Какие свойства называют технологическими

Технологические свойства материалов – это качества, влияющие на пригодность металлов для различных технологических операций или процессов. Перечислим технологические свойства материалов.

1. Обрабатываемость

Это  легкость, с которой данный материал может
быть разрезан, что позволяет удалять лишнее при более низких затратах. Хорошая
обрабатываемость связана с:

• Высокой скоростью
  резки.
• Низким
  энергопотреблением.
• Хорошей отделкой
  поверхности.
• Удалением материала
  с умеренной силой.
• Средней степенью
  истирания инструмента (более длительный срок службы инструмента).
• Формированием
  мелких чипсов.

Обрабатываемость
зависит от следующих факторов:

• Химический состав
  материала заготовки.
• Микроструктура.
• Механические
  свойства.
• Физические
  свойства.
• Условия резки.
• Свойства
  хладагента.
• Подача и глубина
  резки.
• Вид и форма
  режущего инструмента.
• Размер и форма
  разреза.
• Коэффициент трения
  между стружкой и материалом инструмента.
• Материал
  инструмента.
• Тип используемой
  машины.
• Тип операции
  обработки.

Для
оценки обрабатываемости основные факторы, которые будут выбраны, зависят от
типа операции и производственных требований.

При
оценке обрабатываемости могут учитываться следующие критерии:

• Соотношение сил
  резки.
• Срок службы
  инструмента между двумя последовательными шлифовальными станками.
• Качество отделки
  поверхности.
• Форма и размер
  чипсов.
• Температура чипсов.
• Скорость удаления
  металла.
• Скорость резки при
  стандартной силе.
• Усилие резки и
  энергопотребление.

Следующие
факторы увеличивают обрабатываемость:

• Маленькие
  неискаженные зерна.
• Однородная
  микроструктура.
• Пластинчатая
  структура в низко- и среднеуглеродистых сталях.
• Меньшая твердость,
  меньшая пластичность и меньшая прочность при разрыве.
• Холодная обработка
  низкоуглеродистой стали.
• Операции отжига,
  нормализации и отпуска.
• Добавление
  небольших количеств серы, свинца, фосфора и марганца.

Обрабатываемость
может быть улучшена путем добавления небольшого процента определенных
элементов, таких как свинец, селен, сера, марганец и т. д.

Индекс
обрабатываемости

Обрабатываемость
различных металлов, подлежащих обработке, можно сравнивать с использованием
индекса обрабатываемости каждого материала, который можно определить следующим
образом:

Стандартная
сталь имеет содержание углерода не более 0,13% и может быть сравнительно легко
обработана; ее индекс обрабатываемости произвольно фиксируется как 100%.

2. Свариваемость

Еще одним видом является свариваемость. Она определяется, как способность металла свариваться в производственных условиях, предъявляемых к конкретной конструкции. Настоящим критерием при определении свариваемости металла является качество сварного шва и легкость, с которой его можно получить.

На
свариваемость металла влияют следующие факторы:

• Состав металла.
• Хрупкость металла.
• Термические
  свойства.
• Сварочная техника.
• Наполнители.
• Прочность металла
  при высокой температуре.
• Стабильность
  микрокомпонентов до температуры сварки.
• Сродство кислорода
  и других газов до и при температуре сварки.
• Экранирующая
  атмосфера.
• Правильная
  термическая обработка до и после осаждения металла.

Легирующие
элементы влияют на свариваемость следующими способами:

• Улучшение
  механических свойств.
• Увеличение или
  уменьшение прокаливаемости в зоне термического влияния.
• Обеспечение
  измельчения зерна.
• Обеспечение
  раскисления расплавленного металла.
• Формируют
  возрастные осадки.
• Контроль
  температуры превращения пластичного материала в хрупкое.

3. Литье

К основным технологическим свойствам материалов относится и литье. Это легкость, с которой металл может быть отлит в форму, известна как литейная способность металла. Он основан на таких факторах, как скорость затвердевания, газовая пористость, сегрегация, усадка и т. д.

Следующие
факторы являются благоприятными для литейности металла:

• Текучесть металла.
• Низкая степень усадки (это уменьшение объема металла, когда он переходит из расплавленного в твердое состояние).
• Очень низкая или незначительная сегрегация.
• Низкая газовая пористость.

4. Формируемость

Формируемость
– способность металлов приобретать различные формы.

Различные
факторы, которые в значительной степени определяют текучесть или пластичность
материала:

• Металлическая
  конструкция.
• Размер зерна.
• Горячая и холодная
  обработка.
• Легирующие
  элементы.
• Смягчающие
  термообработки (отжиг и нормализация).

Небольшой
размер зерна рекомендуется для мелкой вытяжки металлов, тогда как для тяжелой
вытяжки рекомендуется относительно крупное зерно.

Горячая и холодная обработка вызывает искажение зерна. Обычно обработанные холодом кристаллы более искажены, чем обработанные горячим способом. Поэтому обработанные холодом металлы обычно менее пластичны, чем обработанные горячим способом.

Большинство
легирующих элементов в чистом металле снижают его пластичность, например,
пластичность стали уменьшается с увеличением количества углерода в железе.

При
смягчающих термообработках, таких как отжиг и нормализация, пластичность
металла восстанавливается. Деформированный и искаженный кристалл реформируется,
и, следовательно, сила, необходимая для того, чтобы вызвать проскальзывание,
уменьшается.

5. Податливость

Подобная характеристика технологического свойства материала определяется как  легкость, с которой металл претерпевает слишком сильное изменение формы при сжимающем напряжении без разрыва.

Такие
материалы, как мягкая сталь, кованое железо, медь и алюминий, обладают хорошей
пластичностью. Их можно забить или свернуть в нужную форму без разрыва.

Степень податливости измеряется толщиной листа или фольги, которая может быть изготовлена.

Вы можете обсудить технологические свойства материалов на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Технологические свойства материалов определяют возможность получения заготовок и деталей выбранными методами и способами при условии обеспечения минимума затрат на конечный продукт — минимальной трудоемкости, материалоемкости, а также обеспечения экологии и эргономики.

В зависимости от способа производства заготовок и деталей определяющими являются следующие свойства.

Литейные свойства — способность жидких материалов заполнять литейные формы и образовывать плотные отливки.

Эти свойства характеризуются жидкотекучестыо материала, его усадкой и ликвацией.

Жидкотекучесть — способность материалов заполнять полости литейной формы и точно воспроизводить очертания этой формы. Жидкотекучесть определяется в соответствии с ГОСТ 16438—70 по спиральной пробе. Материал заливается в форму, имеющую вид спирального прутка, и жидкотекучесть оценивается длиной в сантиметрах части канала, залитого сплавом.

Усадка — свойство материалов уменьшаться в линейных размерах и в объеме при охлаждении от температуры заливки до комнатной. С усадкой связано появление в отливках усадочных раковин, пористости, рыхлости, коробления, трещин. Усадка определяется по ГОСТ 16817-71.

Ликвация — это неоднородность химического состава сплава, возникающая при кристаллизации. Различают зональную, внутрикри- сталлическую (дендритную) ликвацию и ликвацию по плотности. Зональная ликвация в отливках возникает из-за разности температур затвердевания отдельных составляющих и разной плотности этих составляющих сплавов. В чугуне и стали ликвируют сера, фосфор, углерод, располагаясь в верхней и центральной частях отливок. В сплавах, затвердевающих с мелкозернистой структурой, зональная ликвация уменьшается. Внутрикристаллическая ликвация образуется при ускоренном охлаждении отливок, она может быть уменьшена термической обработкой (отжигом) отливки. Ликвация по плотности возникает в сплавах, содержащих тяжелые металлы (например, в свинцовых бронзах); такая ликвация предотвращается перемешиванием сплава перед заливкой и ускоренным охлаждением при кристаллизации.

Деформируемость (ковкость, штампуемость) — способность материалов к значительным пластическим деформациям без разрушения и образования пороков.

Деформируемость проверяется технологическими пробами. Технологические пробы проводятся в соответствии с ГОСТ 8817—82 — на осадку в горячем состоянии; ГОСТ 10702—78 — на осадку в холодном состоянии; ГОСТ 1579—80, 13813—68 — на перегиб; ГОСТ 10447—80 — на навивку проволоки и др.

Свариваемость — способность материалов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам свариваемых материалов. Контроль свариваемости проводят по ГОСТ 23870—79, 3242— 79, 6996-66, 13585-68.

Обрабатываемость резанием — характеризуется качеством обработки (шероховатостью обработанной поверхности и точностью размеров), стойкостью инструмента, сопротивлением резанию, видом стружкообразования. Практически обрабатываемость стали резанием определяют сравнительными испытаниями, путем обтачивания образцов испытуемой стали и стали 45 с определенными прочностными характеристиками (о„ 650 МПа, 170—180 НВ), принимаемой за эталон.

Закаливаемость — способность стали повышать твердость в результате термической обработай (закалки).

Прокаливаемость — способность стали получать при термической обработке (закалке) закаленный слой с определенной структурой на ту или иную глубину. Испытания на прокаливаемость проводят в соответствии с ГОСТ 5657—69.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ИЗ НИХ.

Механические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться действию внешних сил – статистических и динамических, растягивающих, сжимающих, изгибающих, скручивающих, которые вызывают различные виды деформации.

Основными механическими свойствами металлов являются ударная, вязкость, прочность , твердость, пластичность, хрупкость , выносливость и др.

Механические свойства металлов устанавливаются при статистическом и динамическом нагружении.

Прочностью называется способность металлов сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил. В зависимости от направления действия сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб и др. Предел текучести – свойство металла сопротивляться деформации. Чем выше прочность металла, тем меньше размеры изделия и расход металла на изделие.

Твердостьхарактеризует свойство металла сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого тела, Металлы и сплавы, обладающие высокой твердостью, применяются для производства режущего инструмента и различных деталей, подверженных сильному износу.

Вязкость – свойство материла поглощать энергию внешних сил за счет пластической деформации.

Упругостьюназывается свойство металлов и сплавов восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия внешней силы. Упругость имеет важное значение для материалов, которые используются для изготовления пружин, рессор, мостовых ферм и др.

Пластичность характеризует свойство металлов изменять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. Пластичность выражается относительным удлинением и сужением определяемыми при растяжении стандартных образцов.

Хрупкость – это свойство металлов и сплавов разрушаться под действием внешних сил без достаточной деформации.

Выносливостьюназывается свойство металла сопротивляться действию переменных по величине и направлению многократных нагрузок. Материалы, обладающие большой выносливостью применяются для изготовления коленчатых валов и шатунов двигателей , деталей паровых машин и др.

Кручение характеризует сопротивление металлов действию крутящего момента.

Технологические свойства определяют способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки. Значение технологических свойств металлов при изучении влияния различных методов изготовления изделий на их свойства. Основными технологическими свойствами являются ковкость, свариваемость, прокаливаемость, жидко-текучесть и др.

Ковкость– способность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки давлением (прокатке, волочению, ковке, штамповке) без разрушения. Ковкость характеризуется пластичностью и сопротивлением деформации.

Свариваемость -способность металлов и сплавовобразовывать прочные сварные соединения, обладающие теми же свойствами, что свариваемые металлы. Хорошо свариваются малоуглеродистые и низколегированные стали, удовлетворительно – среднеуглеродистые и среднелегированные стали. Низкая свариваемость высоколегированных сталей и чугунов вызывает необходимость применения специальных сварочных материалов, предварительного подогрева, термообработки и т.д. , что повышает себестоимость процесса, снижает качество сварных соединений.

Прокаливаемость характеризуется способностью металла или сплава закаливаться на определенную глубину. При низкой прокаливаемости прочность материала по сечению неодинаковая, что приводит к снижению срока эксплуатации деталей машин и механизмов.

Жидко текучестьюназывается способностью металлов и сплавов в расплавленном состоянии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизводить очертания отливки. Высокая жидкотекучесть материала обеспечивает получение высококачественных и плотных отливок, снижение в них газовых и усадочных раковин и т.п.

Обрабатываемость резаниемопределяется способностью металлов и сплавов поддаваться обработке режущим инструментом. При хорошей обрабатываемости металла резанием режущий инструмент легко и быстро снимает припуск на обработку, полученная деталь имеет необходимую точность и чистоту поверхности, тогда как при плохой обрабатываемости резанием снижается стойкость инструмента, повышающая энергетические и трудовые затраты.

СТАЛИ

Все стали можно разделить на углеродистые и легированные. Углеродистые стали, являются основным конструкционным материалом, используемым в промышленности, эти стали проще в производстве и значительно дешевле легированных. Свойства углеродистых сталей определяется количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют и с железом и с углеродом. Механические свойства углеродистых сталей зависят главным образом от содержания углерода. С увеличением содержания углерода увеличивается прочность и твердость, уменьшается пластичность. Кроме углерода в стали обязательно присутствуют другие элементы, наличие которых обусловлено разными причинами. Различают примеси – постоянные, скрытые, случайные и специальные (легированные).

Постоянные примеси – это кремний, марганец, фосфор и сера. Марганец, кремний вводят в процессе выплавки в сталь для раскисления. Сера – вредная примесь и попадает в сталь с исходным сырьём. Содержание серы в стали, допускается не более 0,06 %. Фосфор также попадает в сталь с чугуном, поэтому также является вредной примесью. Его содержание в сталях допускается до 0,05 %. Чем больше углерода в стали, тем сильнее влияние фосфора на её хрупкость. Содержание фосфора и серы в стали зависит от способа её выплавки. Кремний до 0.5 % , марганца до 0.8 % .

Скрытые примеси – это газы: азот, кислород, водород. Газы попадают в сталь при её выплавке, даже в очень маленьких количествах газы сильно ухудшают пластические свойства стали. Содержание их допускается до 0.001 %. В результате вакуумирования стали, их содержание уменьшается, и свойства стали усиливаются.

Случайные примеси – могут быть любые элементы металлов, которые попадают при выплавке стали. Содержание этих элементов ниже тех пределов, когда их вводят специально. Если они не влияют, на качество стали, то их не выводят из состава стали.

Специальные примеси – это элементы, специально вводимые в сталь для получения каких либо заданных свойств. Такие элементы называют легирующими. А стали их содержащие -легированными.

Сталь является легированной, если содержание легирующего элемента составляет 1 % и более.

Стали классифицируются по следующим признакам: по способу производства, степени раскисления, химическому составу, назначению, качеству и структуре.

По способу производства различают сталь:

1. мартеновскую

2. бессемеровскую

3. кислородно-конверторную

4. томассоновская

5. электросталь

По степени раскисления делятся на:

1. кипящую

2. полуспокойную

3. спокойную

По химическому составу сталь делится на:

1. углеродистую

2. легированную

По содержанию углерода сталь делится на:

1. низкоуглеродистая до 0.25%

2. среднеуглеродистая до 0.7%

3. высокоуглеродистые свыше 0.7%

По концентрации легирующих элементов стали подразделяются на

1. низколегированные до 5%

2. среднелегированные до 10%

3. высоколегированные свыше 10%

По назначению различают стали:

1. конструкционные

2. инструментальные

3. стали специального назначения с особыми свойствами

По показателям качества стали классифицируются:

1. обыкновенного качества

2. качественные

3. высококачественные

4. особо высококачественные

Качество стали характеризуется свойствами, определяющими процесс производства, химическим составом, содержанием газов и вредных примесей.