Właściwości mechaniczne co. Zdolności techniczne osoby i jej zawodu. Oznaczanie udarności i odporności na pękanie

03.10.2023

Zdolności techniczne to powiązane ze sobą cechy osobowe, które manifestują się niezależnie od siebie: rozumienie technologii, posługiwanie się technologią, wytwarzanie produktów technicznych, aż po wynalazki techniczne.

Uważa się, że są to umiejętności, które przejawiają się w pracy ze sprzętem lub jego częściami. Bierze się pod uwagę, że taka praca wymaga specjalnych zdolności umysłowych, a także wysokiego poziomu rozwoju zdolności sensomotorycznych, zręczności i siły fizycznej. L. Thurston uważa zdolności techniczne za ogólne zdolności umysłowe. Pokazano, że obok pewnej ogólnej zdolności, którą można uznać za ogólny talent techniczny lub doświadczenie techniczne nabyte przez osobę w pracy z technologią, istnieją czynniki niezależne: koncepcje przestrzenne i zrozumienie techniczne. Przez reprezentacje przestrzenne rozumiemy umiejętność operowania obrazami wizualnymi, na przykład podczas postrzegania kształtów geometrycznych. Rozumienie techniczne to umiejętność prawidłowego postrzegania wzorców przestrzennych, porównywania ich ze sobą, rozpoznawania tych samych i znajdowania różnych. Zgodnie z tym podziałem na dwa czynniki tworzone są rodzaje testów. Już pierwsi twórcy testów zdolności technicznych wymagali od przedmiotów umiejętności składania urządzeń technicznych z poszczególnych części. Obecnie większość tych testów tworzona jest w formie metod pustych.

Zdolność techniczna jest postrzegana jako ogólna zdolność umysłowa. Istnieją niezależne czynniki zdolności technicznych:

reprezentacje przestrzenne;
zrozumienie techniczne.

Testy umiejętności technicznych- diagnostyka umiejętności przejawiających się w pracy ze sprzętem lub jego częściami.

Testy umiejętności technicznych mają na celu identyfikację wiedzy i doświadczenia zgromadzonego przez osobę zdającą. Nie pozwalają nam ocenić, jak je zdobyć, np.:

Test Bennetta to test zrozumienia technicznego, który wykorzystuje serię obrazków z krótkimi pytaniami. Aby odpowiedzieć na pytania, musisz zrozumieć ogólne, techniczne zasady z codziennych sytuacji.
Test wnioskowania przestrzennego (STT) I.S. Yakimanskaya, V.G. Zarkhin i H.-M.Kh. Kadayasa.

Znaczenie myślenia technicznego polega na rozwiązywaniu problemów; w procesie ich rozwiązywania kształtują się niezbędne cechy myślenia technicznego.

Aby rozwiązać problem technologiczny, jest to konieczne:

mieć wyznaczony cel i dążyć do uzyskania konkretnej odpowiedzi;
uwzględnić warunki i dane wyjściowe niezbędne do osiągnięcia celu;
stosować metody rozwiązywania problemów odpowiadające istniejącym warunkom.

Rozwój myślenia technicznego jest procesem złożonym, zwykle przebiega dość wolno i zależy od ogólnej inteligencji, umiejętności praktycznych, zdolności człowieka do technicznego myślenia i innych czynników.

Test psychologiczny Bennetta na zrozumienie technologii (zrozumienie mechaniczne) ma na celu określenie zdolności technicznych u dorastających dzieci (od 12 lat), młodych dorosłych i dorosłych. Zawiera 60 zadań wymagających rozwiązania problemów technicznych. W każdym zadaniu badani muszą wybrać poprawną odpowiedź spośród trzech opcji. Czas trwania testu wynosi 27 minut.

Każda poprawna odpowiedź jest warta jeden punkt. Poziom umiejętności technicznych określa się za pomocą specjalnej tabeli oceny. Ocena skali ma sześć stopni:

bardzo wysoki;
Dobry;
powyżej średniej;
poniżej średniej;
krótki;
bardzo niski.

Aby ocenić właściwości użytkowe produktów i określić właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów, stosuje się różne instrukcje, GOST i inne dokumenty regulacyjne i doradcze. Zalecane są także metody badania zniszczenia całej serii wyrobów lub próbek podobnych materiałów. Nie jest to metoda bardzo ekonomiczna, ale skuteczna.

Definicja cech

Główne cechy właściwości mechanicznych materiałów są następujące.

1. Tymczasowa wytrzymałość lub wytrzymałość na rozciąganie - siła naprężenia rejestrowana przy największym obciążeniu przed zniszczeniem próbki. Mechaniczne charakterystyki wytrzymałości i plastyczności materiałów opisują właściwości ciał stałych, które opierają się nieodwracalnym zmianom kształtu i zniszczeniu pod wpływem obciążeń zewnętrznych.

2. Naprężenie warunkowe występuje, gdy odkształcenie szczątkowe osiąga 0,2% długości próbki. Jest to najniższe naprężenie, podczas którego próbka kontynuuje odkształcenie bez zauważalnego wzrostu obciążeń.

3. Granica wytrzymałości długotrwałej to maksymalne naprężenie, które w danej temperaturze powoduje zniszczenie próbki w określonym czasie. Do określenia właściwości mechanicznych materiałów kierujemy się ostatecznymi jednostkami wytrzymałości długotrwałej – zniszczenie następuje w temperaturze 7000 stopni Celsjusza w ciągu 100 godzin.

4. Warunkowa granica pełzania to naprężenie powodujące dane wydłużenie próbki w danej temperaturze przez określony czas, a także szybkość pełzania. Za granicę uważa się odkształcenie metalu w ciągu 100 godzin w temperaturze 7000 stopni Celsjusza o 0,2%. Pełzanie to pewna szybkość odkształcania metali pod stałym obciążeniem i wysoką temperaturą przez długi czas. Odporność cieplna to odporność materiału na pękanie i pełzanie.

5. Granica wytrzymałości to najwyższa wartość naprężenia cyklicznego, przy której nie występuje uszkodzenie zmęczeniowe. Liczba cykli obciążenia może być określona lub dowolna, w zależności od sposobu planowania badań mechanicznych materiałów. Właściwości mechaniczne obejmują zmęczenie i wytrzymałość materiału. Pod wpływem obciążeń w cyklu kumulują się uszkodzenia i tworzą się pęknięcia, prowadzące do zniszczenia. To jest zmęczenie. A właściwością odporności na zmęczenie jest wytrzymałość.

Rozciąganie i ściskanie

Materiały stosowane w praktyce inżynierskiej dzielą się na dwie grupy. Pierwsza jest plastyczna, w przypadku której znaczne odkształcenia szczątkowe muszą sprawiać wrażenie, że zawodzą, druga jest krucha, która zapada się przy bardzo małych odkształceniach. Oczywiście taki podział jest bardzo dowolny, gdyż każdy materiał w zależności od stworzonych warunków może zachowywać się zarówno jako kruchy, jak i plastyczny. Zależy to od charakteru stanu naprężenia, temperatury, szybkości odkształcania i innych czynników.

Właściwości mechaniczne materiałów poddawanych rozciąganiu i ściskaniu są wymowne zarówno w przypadku materiałów plastycznych, jak i kruchych. Na przykład stal niskowęglowa jest testowana na rozciąganie, a żeliwo na ściskanie. Żeliwo jest kruche, stal jest ciągliwa. Materiały kruche mają większą odporność na ściskanie, ale mniejszą odporność na odkształcenia przy rozciąganiu. Materiały z tworzyw sztucznych mają w przybliżeniu takie same właściwości mechaniczne przy ściskaniu i rozciąganiu. Jednak ich próg jest nadal ustalany przez rozciąganie. Dzięki tym metodom można dokładniej określić właściwości mechaniczne materiałów. Wykresy rozciągania i ściskania przedstawiono na ilustracjach do tego artykułu.

Kruchość i plastyczność

Co to jest plastyczność i kruchość? Pierwszą z nich jest zdolność do nie zapadania się, otrzymując odkształcenia szczątkowe w dużych ilościach. Właściwość ta decyduje o najważniejszych operacjach technologicznych. Gięcie, ciągnienie, ciągnienie, tłoczenie i wiele innych operacji zależy od właściwości plastycznych. Materiały plastyczne obejmują wyżarzaną miedź, mosiądz, aluminium, stal miękką, złoto i tym podobne. Brąz i duraluminium są znacznie mniej plastyczne. Prawie wszystkie stale stopowe są bardzo słabo plastyczne.

Charakterystyki wytrzymałościowe tworzyw sztucznych porównuje się z granicą plastyczności, co zostanie omówione poniżej. Na właściwości kruchości i ciągliwości duży wpływ ma temperatura i szybkość ładowania. Szybkie napięcie nadaje materiałowi kruchość, a wolne napięcie nadaje plastyczność. Na przykład szkło jest materiałem delikatnym, ale może wytrzymać długotrwałe narażenie na obciążenie, jeśli temperatura jest normalna, to znaczy wykazuje właściwości plastyczne. Jest plastikowy, ale pod ostrym obciążeniem udarowym sprawia wrażenie materiału kruchego.

Metoda oscylacyjna

Właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów określane są przez wzbudzenie podłużne, zginające, skrętne i inne, nawet bardziej złożone, w zależności od wielkości próbek, kształtów, rodzajów odbiornika i wzbudnicy, metod mocowania i schematów stosowania dynamiki masa. Badaniu tą metodą poddawane są także wyroby wielkogabarytowe, jeżeli sposób aplikacji ulega istotnej zmianie w zakresie sposobów przykładania obciążeń, drgań wzbudzających i ich rejestracji. Tę samą metodę stosuje się do określania właściwości mechanicznych materiałów, gdy konieczna jest ocena sztywności dużych konstrukcji. Jednakże przy lokalnym określaniu właściwości materiału w produkcie metoda ta nie jest stosowana. Praktyczne zastosowanie tej techniki jest możliwe tylko wtedy, gdy znane są wymiary geometryczne i gęstość, gdy możliwe jest zamocowanie produktu na podporach, a na samym produkcie - konwertery, potrzebne są określone warunki temperaturowe itp.

Na przykład, gdy zmieniają się warunki temperaturowe, następuje ta lub inna zmiana, właściwości mechaniczne materiałów zmieniają się po podgrzaniu. Prawie wszystkie ciała rozszerzają się w tych warunkach, co wpływa na ich strukturę. Każde ciało ma pewne właściwości mechaniczne materiałów, z których się składa. Jeśli te cechy nie zmieniają się we wszystkich kierunkach i pozostają takie same, takie ciało nazywa się izotropowym. Jeśli zmieniają się właściwości fizyczne i mechaniczne materiałów - anizotropowe. To ostatnie jest cechą charakterystyczną prawie wszystkich materiałów, tylko w różnym stopniu. Ale są na przykład stale, w których anizotropia jest bardzo nieznaczna. Najwyraźniej wyraża się to w materiałach naturalnych, takich jak drewno. W warunkach produkcyjnych właściwości mechaniczne materiałów określa się poprzez kontrolę jakości, w której stosuje się różne GOST. Oszacowanie heterogeniczności uzyskuje się na podstawie przetwarzania statystycznego po zsumowaniu wyników testu. Próbki muszą być liczne i wycięte z określonej struktury. Ta metoda uzyskiwania właściwości technologicznych jest uważana za dość pracochłonną.

Metoda akustyczna

Metod akustycznych służących do określania właściwości mechanicznych materiałów i ich charakterystyk jest całkiem sporo, a wszystkie różnią się sposobami wprowadzania, odbioru i rejestracji drgań w trybie sinusoidalnym i pulsacyjnym. Metody akustyczne wykorzystuje się m.in. do badania materiałów budowlanych, ich grubości i stanu naprężeń, a także podczas wykrywania wad. Właściwości mechaniczne materiałów konstrukcyjnych wyznacza się także metodami akustycznymi. Obecnie opracowywanych i produkowanych masowo jest wiele różnych elektronicznych urządzeń akustycznych, które umożliwiają rejestrację fal sprężystych i parametrów ich propagacji zarówno w trybie sinusoidalnym, jak i pulsacyjnym. Na ich podstawie określa się właściwości mechaniczne wytrzymałości materiałów. W przypadku zastosowania drgań sprężystych o niskiej intensywności metoda ta staje się całkowicie bezpieczna.

Wadą metody akustycznej jest konieczność kontaktu akustycznego, co nie zawsze jest możliwe. Dlatego praca ta nie jest zbyt produktywna, jeśli istnieje pilna potrzeba uzyskania właściwości mechanicznych wytrzymałości materiałów. Na wynik duży wpływ ma stan powierzchni, kształty geometryczne i wymiary badanego produktu, a także środowisko, w którym przeprowadzane są badania. Aby przezwyciężyć te trudności, należy rozwiązać konkretny problem za pomocą ściśle określonej metody akustycznej lub odwrotnie, stosując kilka z nich na raz, zależy to od konkretnej sytuacji. Na przykład tworzywa sztuczne z włókna szklanego dobrze nadają się do takich badań, ponieważ prędkość propagacji fal sprężystych jest dobra, dlatego sondowanie jest szeroko stosowane, gdy odbiornik i emiter znajdują się na przeciwległych powierzchniach próbki.

Wykrywanie wad

Metody wykrywania wad stosowane są do kontroli jakości materiałów w różnych dziedzinach przemysłu. Istnieją metody nieniszczące i destrukcyjne. Do nieniszczących zaliczają się następujące.

1. Stosuje się go do określenia pęknięć na powierzchniach i braku penetracji wykrywanie wad magnetycznych. Obszary posiadające takie defekty charakteryzują się polami rozpraszającymi. Można je wykryć za pomocą specjalnych urządzeń lub po prostu nakładając warstwę proszku magnetycznego na całą powierzchnię. W obszarach ubytków położenie proszku będzie się zmieniać już w trakcie aplikacji.

2. Wykrywanie wad odbywa się również za pomocą ultradźwięk. Skierowana wiązka zostanie odbita (rozproszona) inaczej, jeśli wystąpią jakiekolwiek nieciągłości nawet głęboko w próbce.

3. Wyraźnie widoczne są wady materiału metoda badania promieniowania, bazując na różnicy w absorpcji promieniowania przez ośrodki o różnej gęstości. Wykorzystuje się detekcję defektów gamma i promieniowanie rentgenowskie.

4. Wykrywanie wad chemicznych. Jeśli powierzchnię trawi się słabym roztworem kwasu azotowego, solnego lub ich mieszaniny (wódka regia), to w miejscach występowania ubytków pojawia się siatka w postaci czarnych pasków. Można zastosować metodę polegającą na usuwaniu odcisków siarki. W miejscach, gdzie materiał jest niejednorodny, siarka powinna zmienić kolor.

Metody destrukcyjne

Metody niszczące zostały już częściowo omówione tutaj. Próbki bada się pod kątem zginania, ściskania, rozciągania, czyli stosuje się statyczne metody niszczące. Jeśli produkt jest badany przy zmiennych, cyklicznych obciążeniach podczas zginania udarowego, określa się jego właściwości dynamiczne. Metody makroskopowe dają ogólny obraz struktury materiału w dużych objętościach. Do takich badań potrzebne są specjalnie zmielone próbki, które poddaje się trawieniu. W ten sposób można zidentyfikować kształt i położenie ziaren, na przykład w stali, obecność zdeformowanych kryształów, włókien, wnęk, pęcherzyków, pęknięć i innych niejednorodności stopu.

Metody mikroskopowe służą do badania mikrostruktury i identyfikacji najmniejszych defektów. Próbki są wstępnie szlifowane, polerowane, a następnie trawione w ten sam sposób. Dalsze badania obejmują wykorzystanie mikroskopów elektrycznych i optycznych oraz analizę dyfrakcji promieni rentgenowskich. Podstawą tej metody jest interferencja promieni rozproszonych przez atomy materii. Właściwości materiału monitoruje się za pomocą analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Właściwości mechaniczne materiałów decydują o ich wytrzymałości, co jest najważniejsze w przypadku konstrukcji budowlanych, które są niezawodne i bezpieczne w użytkowaniu. Dlatego materiał jest dokładnie testowany i przy użyciu różnych metod we wszystkich stanach, które może zaakceptować bez utraty wysokiego poziomu właściwości mechanicznych.

Metody kontroli

Aby przeprowadzić badania nieniszczące właściwości materiałów, ogromne znaczenie ma właściwy dobór skutecznych metod. Najdokładniejsze i interesujące pod tym względem są metody wykrywania wad - kontrola defektów. W tym miejscu konieczne jest poznanie i zrozumienie różnic między metodami wdrażania metod wykrywania wad a metodami określania właściwości fizycznych i mechanicznych, ponieważ zasadniczo różnią się one od siebie. Jeżeli te ostatnie opierają się na monitorowaniu parametrów fizycznych i ich późniejszej korelacji z właściwościami mechanicznymi materiału, to wykrywanie wad opiera się na bezpośredniej konwersji promieniowania, które odbija się od wady lub przechodzi przez kontrolowane środowisko.

Najlepszą rzeczą jest oczywiście kompleksowa kontrola. Złożoność polega na określeniu optymalnych parametrów fizycznych, które można wykorzystać do określenia wytrzymałości oraz innych właściwości fizycznych i mechanicznych próbki. Jednocześnie opracowywany i następnie wdrażany jest optymalny zestaw środków do kontrolowania wad konstrukcyjnych. I wreszcie pojawia się integralna ocena tego materiału: jego działanie określa się na podstawie całego zestawu parametrów, które pomogły określić metody nieniszczące.

Testy mechaniczne

Za pomocą takich badań sprawdza się i ocenia właściwości mechaniczne materiałów. Ten rodzaj kontroli pojawił się dawno temu, ale jeszcze nie stracił na aktualności. Nawet nowoczesne materiały high-tech są dość często i ostro krytykowane przez konsumentów. Sugeruje to, że badania należy przeprowadzić dokładniej. Jak już wspomniano, badania mechaniczne można podzielić na dwa typy: statyczne i dynamiczne. Ci pierwsi sprawdzają produkt lub próbkę pod kątem skręcania, rozciągania, ściskania i zginania, a drudzy sprawdzają twardość i udarność. Nowoczesny sprzęt pozwala sprawnie przeprowadzić te niezbyt proste procedury i zidentyfikować wszystkie właściwości użytkowe danego materiału.

Próba rozciągania pozwala określić odporność materiału na działanie przyłożonego stałego lub rosnącego naprężenia rozciągającego. Metoda jest stara, sprawdzona, stosowana od bardzo dawna i nadal szeroko stosowana. Próbkę rozciąga się wzdłuż osi podłużnej za pomocą urządzenia znajdującego się na maszynie wytrzymałościowej. Szybkość rozciągania próbki jest stała, obciążenie mierzone jest przez specjalny czujnik. Jednocześnie monitorowane jest wydłużenie i jego zgodność z przyłożonym obciążeniem. Wyniki takich testów są niezwykle przydatne w przypadku konieczności tworzenia nowych konstrukcji, gdyż nie wiadomo jeszcze, jak będą się one zachowywać pod obciążeniem. Podpowiedź może dać jedynie identyfikacja wszystkich parametrów elastyczności materiału. Naprężenie maksymalne – granica plastyczności określa maksymalne obciążenie, jakie może wytrzymać dany materiał. Pomoże to obliczyć współczynnik bezpieczeństwa.

Próba twardości

Sztywność materiału oblicza się na podstawie kombinacji płynności i twardości, która pomaga określić elastyczność materiału. Jeśli proces technologiczny obejmuje operacje takie jak ciągnienie, walcowanie, prasowanie, to wystarczy znać wielkość możliwego odkształcenia plastycznego. Dzięki dużej plastyczności materiał pod odpowiednim obciążeniem może przyjąć dowolny kształt. Do określenia współczynnika bezpieczeństwa można również zastosować test ściskania. Zwłaszcza jeśli materiał jest delikatny.

Twardość bada się za pomocą identyfikatora, który jest wykonany ze znacznie twardszego materiału. Najczęściej przeprowadza się ją metodą Brinella (wciska się kulkę), Vickersa (identyfikator w kształcie piramidy) lub Rockwella (stosuje się stożek). Identyfikator wciska się z określoną siłą w powierzchnię materiału na określony czas, a następnie bada się odcisk pozostający na próbce. Istnieją inne, dość powszechnie stosowane badania: na przykład udarność, gdy ocenia się odporność materiału w momencie przyłożenia obciążenia.

Właściwości mechaniczne oceniają zdolność materiału do wytrzymywania obciążeń mechanicznych i charakteryzują wydajność produktów.

Mechaniczny nazywane są właściwościami, które wyznacza się podczas badań pod wpływem obciążeń zewnętrznych – efektem tych badań są ilościowe charakterystyki właściwości mechanicznych. Właściwości mechaniczne charakteryzują zachowanie materiału pod wpływem naprężeń (prowadzących do odkształcenia i zniszczenia) występujących zarówno podczas procesu wytwarzania wyrobów (odlewanie, spawanie, obróbka ciśnieniowa itp.), jak i podczas eksploatacji.

Standardowe charakterystyki właściwości mechanicznych wyznacza się w warunkach laboratoryjnych na próbkach o standardowych rozmiarach, powodując nieodwracalne odkształcenie plastyczne lub zniszczenie próbek. Badania przeprowadza się pod obciążeniami zewnętrznymi: rozciąganiem, ściskaniem, skręcaniem, uderzeniem; w warunkach obciążeń przemiennych i zużywalnych. Wartości uzyskanych cech są zwykle podawane w podręcznikach.

Przykładem mogą być następujące cechy:

Odporność na pękanie, szacowana na podstawie wytrzymałości na rozciąganie lub wytrzymałości na rozciąganie, to maksymalne obciążenie właściwe (naprężenie), jakie materiał może wytrzymać przed zniszczeniem po rozciągnięciu;

Odporność na odkształcenia plastyczne, mierzona granicą plastyczności, to naprężenie, przy którym rozpoczyna się odkształcenie plastyczne materiału pod napięciem;

Odporność na odkształcenia sprężyste, szacowana na podstawie granicy sprężystości, to naprężenie, powyżej którego materiał ulega odkształceniom szczątkowym;

Zdolność do wytrzymywania odkształceń plastycznych, oceniana na podstawie względnego wydłużenia próbki podczas rozciągania i względnego zwężenia jej przekroju poprzecznego;

Zdolność do wytrzymywania obciążeń dynamicznych, oceniana na podstawie udarności;

Twardość, szacowana na podstawie odporności materiału na penetrację wgłębnika (próbka referencyjna).

Właściwości mechaniczne materiałów określa się w warunkach obciążenia statycznego i dynamicznego.

Elastyczność charakteryzuje właściwości elastyczne polimeru, zdolność materiału do ulegania dużym, odwracalnym zmianom kształtu pod niewielkimi obciążeniami w wyniku drgań ogniw oraz zdolność makrocząsteczek do zginania.

Badania statyczne obejmują również badania ściskania, skręcania, zginania i innych rodzajów obciążeń.

Powszechną wadą statycznych metod określania właściwości fizyko-mechanicznych materiałów jest konieczność zniszczenia próbki, co wyklucza możliwość dalszego wykorzystania części zgodnie z jej przeznaczeniem w wyniku wycięcia z niej próbki do badań.

Oznaczanie twardości. Jest to metoda nieniszczącego badania właściwości mechanicznych materiału pod obciążeniem statycznym. Twardość ocenia się głównie w przypadku metali, ponieważ w przypadku większości materiałów niemetalowych twardość nie jest właściwością determinującą ich właściwości użytkowe.

Twardość ocenia się poprzez odporność materiału na wnikanie w niego pod statycznym obciążeniem ciała obcego o regularnym kształcie geometrycznym, mającego twardość odniesienia (rys. 14).

Ryż. 14 Oznaczanie twardości materiałów: A- schemat ładowania; B- pomiar twardości według Brinella; V- Pomiar twardości Vickersa

Wciskanie próbki referencyjnej w próbkę badaną odbywa się za pomocą specjalnych przyrządów, z których najczęściej wykorzystuje się instrumenty Brinella, Rockwella i Vickersa.

Najpopularniejsza jest metoda Brinella – w próbkę wciskana jest hartowana stalowa kulka. Średnica nadruku D Otp mierzy się za pomocą szkła powiększającego ze skalą. Następnie skorzystaj z tabel, aby znaleźć twardość materiału. W teście Vickersa wykorzystuje się frez diamentowy, natomiast w teście Rockwella stosuje się stożek diamentowy.

Luminescencja (fluorescencja i fosforescencja) - efekty jarzenia podczas pochłaniania energii z padającego światła, działania mechanicznego, reakcji chemicznych lub ciepła.

Właściwości optyczne substancji mają ogromne znaczenie praktyczne. Załamanie światła wykorzystuje się do wykonania soczewek do przyrządów optycznych, odbicie służy do izolacji termicznej: dobierając odpowiednie powłoki, można wpływać na właściwości materiałów, aby pochłaniały lub odbijały promieniowanie cieplne, ale przepuszczały światło widzialne. Szyba okienna ma charakterystyczny dla klimatyzacji kolor.

Powszechnie stosowane są samoprzyciemniające się okulary kameleona, świetlówki i ekrany oscyloskopów. Do celów dekoracyjnych stosuje się powłoki metalowe (anodowane aluminium) (ważny jest współczynnik odbicia materiału), a także precyzyjne lustra metalizowanych powierzchni.

Właściwości dekoracyjne materiały są zdeterminowane ich wyglądem i zależą od ich wzoru zewnętrznego, projektu, tekstury, struktury, sposobu obróbki powierzchni, obecności powłok i reliefów.

Właściwości biologiczne materiały są określane:

Ich wpływ na środowisko, stopień ich toksyczności dla organizmów żywych;

Ich przydatność do istnienia i rozwoju wszelkich organizmów (grzyby, owady, pleśń itp.).

Właściwości mechaniczne charakteryzują zdolność metali i stopów do wytrzymywania działania przyłożonych do nich obciążeń, a właściwości mechaniczne wyrażają te właściwości ilościowo. Główne właściwości materiałów metalicznych to; wytrzymałość, plastyczność (lub twardość), twardość, udarność, odporność na zużycie, pełzanie itp.
Podczas badań mechanicznych wyznaczane są właściwości mechaniczne materiałów, które w zależności od charakteru obciążenia w czasie dzieli się na statyczne, dynamiczne i zmienne.
W zależności od sposobu przyłożenia sił zewnętrznych (obciążeń) wyróżnia się próby rozciągania, ściskania, zginania, skręcania, zginania udarowego itp.
Podstawowe właściwości mechaniczne metali i stopów.
Wytrzymałość na rozciąganie (wytrzymałość maksymalna, wytrzymałość na rozciąganie – naprężenie warunkowe odpowiadające największemu obciążeniu poprzedzającemu zniszczenie próbki).
Rzeczywista wytrzymałość na rozciąganie (naprężenie rzeczywiste) to naprężenie określone przez stosunek obciążenia w momencie zerwania do pola przekroju poprzecznego próbki w punkcie zerwania.
Granica plastyczności (fizyczna) to najniższe naprężenie, przy którym próbka ulega odkształceniu bez zauważalnego wzrostu obciążenia rozciągającego.
Granica plastyczności (warunkowa) - naprężenie, przy którym wydłużenie szczątkowe osiąga 0,2% długości odcinka próbki, którego wydłużenie jest uwzględniane przy określaniu określonej cechy. Granica proporcjonalności (warunkowa) - naprężenie, przy którym odchylenie od liniowej zależności obciążenia od wydłużenia osiąga taką wartość, że tangens kąta nachylenia utworzonego przez styczną do krzywej odkształcenia (w rozpatrywanym punkcie) z osią obciążenie wzrasta o 50% jego wartości na liniowym wykresie sprężystym. Dopuszcza się zwiększenie tangensa kąta nachylenia o 10 lub 25%.
Granica sprężystości to naprężenie warunkowe odpowiadające pojawieniu się odkształcenia szczątkowego. Możliwe jest określenie granicy sprężystości z tolerancjami do 0,005%, wówczas zostanie ona odpowiednio oznaczona.
Względne wydłużenie po zerwaniu to stosunek przyrostu długości próbki po zerwaniu do jej pierwotnie obliczonej długości. Wydłużenia względne uzyskuje się podczas badania próbek o pięciokrotnym i dziesięciokrotnym stosunku długości do średnicy. Dopuszczalne są również inne stosunki, na przykład 2,5, podczas badania odlewów.
Względne skurczenie po zerwaniu to stosunek pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu pęknięcia do początkowego pola przekroju poprzecznego.
Określone właściwości właściwości mechanicznych określa się poprzez badanie materiałów pod kątem rozciągania zgodnie z metodami określonymi w GOST 1497-61, na próbkach cylindrycznych i płaskich, których kształty i wymiary są ustalone przez tę samą normę. Próby rozciągania w podwyższonych temperaturach (do 1200°C) określa GOST 9651-73, dla wytrzymałości długoterminowej - GOST 10145-62.
Moduł normalnej sprężystości to stosunek naprężenia do odpowiadającego mu względnego wydłużenia przy rozciąganiu (ściskaniu) w granicach odkształcenia sprężystego (prawo Hooke’a).
Udarność, mechaniczna cecha udarności metalu, jest określana na podstawie pracy włożonej w pęknięcie udarowe w wahadłowym wkrętaku udarowym próbki danego typu i odniesiona do roboczego pola przekroju poprzecznego próbki przy punkt cięcia. Badania w temperaturach normalnych przeprowadza się zgodnie z GOST 9454-60, w temperaturach niskich - zgodnie z GOST 9455-60 i w temperaturach podwyższonych - zgodnie z GOST 9656-61.
Granica wytrzymałości (zmęczenia) to maksymalne naprężenie, przy którym próbki materiałów mogą wytrzymać daną liczbę symetrycznych cykli (od +P do -P) bez zniszczenia, przyjmowaną jako podstawa. Liczba cykli jest określona w specyfikacjach technicznych i stanowi dużą liczbę. Metody testowania wytrzymałości metali reguluje GOST 2860-65.
Ostateczna wytrzymałość na ściskanie to stosunek obciążenia niszczącego do pola przekroju poprzecznego próbki przed badaniem.
Warunkowa granica pełzania to naprężenie powodujące dane wydłużenie próbki (całkowite lub szczątkowe) w określonym czasie w danej temperaturze.
Twardość Brinella – oznaczana na twardościomierzu TSh poprzez prasowanie kulki ze stali hartowanej p. zbadaj metal lub stop.
Twardość Rockwella HRA, HRB i HRC wyznacza się poprzez wciśnięcie stalowej kulki o średnicy ~1,6 mm lub stożka (diamentowego lub węglikowego) w metal z narożnikiem przy wierzchołku 120° na twardościomierzu TK. W zależności od warunków oznaczania, które są znormalizowane przez GOST 9013-68, wyróżnia się trzy wartości HR: HRA - dla materiałów bardzo twardych (skala A) - badanie przeprowadza się poprzez wcięcie stożka diamentowego; HRB – do stali miękkiej (skala B) – kulka stalowa; HRC - do stali hartowanej (skala C) - stożek węglikowy lub diamentowy.
Głębokość penetracji stożka diamentowego podczas badania w metalu jest niewielka, co umożliwia badanie cieńszych produktów niż przy określaniu twardości Brinella jest cechą warunkową, której wartość mierzy się na skali urządzenia.
Twardość Vickersa HV jest określana poprzez wcięcie standardowej diamentowej regularnej piramidy czworościennej. Stopień twardości wyznacza się mierząc długość przekątnych (średnia arytmetyczna sumy dwóch przekątnych) i przeliczając ze wzoru
Standardowe obciążenia, w zależności od grubości próbki, wynoszą 5, 10, 20, 30, 50 i 100 kgf. Opóźnienie pod obciążeniem przyjmuje się dla metali żelaznych 10-15 sekund, dla metali nieżelaznych - 28-32. Odpowiednio symbol HV 10/30-500 oznacza: 500 - liczba twardości; 10 - obciążenie i 30 - czas trzymania.
Metodę Vickersa stosuje się do pomiaru twardości części o małych przekrojach poprzecznych i twardych, cienkich warstw powierzchniowych wyrobów cementowanych, azotowanych lub cyjankowanych.

49.Wtórna krystalizacja metali Krystalizacja wtórna ma ogromne znaczenie praktyczne i stanowi podstawę szeregu procesów obróbki cieplnej, starzenia itp., które w znaczący sposób zmieniają i poprawiają właściwości stopów. Większość procesów krystalizacji wtórnej obejmuje dyfuzję. Dyfuzja w twardych stopach jest możliwa z wielu powodów. W szczególności w rozwiązaniach substytucyjnych ma to miejsce na skutek obecności niewypełnionych miejsc (wakantów) w sieciach. Zarówno atomy rozpuszczalnika, jak i atomy substancji rozpuszczonej mogą się poruszać. Podczas tworzenia roztworów śródmiąższowych ruch rozpuszczonych atomów zachodzi przez szczeliny sieci. Dyfuzja przebiega tym szybciej, im większa jest różnica stężeń; im wyższa jest temperatura I (koagulacja odnosi się do wzrostu dużych kryształów kosztem małych; w procesie sferoidyzacji - przemiana wydłużonych kryształów w zaokrąglone. Obydwa procesy zachodzą w wyniku chęci układu do redukcji energii swobodnej. W tym przypadku TO osiąga się ze względu na stosunek sumy.

Powierzchnie ziaren stają się mniejsze w stosunku do ich objętości. Koagulacja i sferoidyzacja przebiegają łatwiej w wyższej temperaturze. Na ryc. 41 przedstawia schemat stanu stopu, w którym maleje rozpuszczalność drugiego składnika w roztworze stałym. Na tym wykresie (w odróżnieniu od wykresu na ryc. 39) pojawia się linia EQ, charakteryzująca dobór kryształów nadmiarowych składnika B, które nazywane są wtórnymi (B2), w odróżnieniu od kryształów pierwotnych (B\), które wyróżnia się wzdłuż linii CD. Jako przykład rozważmy proces powstawania kryształów wtórnych podczas chłodzenia roztworów stałych a o stężeniu K. W temperaturze t\ struktura jest jednofazowa, po osiągnięciu linii EQ roztwór ulega nasyceniu i w miarę dalszego następuje ochłodzenie, uwalnia się z niego nadmiar fazy B2, która może zostać uwolniona wzdłuż granic kryształów a i przyjąć postać siatki. Tutaj również najpierw następuje powstawanie jąder, a następnie ich wzrost. Jednakże miejsce pojawienia się jąder i ich wzrost są zdeterminowane przez powierzchnie ziaren pierwotnych. Czasami niepożądane jest ułożenie fazy wtórnej w postaci sieci, wtedy albo zapobiega się jej tworzeniu, albo eliminuje. Siatkę usuwa się na różne sposoby, na przykład poprzez wyżarzanie sferoidyzujące. Krystalizacja według schematu (rys. 41) pozwala na znaczącą zmianę właściwości stopu poprzez hartowanie i odpuszczanie lub starzenie.

Stopy 50.DS o nieograniczonej rozpuszczalności składników Obydwa część nieograniczony rozpuszczalny w postaci płynnej i stałej stwierdza nie tworzą związków chemicznych.

Składniki: A, B.

Fazy: L, α.

Jeśli dwa część rozpuszczać się w nieskończoność w stanie ciekłym i stałym, wówczas możliwe jest istnienie tylko dwóch faz - cieczy rozwiązanie Ląd solidny rozwiązanieα. Dlatego nie może być trzech faz, krystalizacja przy stałej temperatura nie ma poziomego kwestia NA diagram NIE.

Schemat pokazany na ryc. 1, składa się z trzech obszarów: ciecz, ciecz + ciało stałe rozwiązanie i solidne rozwiązanie.

Linia AmB jest linia likwidus i liniaАnВ - linia solidus. Proces krystalizacji reprezentowana przez krzywą stop chłodzący(ryc. 2).

Punkt 1 odpowiada początkowi krystalizacja, kropka 2 - koniec. Między kropki 1 i 2 (tj. pomiędzy liniepłynne i solidus) stop jest w stanie dwufazowym. O drugiej komponenty i dwie fazy system jednowariantowy (c = k-f+1 = 2 - 2 + 1 = 1), czyli jeśli zmienia się temperatura, to zmienia się również stężenie składników w fazach; każdy temperatura odpowiadają ściśle pewnym kompozycje fazy stężenie i liczbę faz stop, leżący pomiędzy liniesolidus i likwidus są określone reguła segmenty. Więc, stop Krewny punkt a składa się z fazy ciekłej i stałej. Mieszanina faza ciekła zostanie określona na podstawie projekcji zwrotnica b leżąc kwestia likwidus i Mieszanina faza stała - projekcja zwrotnica z leżeniem kwestia solidus. Ilość fazy ciekłej i stałej określa się na podstawie następujących proporcji: ilość fazy ciekłej ac/bc, ilość fazy stałej ba/bc.

We wszystkim przedział krystalizacji(z zwrotnica 1 do zwrotnica 2) z cieczy stop,

mając oryginał stężenie K, wyróżniają się kryształy bogatsze w składnik ogniotrwały. Mieszanina Pierwszy kryształy zostanie określona przez projekcję s. Koniec krystalizacja stopu K musi wejść punkt 2, gdy ostatnia kropla płynu ma Mieszanina l, stwardnieję. Odcinek pokazujący ilość fazy stałej był równy zeru punkt/ kiedy to się dopiero zaczęło krystalizacja i ilość wszystkiego stop V punkt 2 kiedy krystalizacja zakończył się. Mieszanina ciecz zmienia się wzdłuż krzywej 1 - l, i Skład kryształów- wzdłuż zakrętu S- 2 i w moment podziałka krystalizacjaSkład kryształów taki sam jak Mieszanina oryginalny płyn.

51. Właściwości temperaturowe materiałów W przypadku materiałów wprowadza się kilka charakterystycznych punktów temperaturowych, wskazujących wydajność i zachowanie materiałów przy zmianach temperatury. Odporność na ciepło - maksymalna temperatura, w której żywotność materiału nie zmniejsza się. Zgodnie z tym parametrem wszystkie materiały są podzielone na klasy odporności cieplnej.

Odporność na ciepło - temperatura, w której następuje pogorszenie właściwości, gdy jest ona osiągana przez krótki czas.
Odporność na ciepło - temperatura, w której zachodzą zmiany chemiczne w materiale.
Mrozoodporność - zdolność do pracy w niskich temperaturach (ten parametr jest ważny w przypadku gum).
Palność - zdolność do zapalenia, utrzymania ognia, samozapłonu. Są to różne stopnie palności. Wszystkie te koncepcje definiują charakterystyczne temperatury, w których zmienia się jakakolwiek właściwość materiału. Istnieją pewne temperatury charakterystyczne dla wszystkich materiałów i są temperatury specyficzne dla niektórych materiałów elektrycznych. w którym jakiekolwiek cechy zmieniają się radykalnie. Większość materiałów ma temperatury topnienia i wrzenia. Temperatura topnienia to temperatura, w której następuje przejście ze stanu stałego w ciecz. Ciekły hel nie ma temperatury topnienia; pozostaje płynny nawet w temperaturze zerowej Kelvina. Najbardziej ogniotrwałe są wolfram – 3387°C, molibden 2622°C, ren – 3180°C, tantal – 3000°C. Wśród materiałów ceramicznych znajdują się substancje ogniotrwałe: węglik hafnu HfC i węglik tantalu TaC mają temperaturę topnienia 2880°C, azotek i węglik tytanu ponad 3000°C. Istnieją materiały, głównie polimery termoplastyczne, które mają temperaturę mięknienia, ale nie osiągają one temperatury topnienia, ponieważ... niszczenie cząsteczek polimeru rozpoczyna się w podwyższonych temperaturach. W przypadku polimerów termoutwardzalnych nie dochodzi nawet do punktu mięknięcia; materiał zaczyna się wcześniej rozkładać. Istnieją stopy i inne złożone substancje, które mają złożony proces topienia: w określonej temperaturze, zwanej „solidusem”, następuje częściowe topienie, tj. przejście części substancji w stan ciekły. Pozostała część substancji jest w stanie stałym. Okazuje się, że jest to coś w rodzaju papki. Wraz ze wzrostem temperatury coraz więcej substancji przechodzi w stan ciekły, aż w końcu w określonej temperaturze zwanej „liquidus” nastąpi całkowite stopienie substancji. Na przykład stop cyny i ołowiu do lutowania, nazywany po prostu „lutem”, zaczyna się topić w temperaturze około 180 °C (punkt solidusu), a topi się w temperaturze około 230 °C (punkt liquidus).

W każdym procesie topienia osiągnięcie pewnego punktu jest warunkiem koniecznym, ale niewystarczającym do stopienia. Aby stopić substancję, należy przekazać jej energię, co nazywa się ciepłem topnienia. Oblicza się go na gram (lub na cząsteczkę). Temperatura wrzenia to temperatura, w której następuje przejście ze stanu cieczy w parę. Prawie wszystkie proste substancje gotują się, złożone związki organiczne nie gotują się; rozkładają się w niższych temperaturach, nie doprowadzając do wrzenia. Na temperaturę wrzenia duży wpływ ma ciśnienie. Na przykład w przypadku wody można przesunąć temperaturę wrzenia ze 100 ° C na 373 ° C, stosując ciśnienie 225 atm. Gotowanie roztworów, tj. Proces wzajemnego rozpuszczania się substancji zachodzi w sposób złożony: dwa składniki gotują się na raz, tylko w parze jest więcej jednej substancji niż drugiej. Na przykład słaby roztwór alkoholu w wodzie wygotuje się tak, że w parze będzie więcej alkoholu niż w wodzie. Dzięki temu działa destylacja i po skropleniu pary otrzymuje się alkohol, ale wzbogacony wodą. Istnieją mieszanki, które gotują się jednocześnie, np. alkohol 96%. Tutaj podczas gotowania skład cieczy i skład pary są takie same. Po skropleniu pary otrzymuje się alkohol o dokładnie takim samym składzie. Takie mieszaniny nazywane są azeotropowy. Istnieją temperatury charakterystyczne dla materiałów elektrycznych. Przykładowo dla ferroelektryków tzw Punkt Curie. Okazuje się, że ferroelektryczny stan materii powstaje tylko w niskich temperaturach. Dla każdego ferroelektryka istnieje temperatura, powyżej której domeny nie mogą istnieć i zamienia się on w paraelektryk. Temperatura ta nazywana jest punktem Curie. Stała dielektryczna poniżej punktu Curie jest wysoka; wzrasta nieznacznie w miarę zbliżania się do punktu Curie. Po osiągnięciu tego punktu stała dielektryczna gwałtownie spada. Na przykład dla najpopularniejszego ferroelektryka: tytanianu baru, punkt Curie wynosi 120°C, dla tytanianu cyrkonianu ołowiu 270°C, dla niektórych organicznych ferroelektryków temperatura Curie jest ujemna. Podobna temperatura (zwana także punktem Curie) istnieje w przypadku ferromagnetyków. Zachowanie przenikalności magnetycznej jest podobne do zachowania stałej dielektrycznej w miarę wzrostu temperatury i zbliżania się do punktu Curie. Jedyna różnica polega na tym, że spadek przenikalności magnetycznej wraz ze wzrostem temperatury następuje bardziej gwałtownie po osiągnięciu punktu Curie. Wartości punktu Curie dla niektórych materiałów: żelazo 770°C, kobalt 1330°C, erb i holm (-253°C), ceramika - w szerokim zakresie temperatur. W przypadku antyferromagnetyków podobny punkt nazywa się Punkt Néela.

Powiązane informacje.

Wszyscy ludzie są bardzo różni od urodzenia. Inteligentni dorośli w różnych krajach zadają takie pytania od dawna. Już dawno zdali sobie sprawę, że wszystkie dzieci różnią się od siebie genetycznie, psychicznie i rozwojem fizycznym. I żadne moralizowanie, szkolenie, różne naukowe metody edukacji, a nawet pas, nie sprawią, że będą tacy sami. Różne dzieci trzeba wychowywać inaczej. Kiedy dzieci dorosną, zawody same je wybiorą. Ale nie możemy uciec od umiejętności, które ujawniają się od wczesnego dzieciństwa. Zdolności mogą być techniczne, organizacyjne, artystyczne i estetyczne. Prawie wszystkie z nich w jakiś sposób wpływają na wybór naszych zawodów. Często zdarza się, że przy wyborze zawodu kierują nami nasze umiejętności. Przyjrzyjmy się bliżej możliwościom technicznym i ich wpływowi na nasze życie.

Wyobraź sobie, że wziąłeś udział w kursie odprawy celnej, a następnie przez Twoje ręce przejdzie duża liczba pojazdów. Co się stanie, jeśli nie nauczysz się wszystkiego rozumieć? Po prostu nie będziesz w stanie sprostać wybranemu zawodowi. Co oznaczają zdolności techniczne?

Niezbędnym atrybutem zdolności technicznych jest zainteresowanie technologią, chęć pracy przy maszynach, narzędziach i urządzeniach.

Składniki zdolności technicznych:
a) umiejętność rozumienia rysunków, diagramów, wykresów; b) umiejętność czytania rysunków, wykresów i żywego wyobrażenia sobie rzeczywistych obiektów za nimi jest bardzo ważna w zawodach technicznych;
c) zdolności z fizyki, matematyki, chemii. Technologia jest ściśle powiązana z tymi naukami. Wymagana jest nie tylko dobra znajomość materiału matematycznego i pamięć, ale także umiejętność pracy z liczbami i formułami;
d) umiejętność rozumienia i rozumowania, analizowania i uogólniania – logiczne myślenie;
e) rozwinięta wyobraźnia przestrzenna jest bardzo istotnym składnikiem zdolności technicznych.

Takie zdolności są idealne dla osoby o matematycznym nastawieniu, która wie, jak myśleć. To znaczy, jeśli twój wybór padł kursy deklaracji celnych, a Ty uważasz się za osobę posiadającą cechy charakteru technicznego, to wybrałeś odpowiedni zawód.

Diagnozowanie własnych możliwości to bardzo delikatna sprawa. Jest prawdopodobne, że nie znalazłeś powyższych możliwości technicznych. Nie przejmuj się. To jest w porządku. Po pierwsze, ludzie posiadający pełen zestaw cech tylko w jednym zawodzie są rzadkością – jedna na trzydzieści. To się nazywa powołanie. Reszta z reguły ma zestaw cech, które są równie odpowiednie dla kilku zawodów i albo muszą rozwijać w sobie brakujące umiejętności poprzez ciągłe szkolenie, albo kompensować je czymś innym. Zachowaj ostrożność, jeśli Twoje umiejętności zbyt wyraźnie odbiegają od wymagań zawodu, który chcesz wybrać. Posłuchaj siebie, a wszystko na pewno się ułoży, a staniesz się mistrzem swojego rzemiosła.