمى قدرة المواد على تغيير حجمها وشكلها تحت تأثير قوى خارجية ، دون أن تنهار في نفس الوقت.
X هشاشة - هذه خاصية المواد للانهيار تحت تأثير قوى خارجية دون تشوهات متبقية.
صلابة هي مقاومة مادة لاختراق سطحها بواسطة جسم قياسي (إنديتر) لا يتشوه أثناء الاختبار.
يفسر التوزيع الواسع بحقيقة أن العينات الخاصة ليست مطلوبة.
هذه طريقة اختبار غير مدمرة. الطريقة الرئيسية لتقييم جودة المنتجات المعالجة حرارياً. يتم الحكم على الصلابة إما من خلال عمق اختراق إندينتر (طريقة روكويل) ، أو من خلال حجم الانطباع من المسافة البادئة (برينل ، فيكرز ، طرق الصلادة الدقيقة).
في جميع الحالات ، يحدث تشوه بلاستيكي للمادة. كلما زادت مقاومة المادة لتشوه البلاستيك ، زادت الصلابة.
الطرق الأكثر انتشارًا هي Brinell و Rockwell و Vickers و microhardness. يتم عرض مخططات الاختبار في الشكل. 3.1.
أرز. 3.1. مخططات تحديد الصلابة: أ- بحسب برينل ؛ ب- بحسب روكويل ؛ في- بحسب فيكرز
صلابة برينل(GOST 9012)
يتم إجراء الاختبار على جهاز اختبار صلابة برينل (الشكل 3.1 أ)
يتم استخدام كرة فولاذية صلبة بقطر D 2.5 كمحرك ؛ 5 ؛ 10 ملم ، حسب سمك المنتج.
الحمل P ، اعتمادًا على قطر الكرة والصلابة المقاسة: للصلب المعالج بالحرارة والحديد الزهر - والبرونز المصبوب والنحاس الأصفر - والألمنيوم والمعادن الأخرى اللينة جدًا -.
وقت التعرض: للصلب والحديد الزهر - 10 ثوان ، للنحاس والبرونز - 30 ثانية.
يتم قياس الطباعة الناتجة في اتجاهين باستخدام عدسة برينل.
يتم تعريف الصلابة على أنها نسبة الحمل المطبق P إلى السطح الكروي للمسافة البادئة F:
الشروط القياسيةهي D = 10 مم ؛ P = 3000 كجم ؛ = 10 ث. في هذه الحالة ، يتم تحديد صلابة برينل HB 250 ، وفي حالات أخرى يتم الإشارة إلى الشروط: HB D / P / ، HB 5/250 / 30-80.
طريقة روكويل ( GOST 9013)
بناءً على المسافة البادئة في سطح الطرف تحت حمولة معينة (الشكل 3.1 ب)
إن indenter للمواد اللينة (حتى HB 230) عبارة عن كرة فولاذية بقطر 1/16 بوصة (1.6 مم) ، للمواد الصلبة - مخروط ماسي.
يتم التحميل على مرحلتين. أولاً ، يتم تطبيق التحميل المسبق (10 kf) لجعل الطرف على اتصال وثيق مع العينة. ثم يتم تطبيق الحمل الرئيسي P1 ، لبعض الوقت ، يعمل الحمل الكلي للعمل P. بعد إزالة الحمل الرئيسي ، يتم تحديد قيمة الصلابة من عمق المسافة البادئة المتبقية للطرف h تحت الحمل.
يتم استخدام ثلاثة موازين للصلابة حسب طبيعة المادة.
موازين روكويل للصلابة
طريقة فيكرز
يتم تحديد الصلابة بحجم البصمة (الشكل 3.1 ج).
كمؤشر ، يتم استخدام هرم رباعي السطوح بزاوية قمته 136 o.
يتم حساب الصلابة على أنها نسبة الحمل المطبق P إلى مساحة سطح الانطباع F:
الحمولة P هي 5 ... 100 كجم. طباعة قطري دتم قياسه باستخدام مجهر مركب على الجهاز.
ميزة هذه الطريقةمن الممكن قياس صلابة أي مواد أو منتجات رقيقة أو طبقات سطحية. دقة عالية وحساسية للأسلوب.
طريقة الصلادة الدقيقة- لتحديد صلابة المكونات الهيكلية الفردية ومراحل السبيكة ، طبقات سطحية رفيعة جدًا (أجزاء من المليمتر).
على غرار طريقة فيكرز. إن المسافة البادئة عبارة عن هرم ذي أبعاد أصغر ، وأحمال المسافة البادئة P هي 5 ... 500 gf
طريقة الخدش.
باستخدام مخروط ماسي أو هرم أو كرة ، يتم تطبيق خدش ، وهو مقياس. عند خدش مواد أخرى ومقارنتها بمقياس ، يتم الحكم على صلابة المادة.
من الممكن إحداث خدش بعرض 10 مم تحت حمولة معينة. لاحظ مقدار الحمولة التي تعطي هذا العرض.
الطريقة الديناميكية (حسب Shore)
يتم رمي الكرة على سطح من ارتفاع معين وترتد بمقدار معين. كلما زادت قيمة الارتداد ، زادت صلابة المادة.
نتيجة للاختبارات الديناميكية للانحناء التصادمي لعينات خاصة ذات شق (GOST 9454) ، يتم تقدير لزوجة المواد وميلها للانتقال من حالة الدكتايل إلى حالة الهشاشة.
اللزوجة هي قدرة المادة على الامتصاص الطاقة الميكانيكيةالقوى الخارجية بسبب تشوه البلاستيك.
إنها خاصية طاقة للمادة ، معبراً عنها بوحدات العمل. يتم تحديد لزوجة المعادن والسبائك من خلال تركيبها الكيميائي ومعالجتها الحرارية وعوامل داخلية أخرى.
وتعتمد اللزوجة أيضًا على الظروف التي يعمل فيها المعدن (درجة الحرارة ، معدل التحميل ، وجود مكثفات الإجهاد).
قوة التأثير يتم تحديده من خلال العمل أ الذي أنفقته على تدمير العينة ، المشار إليها في منطقتها المقطع العرضي F؛ ي / م 2:
يتم إجراء الاختبارات عن طريق ضرب جهاز اختبار تأثير البندول الخاص. للاختبار ، يتم استخدام عينة قياسية محززة ، مثبتة على دعامات لب جوز الهند. بندول من ضربات جماعية معينة على الجانب المقابل للشق.
الخصائص التكنولوجيةتحديد قدرة المواد على الخضوع لأنواع مختلفة من المعالجة. خصائص الصب تتميز بقدرة المعادن والسبائك في الحالة المنصهرة على ملء تجويف القالب جيدًا وإعادة إنتاج شكله بدقة (السيولة) ، ومقدار تقليل الحجم أثناء التصلب (الانكماش) ، والميل إلى تكوين الشقوق والمسام ، والميل لامتصاص الغازات في الحالة المنصهرة.
ليونة هي قدرة المعادن والسبائك على الخضوع أنواع مختلفةالعلاج بالضغط دون تدمير.
قابلية اللحام يتم تحديده من خلال قدرة المواد على تكوين وصلات ملحومة قوية.
آلية يتم تحديده من خلال قدرة المواد على المعالجة بواسطة أداة القطع.
123. قدرة المواد على مقاومة التشوه في طبقات السطح تحت تأثير التلامس الموضعي. صلابة.
124. يشار إلى قدرة المواد على مقاومة التشوه والتدمير تحت تأثير أنواع مختلفة من الأحمال صلابة
125. عملية التراكم التدريجي للضرر في المعدن تحت تأثير الضغوط المتغيرة طويلة المدى. إعياء.
126. الاختبارات الميكانيكية ، حيث تزداد الأحمال المطبقة على العينة تدريجياً وتبقى لفترة طويلة نسبيًا ، تسمى إحصائية.
127. يتم استدعاء الاختبار الميكانيكي ، حيث تكون الأحمال المطبقة على العينة قصيرة الأجل متحرك.
128. الاختبارات الميكانيكية ، حيث تكون الأحمال المطبقة على العينة ذات طبيعة مستمرة ويمكن أن تتغير بمرور الوقت وفقًا لقانون معين ، تسمى دوري.
129. أي من خصائص المواد التالية مصنفة على أنها ميكانيكية؟ القوة ، ليونة عالية ، صلابة ، صلابة عالية نسبيًا.
130. أي من خصائص المواد التالية مصنفة على أنها تكنولوجية؟ قابلية اللحام والسيولة.
131. أي من خصائص المواد التالية مصنفة على أنها تشغيلية؟ مقاومة التآكل ، مقاومة الحرارة.
132 . أي من خصائص المواد المدرجة يتم تحديدها في الاختبارات الميكانيكية الساكنة؟ التوتر أحادي المحور والصلابة.
133. أي من خصائص المواد المدرجة يتم تحديدها في الاختبارات الميكانيكية الديناميكية؟ قوة التأثير.
134. أي من خصائص المواد المدرجة يتم تحديدها في الاختبارات الميكانيكية الدورية؟ اختبارات التعب والزحف للمعادن.
135. درجة الحرارة التي تنخفض عندها قوة تأثير مادة ما بشكل حاد عند التبريد. عتبة الهشاشة الباردة.
136. نسبة عمل تدمير عينة مادة معيارية إلى مساحة المقطع العرضي لها. قوة تأثير المادة.
137. ظاهرة تشوه المعدن بشكل بلاستيكي تحت ضغوط صغيرة (أقل من قوة الخضوع) ، لكن مستمرة. زحف.
138. عملية التراكم التدريجي للضرر (التكسير الدقيق) في المعدن تحت تأثير الضغوط المتغيرة طويلة المدى. إعياء.
139. خاصية يتم تحديدها من خلال إتلاف عينة مادة قياسية مع تأثير واحد من جهاز اختبار تأثير البندول. قوة التأثير.
140. تغيير حجم وشكل العينة (دون إتلافها) تحت تأثير الحمل الخارجي. تشوه.
141. خاصية يتم تحديدها عن طريق إدخال طرف أو آخر (طرف خارجي) في سطح المادة التي يتم اختبارها. صلابة.
142. يمكن أن يكون تشوه المادة مرنة وبلاستيكية.
143. إذا اختفى التشوه بعد إزالة الحمل الخارجي ، فسيتم اعتباره المرن.
144. إذا استمر التشوه بعد إزالة الحمل الخارجي ، فسيتم اعتباره بلاستيك.
145. في طريقة تحديد صلابة برينل ، يتم استخدام طرف (إندينتر) الكرة الفولاذية.
146. في طريقة تحديد صلابة روكويل ، يتم استخدام طرف (إندينتر) مخروط الماس (120 0) أو كرة فولاذية.
147. في طريقة تحديد صلابة فيكرز ، يتم استخدام طرف (إندينتر) هرم الماس رباعي السطوح (136 0)
148. عند تحديد الصلادة الدقيقة للمادة ، يتم استخدام طرف (مسافة بادئة) الهرم الماسي الصحيح (136 0)
149. ما هو قطر الكرة الفولاذية المصلدة المستخدمة كمؤشر في تحديد صلابة المواد؟ 1.5 ؛ 2.5 ؛ 5 ؛ 10 ملم.
150. ما الذي يحدد قطر الكرة الفولاذية المصلدة المستخدمة كمؤشر في تحديد صلابة المواد؟ من المواد والصلابة والسماكة.
151. ما الذي يستخدم كمعيار عند اختيار نوع الطرف (إندينتر) عند تحديد الصلابة بطريقة روكويل؟ سمك وصلابة.
152 . المعيار لتقدير قيمة صلابة برينل هو مساحة سطح البصمة.
153. يتم تعريف رقم صلابة برينل على أنه نسبة التحميل إلى السطح.
154. قيمة صلابة برينل لها البعد ب.
155. صلابة روكويل لها البعد HRA، YRB، HRC.
156. صلابة فيكرز لها البعد إتش في.
157. المعيار لتقييم قيمة صلابة روكويل هو عمق البصمة.
158. أي من وحدات القياس التالية يمكن استخدامها لوصف صلابة المادة؟ بنسلفانيا
160. ما هي القيمة المحددة لصلابة المادة المسموح بها عند تحديدها بطريقة برينل؟ 250 حصان.
161. عند تحديد الصلابة بواسطة طريقة Rockwell على المقياس B ، فإن حجم الحمل المطبق على indenter يساوي 100 كجم
162. عند تحديد الصلابة بواسطة طريقة Rockwell على مقياس C ، فإن حجم الحمل المطبق على indenter يساوي 150 كجم ق.
163. قيمة صلابة روكويل يتناسب عكسيا مع عمق المسافة البادئة.
164. كيف يتم تحديد قيمة الصلابة إذا تم تحديدها بواسطة طريقة روكويل عند ضغط مخروط ماسي في عينة تحت حمولة 150 كجم؟ HRC.
165. ما هو تعريف الصلابة المقاسة بطريقة فيكرز؟ إتش في.
166. يتم استدعاء قدرة المواد على تجربة تشوه كبير في اللدائن قبل الفشل اللزوجة.
167. يشير اختبار الشد أحادي المحور للمواد إحصائيةالاختبارات.
168. في أي وحدات يتم قياس الضغط الميكانيكي الذي يحدث في العينة عند شدها؟ الآلام والكروب الذهنية
169. عند اختبار المواد للتوتر أحادي المحور ، في أي وحدات يتم قياس استطالة العينة؟ %
170. رسم بياني لاعتماد الإجهاد الذي يحدث في العينة على استطالة نسبية عند اختبار المواد للتوتر أحادي المحور. مخطط الشد المادي.
171. الإجهاد الذي يظهر عنده ، إلى جانب التشوه المرن للمادة ، تشوه البلاستيك. حد العائد.
172. الضغط الذي يكون فيه تشوه البلاستيك المتبقي للعينة هو 0.2٪. قوة الخضوع الشرطية.
173. يتم قياس أقصى ضغط في العينة عند اختبار المواد للتوتر أحادي المحور. القوة المطلقة للمادة.
174. معامل التناسب بين الضغط الذي يحدث في العينة واستطالة نسبتها. معامل المرونة.
175. يتم تقييم مرونة المادة بواسطة أقصى استطالة.
176 . يتم تقييم قوة المادة بواسطة قوة الشد للمادة.
177. يتم تقييم لزوجة المادة حسب مخطط المنطقة.
177. يتم تقدير صلابة المادة بواسطة زاوية ميل المقطع الخطي.
178. لوحظ إزاحة الذرات بمسافة صغيرة نسبيًا بالنسبة إلى موضع توازنها تشوه مرن.
179. لوحظ تحول الطبقات الذرية بالنسبة لبعضها البعض في تشوه البلاستيك.
180. ما هي العيوب الهيكلية التي تلعب أهم دور في آلية إزاحة الطبقات الذرية بالنسبة لبعضها البعض؟ الاضطرابات.
181. انتقال المعدن المشوه بالبلاستيك إلى حالة توازن أكثر عند التسخين. العودة (الباقي).
182. ظاهرة يتعرض فيها المعدن لتشوه البلاستيك ويصبح أقوى ولكن أقل قابلية للدكتات. تصلب
183. تؤدي حركة الخلع تحت تأثير الضغوط الداخلية في المادة إلى إلى التحول التدريجي للطائرات الذرية.
184. العملية التي تؤدي إلى حقيقة أن صلابة وقوة المعدن المشوه البلاستيكي تتناقصان ، وتزداد الليونة وتكتسب قيمة قريبة من القيمة قبل التشوه. إعادة التبلور.
185. أي الكميات التالية تزداد بزيادة درجة تشوه اللدائن؟ قوة الغلة ، قوة الشد ، كثافة الخلع.
186. أي الكميات التالية تتناقص بزيادة درجة تشوه اللدائن؟ بلاستيك.
187. في المعادن والسبائك المشوهة ، تصل كثافة الخلع إلى قيم الترتيب 10 12
188. ما هو نوع الكسر الذي يتميز بعمل كبير لتدمير المادة؟ لزج
189. يمكن تحديد نوع تدمير المادة حسب عمل التدمير ، نوع الكراك ، سرعة الانتشار ، طبيعة الكسر السطحي.
190. يشير السطح غير اللامع للكسر ، الذي يكشف عن بنية ليفية تحت المجهر لزجتدمير مادي
191. يشير السطح اللامع للكسر ، الذي يكشف عن بنية تشبه الهضبة تحت المجهر قابل للكسرتدمير مادي
192. الكسر الهش للمادة يتوافق مع عمل وزاوية أقل ، سرعة تلقائية ، هيكل هضبة ، سطح لامع.
193. الكسر المطيل للمادة يتوافق مع العمل الكبير والزاوية ، السرعة تعتمد على سرعة العمل ، الهيكل الليفي ، السطح غير اللامع.
الموضوع 5. الفولاذ والحديد المصبوب
194. جزء متجانس من السبيكة ، له هيكله الخاص وخصائصه ويتم فصله عن أجزاء أخرى مماثلة من السبيكة بواسطة واجهة أو بطريقة أخرى بحدود. مرحلة السبيكة.
195. كل نقطة في مخطط الحالة للسبيكة تعكسها تكوين المرحلة.
196. تشكل مجموعة النقاط التي تعكس درجات حرارة بداية عملية التبلور (اكتمال الذوبان) للسبائك ذات التركيبات المختلفة خطًا على مخطط الحالة سائل.
197. رسم بياني لاعتماد درجة حرارة سبيكة التبريد في الوقت المحدد. منحنى التبريد.
198. مخطط حالة السبيكة هو مخطط تبعية تكوين المرحلة على درجة الحرارة والضغط والتركيب الكيميائي.
199. الشرط الرئيسي للذوبان غير المحدود للمكونات في بعضها البعض في الحالة الصلبة هو نوع واحد من التركيب البلوري ، قريب من نصف القطر الذري ، قريب الخواص الكيميائية.
200. تشكل مجموعة النقاط التي تعكس درجات حرارة بداية عملية الانصهار (اكتمال التبلور) للسبائك ذات التركيبات المختلفة خطًا على مخطط الحالة سوليدوس.
201. يختلف الفولاذ عن الحديد المصبوب محتوى الكربون.
202. يتم الحصول على الفولاذ في وحدات صهر الصلب من الحديد الزهر الأبيض مفرط التصلب.
203. أي من الشوائب الآتية غير ضارة بالفولاذ؟ الكربون والنحاس والكروم والسيليكون والمنغنيز والنيكل
204. أي من العناصر التالية من الشوائب الضارة الدائمة في الفولاذ وحديد الصب؟ الكبريت والفوسفور والنيتروجين والهيدروجين والأكسجين.
205 . خليط ميكانيكي من مرحلتين صلبتين أو أكثر تتكون عند درجة حرارة ثابتة من طور سائل. سهل الانصهار.
206. مركب كيميائي من الحديد بالكربون. سمنتيت.
207. محلول صلب من دمج الكربون في α-Fe. الفريت
208. محلول صلب من دمج الكربون في γ - Fe. الأوستينيت.
209. خليط ميكانيكي من الأوستينيت مع السمنتيت. ليدابوريت.
210. خليط ميكانيكي من الفريت مع سمنتيت. البيرلايت.
211. محتوى الكربون في فولاذ hypoeutectoid هو 0,02-0,8%
212. محتوى الكربون في الفولاذ المفرط هو 0,8-2,14%
213. يختلف سهل الانصهار عن سهل الانصهار فقط في أنه يتكون من المرحلة الصلبة.
214. محتوى الكربون في البيرلايت هو 0,8%
215. لوحظ الحد الأقصى لمحتوى الكربون في الفريت عند درجة حرارة 727 درجة مئوية وهي كذلك 0,02%
216. يصل الحد الأقصى لمحتوى الكربون في الأوستينيت إلى 2.14٪ ويتم ملاحظته عند درجة حرارة 1147 0 ج.
217. محتوى الكربون في الأوستينيت عند درجة حرارة 727 درجة مئوية هو 0,8%
218. الاسمنتيت هو مزيج كيميائي من الحديد والكربون
219. الأوستينيت هو محلول صلب لإدراج الكربون في γ - Fe
220. البيرلايت هو خليط ميكانيكي من الفريت مع سمنتيت
221. ليدبوريت هو خليط ميكانيكي من الأوستينيت مع سمنتيت
222. سمنتيت ، يتكون من الأوستينيت نتيجة لانخفاض قابلية ذوبان الكربون فيه مع انخفاض درجة الحرارة ، يسمى ثانوي.
223. يُطلق على الأسمنت ، المتكون من الفريت نتيجة لانخفاض قابلية ذوبان الكربون فيه مع انخفاض درجة الحرارة ، بعد الثانوي.
224. يسمى الإسمنتيت المتكون من سائل يذوب أثناء بلورته الأولية.
225. المكونات الهيكلية للفولاذ hypoeutectoid هي الفريت والبيرلايت.
226. المكونات الهيكلية للفولاذ المفرط هي البيرلايت والسمنتيت الثانوي.
227. المكونات الهيكلية للفولاذ سهل الانصهار هي البيرلايت
228. يتم تحديد جودة الفولاذ محتوى الشوائب الضارة.
229. يتم تنفيذ عملية إزالة أكسدة الفولاذ من أجل إزالة الأكسجين الزائد من الفولاذ.
230. لإزالة الأكسدة من الفولاذ ، يتم تغذية السائل الذائب المنغنيز والسيليكون والألمنيوم.
231. تشير الأحرف "kp" ، "ps" في نهاية درجة الكربون الصلب درجة deoxidation من الفولاذ.
232. تشير الأرقام الموجودة في بداية درجة جودة الفولاذ الكربوني متوسط محتوى الكربون بعشر بالمائة.
233. إذا كان الحرف "U" في بداية درجة الفولاذ ، فهذا يعني أن الفولاذ كربوني.
234. وجود الحرف "G" في درجة الصلب الكربوني يعني أن الفولاذ يحتوي على المنجنيز.
235. الحرف "A" في نهاية درجة الفولاذ يعني أن الفولاذ جودة عالية.
236. لوحظ وجود شوائب الجرافيت في شكل قشاري في مكاوي مرنة.
237. ما هو شكل شوائب الجرافيت في حديد الدكتايل؟ قشاري.
238. ما الشكل الذي تحتويه شوائب الجرافيت الحديد الزهر الرمادي? لاميلار.
239. ما هو شكل شوائب الجرافيت في مكاوي الدكتايل؟ كروي.
240. إذا كان الكربون في الحديد الزهر في حالة ملزمة (على شكل سمنتيت) ، فيُعتبر هذا الحديد الزهر مستقر.
241 . أي من مكاوي الصب التالية بها أعلى صلابة؟ الحديد الزهر الأبيض.
242. زيادة السرعةالتبريد بالذوبان السائل يؤدي إلى التكوين معاق أبيضيلقي الحديد.
243. أي من الشوائب التالية يساهم في تكوين شوائب الجرافيت في مكاوي الصب؟ كربون
244. الصلب 40X هو الكروم الصلب.
245. يحتوي الصلب 40X 0.4٪ كربون وكروميوم.
246. يعني الحرف "H" في درجة سبائك الصلب النيكل.
247. الحرف "C" في درجة سبائك الصلب يعني التواجد في السبيكة السيليكون.
248. الحرف "M" في درجة سبائك الصلب يعني التواجد في السبيكة الموليبدينوم.
249. CVG الصلب هو سبائك الصلب ذات الصلابة المتزايدة ، والتي لا تحتوي على مقاومة للحرارة.
250. محتوى الكربون في فولاذ CVG هو 0,95-1%
تميز الخواص الميكانيكية قدرة المادة على مقاومة التشوه والتدمير تحت تأثير الأحمال المطبقة.
حسب طبيعة التغيير في وقت التمثيل الاختبارات الميكانيكيةتنقسم إلى ثابت (الشد ، الانضغاط ، الانحناء ، الالتواء) ؛ ديناميكي (للتأثير الانحناء) ودوري (للتعب).
وفقًا لتأثير درجة الحرارة على العملية ، يتم تقسيمها إلى اختبارات في درجة حرارة الغرفة ، ودرجة حرارة منخفضة ودرجة حرارة عالية (للقوة على المدى الطويل ، والزحف).
الاختبارات الثابتةيتم إجراؤها عندما تتعرض العينة لسرعة معينة من الحمل المستمر. معدل الإجهاد هو 10 -4 -10 -1 ثانية -1. تعتبر اختبارات الشد الساكن من بين أكثر الاختبارات شيوعًا. يتم إعطاء الخصائص التي تحددها هذه الاختبارات في العديد من معايير مواصفات المواد. تشمل الاختبارات الساكنة: الشد ، والضغط ، والانحناء ، والالتواء.
الاختبارات الديناميكيةتتميز بتطبيق حمولة صدمة على العينة ومعدل إجهاد كبير. مدة الاختبار لا تتجاوز مئات الكسور من الثانية. معدل الإجهاد حوالي 10 2 ثانية -1. غالبًا ما يتم إجراء الاختبارات الديناميكية وفقًا لمخطط تأثير الانحناء للعينات ذات الشق.
الاختبارات الدوريةتتميز بتغيرات متعددة في الحمل من حيث الحجم والاتجاه. مثال على الاختبارات اختبارات التعب، فهي طويلة الأجل ، ووفقًا لنتائجها ، تحدد عدد الدورات التي يجب أن تفشل فيها معان مختلفةالجهد االكهربى. في النهاية ، تم العثور على الضغوط المحددة أن العينة يمكن أن تتحمل دون تدمير لعدد معين من دورات التحميل.
أبسط خاصية ميكانيكية هي الصلابة. تنقسم طرق تحديد الصلابة ، اعتمادًا على معدل تطبيق الحمولة ، إلى ثابتة وديناميكية ، ووفقًا لطريقة تطبيقها ، إلى طرق المسافة البادئة والخدش. طرق تحديد الصلابة وفقًا لـ Brinell و Rockwell و Vickers هي طرق اختبار ثابتة.
صلابة – هذه هي قدرة المادة على مقاومة الضغط عليها من قبل جسم أكثر صلابة (إندينتر) تحت تأثير قوى خارجية.
عند اختبار الصلابة ، يتم ضغط هرم أو مخروط أو كرة (إنديتر) على سطح المواد ، وبالتالي توجد طرق اختبار ، على التوالي ، وفقًا لفيكرز وروكويل وبرينل. بالإضافة إلى ذلك ، هناك طرق اختبار صلابة أقل شيوعًا: طريقة الارتداد المرن (وفقًا لـ Shore) ، وطريقة الصلابة المقارنة (Poldi) وبعض الطرق الأخرى.
عند اختبار المواد للصلابة ، لا يتم عمل عينات خاصة قياسية ، ومع ذلك ، يتم فرض متطلبات معينة على أبعاد وسطح العينات والمنتجات.
صلابة فيكرز(GOST 2999-75) يتم تحديده عن طريق الضغط على هرم ماسي في المعدن بزاوية قمة 136 درجة تحت حمل ثابت (P): 1 ؛ 2 ؛ 2.5 ؛ 3 ؛ 5 ؛ عشرة؛ عشرين ؛ ثلاثين ؛ 50 أو 100 كيلوغرام ثقلي ، واستمر تحت الحمل لمدة 10-15 ثانية. لتحديد صلابة المعادن الحديدية والسبائك ، يتم استخدام الأحمال من 5 إلى 100 كجم ، وسبائك النحاس - من 2.5 إلى 50 كجم ، وسبائك الألومنيوم - من 1 إلى 100 كجم. بعد إزالة الحمل ، يتم تحديد الطول القطري للمسافة البادئة باستخدام مجهر الجهاز ، ويتم حساب الصلابة HV بالصيغة
حيث P هي الحمولة ، kgf ؛ د هو بصمة قطري ، مم.
يحتوي معيار الاختبار على جدول لاعتماد الصلابة على حجم الحمولة وطول القطر. لذلك ، في الممارسة العملية ، لا يتم إجراء الحسابات ، ولكن يتم استخدام جدول حساب جاهز. تُقاس صلابة Vickers HV بوحدات kgf / mm2 أو N / mm2 أو MPa. يمكن أن تختلف قيمة صلابة فيكرز من HV 2060 إلى HV 5 عند حمولة 1 كجم.
حسب الطريقة برينليتم ضغط كرة فولاذية صلبة بقطر 10 أو 5 أو 2.5 مم في العينة أو المنتج تحت تأثير أحمال 3000 ، 1000 ، 750 ، 500 ، 250 ، 62.5 كجم ، وغيرها (GOST 9012-59). يظهر مخطط تحديد صلابة برينل في الشكل. 1.20. يتم قياس البصمة المستديرة الناتجة على العينة بعدسة مكبرة ويتم العثور على قيمة صلابة برينل من الجداول التي لا تتجاوز قيمتها 450 HB. تقارب صلابة برينل قيم صلابة فيكرز.
صلابة HB هي أيضًا حجم ضغوط مقاومة المسافة البادئة ، أي الكمية المادية:
حيث P هي الحمولة ، kgf ؛ D هو قطر الكرة ، مم ؛ ر هو عمق مقطع البصمة ؛ د هو قطر المسافة البادئة ، مم.
أرز. 1.20. مخطط لتحديد صلابة برينل.
صلابة برينل HB (افتراضي) لها البعد kgf / mm 2 ، على سبيل المثال ، صلابة سبائك الألومنيوم هي 70 HB. مع الحمل المحدد في نيوتن ، يتم قياس صلابة برينل بالميجا باسكال.
على سبيل المثال ، صلابة الصلب الملدن هي 207 HB عند حمولة 3000 kgf ، وقطر كرة 10 مم ، وقطر بصمة يبلغ 4.2 مم ، أو بالنظر إلى عامل التحويل: 1 نيوتن = 9.8 كجم ، HB = 2028 ميجا باسكال.
حسب الطريقة روكويل(GOST 9013-59) يتم ضغط مخروط الماس بزاوية أعلى 120 درجة (مقياس A و C) أو كرة فولاذية بقطر 1.5875 مم (المقياس B). في هذه الحالة ، يتم تحديد الصلابة ، على التوالي ، HRA و HRC و HRB. حاليًا ، يعد قياس صلابة Rockwell الطريقة الأكثر شيوعًا ، لأنه عند استخدام أجهزة اختبار صلابة Rockwell ، ليس من الضروري قياس المسافة البادئة ، تتم قراءة رقم الصلابة من مقياس الجهاز فور إزالة الحمل الرئيسي.
تتكون الطريقة من الضغط على indenter في عينة الاختبار تحت تأثير حملين مطبقين بالتتابع - P 0 الأولي و P 1 الرئيسي ، والذي يضاف إلى الأولي ، بحيث يكون الحمل الإجمالي P = P0 + P1. بعد الإمساك لعدة ثوانٍ ، تتم إزالة الحمل الرئيسي وقياس العمق المتبقي لاختراق المسافة البادئة ، والتي تظل في نفس الوقت تحت تأثير التحميل المسبق. تتوافق حركة المؤشر الرئيسي للمؤشر بواسطة قسم واحد من المقياس مع حركة المسافة البادئة بمقدار 0.002 مم ، والتي تُؤخذ كوحدة صلابة.
على التين. يوضح الشكل 1.21 مخططًا لقياس الصلابة باستخدام طريقة Rockwell باستخدام مخروط الماس أو الكربيد. أثناء الاختبار ، يتم قياس عمق البصمة المستعادة. يتطابق المقياسان A و C مع بعضهما البعض ، حيث يتم إجراء الاختبارات بنفس المسافة البادئة - مخروط الماس ، ولكن بأحمال مختلفة: 60 و 150 كجم ، على التوالي. يتم تعريف الصلابة في هذه الحالة على أنها
أرز. 1.21. مخطط تحديد صلابة روكويل (إندينتر - مخروط).
من الناحية العملية ، لا يتم حساب قيم صلابة Rockwell بواسطة الصيغ ، ولكن تتم قراءتها من المقياس المقابل (الأسود أو الأحمر) للأداة. موازين HRC و HRA تستخدم للصلابة العالية ، HRB للصلابة المنخفضة. يتم قياس رقم صلابة روكويل بوحدات عشوائية ، وهو مقياس لعمق المسافة البادئة للجدار تحت حمولة معينة.
الخواص الميكانيكية للمعادن المتوترة . يتم إجراء اختبار الشد للمواد وفقًا لـ GOST 1497-84 "طرق اختبار التوتر". تحدد المواصفة طرقًا لاختبار الشد الاستاتيكي للمعادن الحديدية وغير الحديدية لتحديد حدود التناسب والمرونة وقوة الخضوع وقوة الشد والاستطالة النسبية والانكماش النسبي ومعامل المرونة عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.
للاختبار ، يتم استخدام عينات مسطحة وأسطوانية مقطوعة من جزء أو مصنوعة خصيصًا. يتم تنظيم أبعاد العينات وفقًا للمعيار المحدد ، وهي تخضع للتشابه الهندسي ويمكن أن تكون قصيرة وطويلة. بالنسبة للعينة الأسطوانية ، يتم أخذ نسبة طول العمل الأولي ل 0 والقطر الأولي d0: ل 0 = 5d 0 - عينة قصيرة ، ل 0 = 10d 0 هي عينة طويلة. لعينة مسطحة ، يتم أخذ نسبة طول العمل ل 0 ومنطقة المقطع العرضي F 0: ل 0 = 5.65 F 0 - عينة قصيرة ، ل 0 = 11.3 F 0 عينة طويلة. تصنع العينات الأسطوانية بقطر 3 مم أو أكثر. تتكون العينات من جزء عمل بطول ل 0 ، والرؤوس ، والتي يتوافق شكلها وحجمها مع قبضة الآلة (الشكل 1.22).
أرز. 1.22. العينات الأسطوانية والمسطحة قبل وبعد اختبار الشد.
أرز. 1.23. مخطط التمدد الأساسي.
يتم شد العينة على آلات خاصة تسجل حجم الحمل المطبق والتغير في طول العينة أثناء المط.
تسمح لك نفس الآلات بتسجيل التغيير في طول العينة مع زيادة الحمل (الشكل 1.23) ، أي مخطط اختبار الشد الأولي في الإحداثيات: الحمل (P) ، في N ، kN والاستطالة المطلقة للعينة Δ لملم.
من خلال قياس حجم الحمل عند النقاط المميزة لمخطط اختبار الشد (الشكل 1.23) ، يتم تحديد الخصائص التالية للخصائص الميكانيكية للمواد:
σ نقاط - حد التناسب ، نقطة ص;
σ 0.05 - حد مرن ، نقطة ه;
σ t - قوة الخضوع المادية ، النقطة s ؛
σ 0.2 - قوة الخضوع المشروطة ؛
σ in - قوة الشد أو قوة الشد ، النقطة ب.
تتوافق قيم 0.05 و 0.2 في سجل المرونة وقوة الخضوع مع قيمة التشوه المتبقي Δ لكنسبة مئوية من ل 0 عندما يتم شد العينة. يتم تحديد ضغوط اختبار الشد عن طريق قسمة الحمل P المقابل للنقطة المميزة في الرسم التخطيطي على مساحة المقطع العرضي الأولية F 0 لجزء العمل من عينة الاختبار:
يتم تحديد مساحة المقطع العرضي F 0 على النحو التالي:
لعينة أسطوانية 
لعينة مسطحة ، F 0 = a 0 × b 0 ، حيث a 0 هو السُمك الأولي ، و b 0 هو العرض الأولي للعينة. عند النقطة k ، يتم تحديد إجهاد مقاومة الكسر للمادة.
يتم تحديد الحد النسبي والحد المرن باستخدام مقياس الضغط (جهاز لتحديد مقدار التشوه). يتم حساب قوة الخضوع المادية والشرطية عن طريق تحديد الحمل من مخطط الشد. إذا لم يكن هناك نقطة عائد على الرسم التخطيطي ، ثم لحساب قوة الخضوع الشرطي ، فمن الضروري رسم إنشاءات رسومية على الرسم التخطيطي (الشكل 1.24). أولاً ، أوجد قيمة التشوه المتبقي ، التي تساوي 0.2٪ من ل 0 ، ثم حدد مقطعًا على محور التشوه يساوي 0.2٪ من ل 0 وارسم خطًا موازيًا للجزء المتناسب من مخطط التمدد حتى يتقاطع مع منحنى التمدد. يتوافق الحمل R 0.2 مع نقطة تقاطعهما. تحدد قوة الخضوع المادية أو المشروطة قدرة المادة على بدء تشوه البلاستيك ، أي مقاومة تشوه البلاستيك الصغير.
أرز. 1.24 تحديد قوة الخضوع.
يمكن حساب قوة الشد باستخدام قراءة مقياس القوة ، وفقًا للحمل الأقصى P max عند الكسر ؛ أو ابحث عن P max (P in) من مخطط التمدد الأساسي. تختلف طبيعة التشوه الشد للمواد اللزجة والهشة بشكل كبير.
المواد الهشة ، بعد الوصول إلى الحد الأقصى للحمل ، تفشل بسرعة دون حدوث تشوه كبير في البلاستيك ، وبالتالي ، فإن σ في المواد الهشة هي خاصية لمقاومة الكسر ، وبالنسبة للمواد المطيلة ، فهي خاصية مقاومة التشوه.
يتم تعريف إجهاد الكسر على أنه صحيح. في هذه الحالة ، يتم تقسيم حمل الكسر على مساحة المقطع العرضي النهائية للعينة بعد الكسر (Fc):
جميع القيم المحسوبة بهذه الطريقة هي خصائص قوة المادة.
اللدونة ، أي تتميز القدرة على التشوه دون إتلاف بالتغيرات في أبعاد العينة. عند الاختبار عند الكسر ، يتم تحديد خصائص اللدونة: الاستطالة النسبية
والانكماش النسبي
أين لإلى و Fك - على التوالي ، طول جزء العمل ومنطقة المقطع العرضي للعينة بعد التمزق.
يتم تسجيل الخصائص المحسوبة للخصائص الميكانيكية بعد اختبار الشد في البروتوكول.
الخواص الميكانيكية للمعادن تحت الضغط . بالنسبة للمواد الهشة ذات قوة الشد المنخفضة ، يتم إجراء اختبار الضغط وفقًا لـ GOST 25.503-97. تستخدم عينات أسطوانية ذات نهايات ناعمة وأخاديد نهائية للاختبار.
تحت الضغط ، تم العثور على خصائص مقاومة التشوه التالية: حد التناسب 
، حد المرونة 
، قوة الخضوع الجسدي 
، قوة الخضوع المشروطة 
، قوة الشد 
. يتم حساب الضغوط على أنها نسبة الحمل المقابل إلى منطقة المقطع العرضي للعينة قبل التشوه. يمكن حساب قوة الشد دون تسجيل رسم تخطيطي للضغط ، ولحسابات أخرى ، يلزم وجود مخطط اختبار أولي.
يختلف مخطط ضغط عينات الدكتايل عن مخطط العينات الهشة. المواد عالية المرونة لا تنكسر تحت الضغط وتتسطح. لذلك ، لا يمكن تحديد قوة الضغط المؤقتة لعينات البلاستيك إلا بشروط ، لأن بعد قسم التصلب ، هناك زيادة سريعة في تسطيح العينة. يتم تدمير المواد الهشة عند حدوث تشوهات طفيفة ويتم العثور على قوة الشد من خلال نسبة الحمل الأقصى إلى منطقة المقطع العرضي الأولية للعينة. تتمتع المواد الهشة مثل الحديد الزهر بمقاومة ضغط أعلى من مقاومة الشد. تفشل العديد من المواد الهشة تحت الضغط بسبب القص أو القص على طول المستويات بزاوية 45 درجة بالنسبة لمحور العينة.
تشمل خصائص اللدونة في الانضغاط ε - التقصير النسبي للعينة: 
حيث h 0، h k هي الارتفاعات الأولية والنهائية للعينة.
اختبارات الانحناء . يتم إجراء اختبار الانحناء وفقًا لـ GOST 14019-80 وفقًا لمخططين: مع حمولة مركزة مطبقة في منتصف الامتداد ، والانحناء النقي (الشكل 1.25).
أرز. 1.25. مخطط الانحناء بقوة مركزة ( أ) واثنين من الأحمال المتماثلة ( ب).
نتيجة للاختبار ، حد التناسب ، حد المرونة ، تم العثور على نقطة العائد بقياس دقيق لحجم التشوه. يتم حساب قوة الانحناء σ izg: 
حيث М izg هي أكبر لحظة انحناء ، تساوي مخطط التحميل الأول М izg = Р ل/ 4 ، ووفقًا للمخطط الثاني - M izg \ u003d Ra ؛ W - لحظة المقاومة ، المميزة للمقطع العرضي للحزمة ، لعينات القسم الدائري W = πd 3/32 ؛ لعينات من المقطع المستطيل W = bh 2/6 ، حيث h هو ارتفاع الشريط.
تميز اللدونة f razr (قيمة الانحراف) والتشوه الذي يعتمد على المادة وطول العينة وعزم القصور الذاتي وما إلى ذلك.
الاختبارات الديناميكية . اختبار التأثير . من الخصائص المهمة للخصائص الميكانيكية قوة التأثير،الذي يميز العمل المحدد الذي تم إنفاقه على التدمير عند تأثير عينة ذات شق. يتم تحديد قوة التأثير عند الاختبار على جهاز اختبار تأثير البندول بهامش عمل ثابت للبندول وفقًا لـ GOST 9454-78 "طريقة اختبار الانحناء عند درجات حرارة منخفضة وغرفة ومرتفعة". تنطبق المواصفة القياسية على المعادن الحديدية وغير الحديدية والسبائك وتنشئ طريقة اختبار تتراوح من -100 إلى +1000 درجة مئوية. تعتمد الطريقة على تدمير عينة باستخدام مُكثّف ضغط بواسطة تأثير اختبار تأثير البندول. نتيجة للاختبار ، يتم تحديد إجمالي العمل المنفق على التأثير K أو قوة تأثير مؤتمر الأطراف.
يتم استخدام عينات مستطيلة مع مُكثِّف U ، V ، T (صدع التعب). العينات الأكثر شيوعًا هي عينات 55 × 10 × 10 مم مع تركيز 2 × 2 مم يو (الشكل 1.26).
أرز. 1.26 العينة القياسية U-notch لاختبار التأثير.
يتم إنفاق جزء فقط من طاقة البندول على تدمير العينة بالتأثير ، وبالتالي يستمر البندول في التحرك بعد تدمير العينة ، وينحرف بزاوية معينة. وكلما زاد حجم العمل المنفق على تدمير العينة ، قلت الزاوية التي تنحرف عنها عن العمودي بعد التدمير. تحدد قيمة هذه الزاوية تأثير العمل K أو العمل المنفق على تدمير العينة. يرتبط عمل الكسر K بمساحة المقطع العرضي للعينة S0 في موقع الكسر ، وبالتالي يتم تحديد KC – قوة التأثير: KS \ u003d K / S 0 ، حيث يتم قياس K بـ J (kgf · m) ، S 0 بوصة م 2 (سم 2).
اعتمادًا على نوع المكثف ، يتم تحديد قوة التأثير KCU و KCV و KCT ولها أبعاد MJ / م 2 (MJ / سم 2) أو كجم ق.م / سم 2.
أسئلة التحكم والمهام
1. ما هي أنواع المشابك البلورية النموذجية للمعادن النقية؟
2. ارسم المشابك البلورية لـ bcc ، fcc ، hcp ، حدد رقم التنسيق وكثافة التعبئة.
3. ما هي أنواع الروابط النموذجية للمعادن Al ، Cu ، Fe ؛ المواد شبه المعدنية ثنائية وسيليكون وغير المعدنية؟
4. وصف العلامات النموذجية للحالة المعدنية.
5. ما هي عيوب التركيب البلوري الموجودة في البلورات الحقيقية؟
6. وصف هيكل البلاستيك والمواد غير المعدنية الأخرى.
7. وصف الأساليب الرئيسية للبحث في المواد.
8. ما هو التحليل الكلي للمواد؟
9. ما الذي يمكن تحديده في دراسة البنية المجهرية؟
10. كيف يتم إعداد كائنات البحث للتحليل الكلي والجزئي؟
11. وصف مزايا المجهر الإلكتروني في دراسة المواد.
11. ما هي المشاكل التي يمكن حلها باستخدام طرق التحليل بالأشعة السينية لدراسة المواد؟
12. ما هي متطلبات اختيار المواد في تصنيع المنتجات؟
13. وصف الخصائص الكيميائية للمواد.
14. ما هي أنواع التآكل الممكنة في المواد أثناء تشغيلها في البيئات العدوانية؟
15. وصف الفيزيائية والحرارة الخصائص الفيزيائيةالمواد.
16. وصف الخصائص الميكانيكية للمواد.
17. كيف يتم تحديد صلابة برينل وروكويل وفيكرز؟
18. اكتب وحدات صلابة برينل وروكويل وفيكرز.
19. ما هي طرق اختبار الخواص الميكانيكية المصنفة على أنها ثابتة وديناميكية ودورية؟
20. ارسم مخطط شد أولي لمادة مطيلة.
21. كيف تحدد قوة الشد وقوة الخضوع من مخطط الشد؟
22. ما هي أنواع العينات المستخدمة لإيجاد الاستطالة والتقلص النسبي؟
23. ما هي الخصائص التي يتم تحديدها أثناء اختبارات الضغط والانحناء؟
24. ما هي الخصائص التي تحسب عند اختبار الانحناء تأثير؟
25. ما هو الفرق بين قوة التأثير ، KCU ، KV ، KST؟
أي مادة ، سواء كانت غازًا أو سائلًا أو جسمًا صلبًا ، لها عدد من الخصائص المحددة المتأصلة فيها فقط. ومع ذلك ، فإن هذه الخصائص لا تسمح فقط بإضفاء الطابع الفردي على العناصر ، ولكن أيضًا لدمجها في مجموعات وفقًا لمبدأ التشابه.
انظر إلى المعادن: من وجهة نظر صغيرة ، فهذه عناصر لامعة ، ذات موصلية كهربائية وحرارية عالية ، وليست عرضة للتأثيرات الفيزيائية الخارجية ، وقابلة للطرق وسهلة اللحام في درجات حرارة عالية. هل هذه القائمة كافية؟ لدمج المعادن في مجموعة واحدة؟ بالطبع لا ، المعادن ومشتقاتها (السبائك) أكثر تعقيدًا ولديها مجموعة كاملة من الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية والتكنولوجية. اليوم سنتحدث عن مجموعة واحدة فقط: الخواص الميكانيكية للمعادن.
الخصائص الميكانيكية الأساسية للمعادن
ما هي هذه الخصائص؟ الخواص الميكانيكية هي تلك الخصائص للمادة التي تعكس قدرتها على مقاومة الإجراءات الخارجية. هناك تسعة خصائص ميكانيكية أساسية للمعادن:
القوة - تعني أن تطبيق الحمل الثابت أو الديناميكي أو المتناوب لا يؤدي إلى انتهاك السلامة الخارجية والداخلية للمادة ، أو تغيير في هيكلها وشكلها وحجمها.
الصلابة (غالبًا ما يتم الخلط بينها وبين القوة) - يميز قدرة مادة ما على مقاومة اختراق جسم آخر أصعب.
المرونة - تعني القدرة على التشوه دون كسر الاستقامة تحت تأثير قوى معينة والعودة إلى شكلها الأصلي بعد التحرر من الحمل.
اللدونة (غالبًا ما يتم الخلط بينها وبين المرونة والعكس صحيح) هي أيضًا القدرة على التشوه دون انتهاك السلامة ، ولكن على عكس المرونة ، تعني اللدونة أن الكائن قادر على الحفاظ على الشكل الناتج.
مقاومة الكراك - تحت تأثير القوى الخارجية (التأثير والتوتر وما إلى ذلك) ، لا تشكل المادة شقوقًا وتحافظ على سلامتها الخارجية.
اللزوجة أو قوة التأثير هي نقيض الهشاشة ، أي القدرة على الحفاظ على سلامة المادة تحت الضغط البدني المتزايد.
مقاومة التآكل - القدرة على الحفاظ على السلامة الداخلية والخارجية أثناء الاحتكاك لفترة طويلة.
مقاومة الحرارة - قدرة طويلة الأمد على مقاومة التغيرات في الشكل والحجم والدمار عند التعرض لدرجات حرارة عالية.
التعب هو وقت وعدد التأثيرات الدورية التي يمكن للمادة أن تتحملها دون كسر سلامتها.
في كثير من الأحيان ، عند الحديث عن خصائص معينة ، فإننا نخلط بين أسمائها: نشير إلى الخصائص التكنولوجية على أنها فيزيائية ، وفيزيائية مثل ميكانيكية ، والعكس صحيح. وهذا ليس مفاجئًا ، لأنه على الرغم من الاختلافات العميقة الكامنة وراء مجموعة معينة من الخصائص ، فإن الخصائص الميكانيكية لا ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالخصائص الأخرى للمعادن فحسب ، بل تعتمد عليها بشكل مباشر أيضًا.
الأكثر ارتباطًا هي الخصائص الميكانيكية والكيميائية للمعادن ، لأن التركيب الكيميائي للمعدن أو السبيكة ، وهيكلها الداخلي (ميزات الشبكة البلورية) هي التي تملي جميع المعلمات الأخرى. إذا تحدثنا عن الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمعادن ، فغالبًا ما يتم الخلط بينها وبين بعضها البعض ، بسبب قرب هذه التعريفات.
غالبًا ما تكون الخصائص الفيزيائية لا تنفصل عن الخواص الميكانيكية. على سبيل المثال ، المعادن المقاومة للصهر هي أيضًا الأكثر متانة. يكمن الاختلاف الرئيسي في طبيعة الخصائص. الخصائص الفيزيائية - تلك التي تظهر عند السكون ، ميكانيكية - فقط تحت تأثير خارجي. الخصائص الميكانيكية والتكنولوجية للمعادن ليست أسوأ من غيرها. على سبيل المثال ، قد تكون الخاصية الميكانيكية "للقوة" المعدنية ناتجة عن معالجتها التكنولوجية المختصة (لهذا الغرض ، غالبًا ما يتم استخدام "التصلب" و "التقادم"). العلاقة العكسية لا تقل أهمية ، على سبيل المثال ، الليونة هي مظهر من مظاهر المتانة الجيدة.
استنتاجًا ، يمكننا القول أنه بمعرفة بعض الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية أو التكنولوجية ، يمكن للمرء أن يتنبأ بكيفية تصرف المعدن تحت تأثير الحمل (أي ميكانيكيًا) ، والعكس صحيح.
ما الفرق بين الخواص الميكانيكية للمعادن والسبائك؟
هل تختلف الخصائص الميكانيكية للمعادن والسبائك؟ مما لا شك فيه. بعد كل شيء ، يتم إنشاء أي سبيكة معدنية في البداية من أجل الحصول على أي خصائص محددة. يمكن لبعض مجموعات عناصر صناعة السبائك والمعدن الأساسي في السبيكة أن تحول عنصر السبائك على الفور. لذا فإن الألومنيوم (ليس أقوى وأصلب معدن في العالم) بالاقتران مع الزنك والمغنيسيوم يشكل سبيكة يمكن مقارنتها في القوة بالفولاذ. كل هذا يعطي إمكانيات غير محدودة عمليا في الحصول على المواد الأقرب إلى المواد المطلوبة.
يجب إيلاء اهتمام خاص للخصائص الميكانيكية للمعادن المترسبة. يعتبر المعدن المترسب هو المعدن الذي تم لحام جزأين أو أكثر من عنصر أو هيكل معدني. هذا المعدن ، مثل الخيوط ، يربط الأجزاء المكسورة. ستعتمد سلامة وموثوقية الهيكل بأكمله على كيفية تصرف "التماس" تحت الحمل. بناءً على ذلك ، من المهم للغاية ألا تكون خصائص معدن اللحام أسوأ من خصائص المعدن الأصلي.
كيف تحدد الخواص الميكانيكية؟
تجريبيا. من بين الطرق الرئيسية لتحديد الخواص الميكانيكية للمعادن:
اختبارات الشد
طريقة برينل المسافة البادئة.
تحديد صلابة المعدن وفقًا لـ Rockwell ؛
تصنيف صلابة فيكرز.
تحديد اللزوجة باستخدام جهاز اختبار تأثير البندول ؛
الخصائص الميكانيكية لها أهمية كبيرة. معرفتهم تسمح باستخدام المعادن وسبائكها مع الاكثر فعاليهوالإغداق.
تتميز الخواص الميكانيكية بقدرة المادة على مقاومة جميع أنواع التأثيرات الخارجية باستخدام القوة. وفقًا لمجموعة الميزات ، تتميز قوة المادة في الانضغاط ، والانحناء ، والتأثير ، والالتواء ، وما إلى ذلك ، والصلابة ، واللدونة ، والمرونة ، والتآكل.
القوة - خاصية مادة لمقاومة التدمير تحت تأثير الضغوط الناشئة عن الحمل. يتم تنفيذ دراسة خاصية المواد هذه بواسطة علم خاص - مقاومة المواد. وفيما يلي المفاهيم العامةحول قوة المواد اللازمة لدراسة الخصائص الأساسية مواد بناء.
يمكن أن تتعرض المواد الموجودة في الهيكل لأحمال مختلفة. أكثر أنواع الهياكل شيوعًا هي الضغط والتوتر والانحناء والتأثير. المواد الحجرية (الجرانيت والخرسانة) تقاوم الضغط جيدًا وأسوأ بكثير (5 ... 50 مرة) - التمدد والانحناء والتأثير ، لذلك تُستخدم المواد الحجرية بشكل أساسي في الهياكل التي تعمل بالضغط. تعمل المواد مثل المعدن والخشب بشكل جيد في الضغط والانحناء والشد ، لذلك يتم استخدامها في الهياكل التي تتعرض لهذه الأحمال.
تتميز قوة مواد البناء بقوة الشد.
قوة الشد (Pa) هي الضغط المقابل للحمل الذي يتسبب في تدمير عينة المادة. مقاومة الانضغاط للمواد المختلفة 0.5 ... 1000 ميجا باسكال أو أكثر. يتم تحديد قوة الانضغاط عن طريق اختبار العينات الميكانيكية أو مكابس هيدروليكية. لهذا الغرض ، يتم استخدام عينات مصنوعة خصيصًا ، شكل مكعب مع جانب 2 ... 30 سم. عينات مصنوعة من مواد أكثر تجانسا بأحجام أصغر ، ومن مواد أقل تجانسا - أحجام كبيرة. في بعض الأحيان يتم إجراء اختبارات الضغط على عينات لها شكل أسطوانات أو مناشير. في اختبار الشد للمعادن ، تُستخدم العينات في شكل قضبان أو شرائط مستديرة ؛ في اختبار الشد للمجلدات ، يتم استخدام عينات من ثمانية.
لتحديد قوة الشد ، يتم عمل العينات وفقًا لتعليمات GOST. يتم الاحتفاظ بأبعاد وشكل العينات بدقة ، لأنها تؤثر بشكل كبير على نتيجة الاختبار. وهكذا ، فإن المناشير والأسطوانات تقاوم الضغط بدرجة أقل من المكعبات من نفس المقطع العرضي ؛ على العكس من ذلك ، فإن المنشورات المنخفضة (ارتفاع أقل من جانب) تقاوم الضغط أكثر من المكعبات. يفسر ذلك من خلال حقيقة أنه عند ضغط العينة ، يتم ضغط ألواح الضغط بإحكام على الطائرات الداعمة لها وقوى الاحتكاك الناتجة تحافظ على الأسطح المجاورة للعينة من التمدد ، والأجزاء المركزية الجانبية للعينة تتعرض للتمدد العرضي ، الذي يتم تثبيته فقط من خلال قوى الالتصاق بين الجسيمات. لذلك ، كلما كان قسم العينة بعيدًا عن لوحات المكبس ، كان من الأسهل تدمير هذا القسم والعينة ككل. للسبب نفسه ، عند اختبار المواد الهشة (الحجر والخرسانة والطوب وما إلى ذلك) ، يتم تكوين شكل مميز للتدمير - تتحول العينة إلى هرمين مقطوعين ، مطويين برؤوس.
تتأثر قوة المادة ليس فقط بشكل العينة وحجمها ، ولكن أيضًا بطبيعة سطحها ومعدل تطبيق الحمل. لذلك ، للحصول على نتائج مماثلةيجب اتباع طرق الاختبار القياسية المحددة لهذه المادة. تعتمد القوة أيضًا على بنية المادة وكثافتها (مساميتها) ومحتوى الرطوبة واتجاه تطبيق الحمل. بالنسبة للثني ، يتم اختبار العينات على شكل عوارض موضوعة على دعامتين ومحملة بحمول أو اثنتين من الأحمال المركزة ، وتزداد حتى تفشل الحزم.
في المواد الإنشائية ، يُسمح بالضغوط التي تشكل جزءًا فقط من قوة الشد ، وبالتالي تخلق هامشًا من الأمان. عند تحديد قيمة هامش الأمان ، يتم أخذ عدم تجانس المادة في الاعتبار - فكلما كانت المادة أقل تجانسًا ، يجب أن يكون هامش الأمان أعلى.
عند إنشاء عامل الأمان ، تعتبر عدوانية بيئة التشغيل وطبيعة تطبيق الحمل أمرًا مهمًا. تتطلب البيئات العدوانية والأحمال المتناوبة التي تسبب إجهاد المواد عامل أمان أعلى. يتم تحديد هامش الأمان ، الذي يضمن سلامة ومتانة هياكل المباني والهياكل ، وفقًا لمعايير التصميم ويتم تحديده حسب نوع وجودة المادة وظروف العمل وفئة المبنى من حيث المتانة ، كما بالإضافة إلى الحسابات الفنية والاقتصادية الخاصة.
لكل السنوات الاخيرةيتم إدخال طرق جديدة للتحكم في القوة في ممارسة البناء ، مما يسمح باختبار العينات أو العناصر الفرديةالهياكل. يمكن استخدام هذه الطرق لاختبار المنتجات والهياكل أثناء تصنيعها في المصانع ومواقع البناء ، وكذلك بعد تركيبها في المباني والهياكل.
الطرق الصوتية معروفة ، وأكثرها استخدامًا هي النبض والرنين. هذه الطرق لها موقع أساسي مشترك ، وهي: يتم تقييم الخصائص الفيزيائية لمادة أو منتج من خلال مؤشرات غير مباشرة - سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية أو وقت انتشار موجة الصدمة ، وكذلك تواتر التذبذبات الطبيعية للموجات فوق الصوتية. المواد وخصائصها التوهين.
الصلابة - قدرة المادة على مقاومة اختراق جسم آخر أصعب فيها. لا تتوافق الصلابة دائمًا مع قوة المادة. هناك عدة طرق لتحديد الصلابة.
يتم تقييم صلابة المواد الحجرية على مقياس موس ، وتتكون من عشرة معادن مرتبة من أجل زيادة صلابتها. يكون مؤشر الصلابة للمادة المختبرة بين مؤشرات الصلابة لمعدنين متجاورين ، يرسم أحدهما والآخر بواسطة هذه المادة. يتم تحديد صلابة المعادن والبلاستيك عن طريق وضع مسافة بادئة على كرة فولاذية. يعتمد تآكلها على صلابة المواد. تعد خاصية المادة هذه مهمة أثناء المعالجة ، وكذلك عند استخدامها للأرضيات وأسطح الطرق.
يتميز تآكل المادة بفقدان الكتلة الأولية ، المشار إليها بمساحة 1 م 2 من منطقة الكشط. يتم تحديد مقاومة التآكل للمواد المخصصة للأرضيات والأرصفة والسلالم وما إلى ذلك.
التآكل هو تدمير مادة تحت تأثير التآكل والصدمات معًا. تُقاس مقاومة التآكل بفقدان الوزن ، معبرًا عنه بالنسبة المئوية. يتعرض التآكل لمواد لأسطح الطرق وصابورة السكك الحديدية.
تعتبر مقاومة الصدمات ذات أهمية كبيرة للمواد المستخدمة في الأرضيات والرصف. تتميز القوة النهائية للمادة عند التأثير (J / m 3) بكمية العمل الذي يتم إنفاقه على تدمير العينة ، لكل وحدة حجم للمادة. يتم إجراء اختبار تأثير المواد على جهاز خاص - لب جوز الهند.
تشوه - تغيير في حجم وشكل المواد تحت الحمل. إذا استعادت عينة المادة حجمها وشكلها ، بعد إزالة الحمولة ، فإن التشوه يسمى المرونة ، ولكن إذا احتفظت جزئيًا أو كليًا بالتغير في الشكل بعد إزالة الحمل ، فإن هذا التشوه يسمى البلاستيك .
المرونة - خاصية مادة لاستعادة شكلها وأبعادها الأصلية بعد إزالة الحمل. يعتبر الحد المرن بمثابة الضغط الذي تصل فيه التشوهات المتبقية لأول مرة إلى قيمة صغيرة جدًا معينة (يتم تعيينها بواسطة تحديدلهذه المادة).
اللدونة - خاصية المادة لتغيير شكلها تحت الحمل دون ظهور تشققات (بدون انقطاع) والاحتفاظ بهذا الشكل بعد إزالة الحمل. جميع المواد مقسمة إلى مطيلة وهشة. تشمل المواد البلاستيكية الفولاذ والنحاس والعجين الطيني والبيتومين المسخن ، إلخ. تتفكك المواد الهشة فجأة دون تشوه كبير. وتشمل هذه المواد الحجرية. تقاوم المواد الهشة بشكل جيد الضغط فقط والضعيف - التمدد والانحناء والتأثير.
