Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі семей каласы

1.Деформация дегеніміз не?

2.Деформация түрлері қандай?

3.Бұзылудың маңызды механикалық құрамдыры

4.Қандай жүктеулер бар?

5.Пластикалық деформация қалай жүреді?

1. Деформация - кернеу әсерінен дененің өлшемі мен формасының өзгеріске ұшырауы.

2. Кернеу- бөлшектің бір бірлік қима ауданына әсер ететін күш.

3.Серпімді деформация- кернеулерді алып тастағанда толығымен жоғалып кететін

деформация.

4.Пластикалық немесе қалдықты деформация- кернеу тудыратын әрекеттер тоқтағаннан кейінгі деформация.

5.Шартты өту шегі қалдықты деформацияны тудыратын кернеу.

6.Өту шегі жоғары жүктелуге сәйкес келетін және уақытша жоғарылауға қарсы тұратын кернеу.

7.Беріктік шегі машина деформациясына қарсы мәндерінің тепе теңдігін мінездейтін беріктілік.

8.Әлсіз бұзылу- нормальды созу кернеуі арқылы атомдардың бір қабатын басқа

қабаттарынан үзу.

9.Тәуелділік шегі деформация мен кернеу арасындағы сызықтық тәуелділікті сақтайтын жоғарғы кернеу.

10.Беріктік- материалдың деформацияға және бұзылуға қарсы тұруы.

7 Дәріс

Механикалық қасиеттер (жалғасы).

Технологиялық және пайдаланымдық қасиеттер.

1.Механикалық қасиеттер және анықтау амалдарының сандық сипаттамалары: қаттылық, тұтқырлық, тозуға шыдамдылық.

2.Бриннель бойынша қаттылық (ГОСТ 9012)

3.Роквелл әдісі ГОСТ 9013

4.Виккерс әдісі

5.Тырнау әдісі

6.Динамикалық әдіс (Шор бойынша)

7.Температураның әсері

8.Тұтқырлықты бағалау тәсілдері

9.Сынық түрі бойынша тұтқырлықты бағалау

10.Негізгі сипаттамалар

11.Технологиялық қасиеттер

12.Пайдаланымдық қасиеттер

Механикалық қасиеттер және анықтау амалдарының сандық

сипаттамалары: қаттылық, тұтқырлық, тозуға шыдамдылық.

Қаттылық – бұл материалдың бетіне стандарттық денелі (индентордың) енуіне

қарсылық көрсетуі, сынау кезінде деформацияланбайтын.Оның кең таралуы арнайы үлгілердің қажетсіздігімен түсіндіріледі. Бұзылмайтын тәсіл. Термиялық өңделген бұйымның сапасын тексерудің негізгі тәсілі. Қаттылықты не индентордың ену тереңдігі бойынша, не салмақ салған кезде қалған із

бойынша бағаланады ( Бринелл, Виккерс тәсілдері, микроқаттылық)

Барлық жағдайларда материалдардың пластикалық деформациясы болады. Неғұрлым материалдардың пластикалық деформациясының қарсылығы көп болса, соғұрлым қаттылығы көбірек болады.

Бринелл, Роквелл, Виккерс, микроқаттылық әдісі кең қолданысқа ие болады.

Бринелл бойынша қаттылық ( ГОСТ 9012)

Сынау Бринелл бойынша қаттылық өлшегішімен жүргізіледі (сурет 7.1.)

Бұйымның қалыңдығы бойынша индентор ретінде диаметрі 2,5; 5, 10 мм болат шаригі қолданылады. Қүші Р, өлшенетін қаттылықтың шаригінің диаметріне байланысты, термиялық өңделген болат және шойын үшін Р=30 D2, құйылған қола және жез Р-10 D2, алюминий және басқа да жұмсақ металдар үшін Р-2,5 D2.

“Ұстап қалу ұзақтығы”: болат пен шойын үшін – 10с, жез және қола үшін 30с.

Берілген таңба Бринелл үлкейткіш шыны көмегімен бойынша екі бағытта өлшенеді. Қаттылық берілген қүштің сфералық таңбалы бетімен анықталады. 

Стандарттық жағдайлар болып D-10мм, Р-3000кгс, т-10с. Бұл жағдайда Бринелл

қаттылығы НВ 250 болып белгіленеді, ал басқа жағдайларда былай болады:

Роквелл әдісі ГОСТ 9013

Берілген күштің ұштығының түсірімінің әсерімен негізделген (сур 7.1.)

Жұмсақ материалдар үшін индентор (НВ-230 дейін) диаметрі 1/16 (0,16мм) болат

шаригі қаттырақ материалдар үшін – алмазды конус. Жүктелуі 2 кезеңінен іске асырылады. Біріншіден, ұштықтың тығыз жанасуы алдын ала күшімен қолданылады. Содан соң негізгі қүш қолданылады, бір қатар уақыт ішінде ортақ

күш жұмыс жасайды, негізгі күш алынған соң қаттылығын анықтайды.

Материалдың жаратылысына байланысты 3 қаттылық шкаласы қолданылады.

Қаттылық түскен таңбаның мөлшерімен анықталады(рис.7.1 в).Индентор ретінде

алмазды төрт қырлы пирамиданы қолданылады, бұрышының ұшы 136°тең. Қаттылық күштің Р түскен таңбасының аумағының F қатынасымен есептеледі.

Бұл амалдың артықшылығы әр материалдың қаттылығын анықтауға болады, жұқа

бұйымның, беттік қабығың. Ең жоғарғы дәлдік және сезімталдық әдіс болып келеді. Микроқаттылық әдісі –қорытпаның құрлымының құраушылар мен фазаларды,өте жіңішке беттік қабығын анықтауға арналған.

Сондай-ақ Виккерс әдісіне ұқсас, индентор – пирамида аз өлшемді, қысу кезінде Р

салмақты құрайды 5 ден 500 кгс.

Тырнау әдісі

Алмаздық конуспен, пирамида мен немесе шарикпен тырнау жүргізіледі, ол өлшеу болып табылады. Басқа u1084 материалдарда тырналау кезінде олардың қаттылығы салыстырылады. Тырнауды ені бойынша жүргізуге болады және де салмақ түсіру арқылы. Енін берген кезде салмақтың мөлшерін анықтаймыз,.

Жоғарыдан шарикті белгілі қабаттан лақтырады, ол бір мөлшерге жылжиды. Жылжу мөлшері неғұрлым жоғары болса, соғұрлым материал қатты болады. Нәтижесінде динамикалық тәжірибе кезінде, айналма соққы арқылы кесілген арнайы үлгілермен (ГОСТ 9454) материалдардың тұтқырлық күйден сынғыш күйге өтуі анықталады.

тұтқырлық жағдайға байланысты, металдың жұмыс істеуіне ( температура, жылдамдық салмағы, концентраттардың күш салуымен) тәуелді.

Температураның жоғарлауымен тұтқырлық жоғарлайды. Температураның

өзгеруімен аққыштық шегі өзгереді, қарсылас жұлыну (отрыву) температураға бағынбайды.

Тн температураның жоғарлауымен аққыштық шегі қарсылас жұлынудан аз болады. Жүктеме кезінде ең бірінші пластикалық деформация орын алады, содан кейін бұзылу басталады. Металл тұтқырлық күйде болады.

Тн температураның төмендеуімен қарсылас жұлыну аққыштық шектен аз болады. Бұл жағдай металл деформация көмексіз бұзылады, сынғыштық күйде болады. Тұтқырлық күйден сынғыштық күйге өтуі температура интервалдарына байланысты.

Мортсынғыштық дегеніміз температураның төмендеуімен металдың сынғыштық күйге өтуі. Мортсынғыштықтарға темір, вольфрам, цинк және т.б металдар, көлемдік центрленген

кубтық және де гексагональді тығыз негізделген кристалдық тордың болуы.

Соққыш тұтқырлық металдың сенімділігін сипаттайды, оның мортсынғыштығына

қарсылас көрсету қабилеті. Тәжірибені анықталған формада және де кесілген үлгіде жүргізеледі. Үлгіні кесілген жағымен қазыққа қағып, қарама-қарсы жағын ұруға дайындап, белгілі биіктікке көтереді.

Үлгінің бұзылуына жұмсалатын жұмыс: А = Р(Н - h )

Мұндағы;

Р – маяктник салмағы

Н – соққыға дейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Һ – соққыдан кейінгі маятниктің көтерілу биіктігі.

Соққы тұтқырлығы - сипаттамалы тұтқырлық болып табылады (аH) –жұмыстың

бөлініп бұзылуы, аH =АH / F0 , Мұндағы: F0 – кесік орындағы көлденен қима ауданы.

ГОСТ 9454 – 78 бойынша соққы тұтқырлықты KCV, KCU, КСТ деп белгіленеді. КС- соққы тұтқырлықтың символы, үшінші символ тіліктің түрін көрсетеді: өткір(V), дөнгелектенген радиусты(U),жарықты(Т) (сур.7.3 в).

Металды морт сыңғыштығын бағалау үшін және критикалық

басталуын анықтау үшін сериялық сынаулар.

Әртүрлі температурада үлгінің сериясын сынайды және сызықтарды құрады- соққы тұтқырлықтың температурадан байланысының ( ан- Т), солай ақ морт сыңғыштың басталуын анықтайды. Морт сыңғыштың басталуы-бүзылудың өзгеру сипаттамасының температуралық интервалы,конструкционды беріктіктің маңызды параметры болып есептеледі. Неғұрлы морт сыңғыштың басталуы төмендеу болса, соғұрлы металл жүктеудің шоғырлауна, деформацияның жылдамдығына әсерлігіші төмендейді .

Шыдамдылыққа сынақ (ГОСТ 2860) – беріктіктің шаршау сипаттамасын береді.

1.Ең жүктелген кесіңңің болінде сынықтың пайда болуы.

2.Сынықтың бірте – бірте таралуы

3.Соңғы бұзылуы

қасиеті.Ол пісірілген тігіс сапасы бойынша бағаланады.

1.Тозуға төзімділік – бұл, материалдың ішкі үйкеліс әсерінен беттік бұзылуға қарсы тұру қабілеті.

2.Коррияға төзімділік – материалдың қышқылдық және сілтілік орталардың зиянды әсеріне қарсы тұру қабілеті.

3.Қызуға төзімділік – бұл, материалдың жоғары температура кезінде тотықсыздануға қарсы тұруы.

4.Қызуға беріктік – бұл, материалдың жоғары температура жағдайында өзінің қасиеттерін сақтап қалу қабілеті.

5.Салқынға төзімділік – бұл, материалдың төмен температура жағдайында өзінің

пластикалық қасиетін сақтайтын қасиеті.

6. Антифракциялық – материалдың басқа материалға жүмысты айнала алу қабілеті. Бұл қасиеттер бұйымның жұмыс жағдайына байланысты арнайы сынақтар жүргізу арқылы анықталады. Белгілі бір конструкция жасау үшін материал таңдаған кезде оның техникалық, технологиялық және эксплуатациялық қасиеттерін есепке алу керек.

1.Қандай механикалық қасиеттерді білесіңіз?

2.Қаттылықты өлшеу әдістері

3.Бринелл әдісінің шекті қаттылығы

4.Тұтқырлық дегеніміз не?

8 Дәріс

Модуль 4 Материалдың конструкциялық төзімділігі.Поликристалдық денелердің

деформациялық ерекшелігі.Тойтару,қайтымдылық

және қайта кристалдану.

1.Материалдың конструкциялық төзімділігі.

2.Поликристалдық денелердің деформациялық ерекшеліктері.

3.Пластикалық деформацияның металдың құрлымы мен құрлысына әсері:тойтару.

4.Деформацияланған металдың құрлымы мен құрлысына қыздырудың әсері:қайтымдылық

және қайта кристалдану.

Сынаудың нәтижесінде мінездемелер алынады:

●Күштілік (пропорционалдық шегі,серпінділік шегі,аққыштық шегі,қаттылық шегі,беріктік

шегі)

●Энергетикалық (соққылық тұтқырлық)

Қолданылу құрылымына және эксплуатациялық шарттарына қарамастан сынаудың

барлығы жалпы материалдың қаттылығын мінездейді.Деталдардың жоғары сапасына қол

жеткізуге болады,егерде детальдардың жұмыс барысында орны бар және олардың

құрылымдық қаттылығын анықтайтын барлық ерекшеліктерін ескеретін болсақ.

Құрлымдық қаттылық- беріктік құрылымының комплексі берілген бұйымның

қызметтес қасиеттерімен корреляцияда болып, эксплутация жағдайларында материалдың

сенімді және ұзақ жұмысын қамтамасыз етеді.

Конструкциялық беріктікке келесі факторлар әсер етеді:

●Детальдардың конструкциялық ерекшеліктері (пішіні және өлшемі);

●Детальдардың әртүрлі бұзылу механизмі;

●Детальдың беткі қабатындағы материалдың жағдайы;

●Детальдың беттік қабатында жүретін процесстер, жұмыс кезіндегі ақауға әкеліп соқтырады.

Сапалы конструкцияның қажетті шартын құруда материалды үнемді пайдалана

отырып конструкциялық беріктікке әсер ететін қосымша критерийлерді ескеру қажет.

Сенімділік және өміршеңдік осы критерийлер болып табылады.

Сенімділік- материал құрылысы, берілген функцияларды орындайды, берілген

қажетті уақыт шектерінде эксплутациялық көрсеткіштерін сақтайды немесе материалдың

морт сынғыштығына қарсы u1090 тұруы.

Морт сынғыштықтың дамуы төменгі температураларда жүреді, жарықтардың болуымен,

жоғары қалдық кернеуі болуымен және де шаршау процесінің дамуымен және тоттануымен.

46

Суыққа төзімділіктің температуралық сатылары сенімділікті анықтайтын критерий

мінездемелері, өміршеңдігі.

Өміршеңдік- белгілі бір жағдайға дейін детальдардың жұмыс істеу қабілетінің

сақталуы.

Өміршеңдік металдардың шаршағандығымен, тозу үрдістерімен, тоттану және

басқаларымен анықталады, олар біртіндіп бүлініп және де апаттық жағдайларға әкеліп

соқтырмайды.

Өміршеңдікті анықтайтын критерий болып саналатындар шаршау беріктігі, тозуға

төзімділік, тоттануға қарсы тұру, ұласқан беріктік болып табылады.

Конструкциялық беріктікті анықтайтын жалпы қағидалар:

●Күштену жағдайының түр ұқсастығы сынауға алынған үлгілер мен бұйымдардың;

●Сынау шарттарының ұқсастығы және эксплутация жағдайлары (температура, орта, тиелу

реті);

●Бүліну мінездемесінің ұқсастығы және үлгідегі және бұйымдағы сынған жердің түрі.

Поликристалдық салқын пластикалық деформациясын қарастырайық. Металдардың

пластикалық деформациясы және поликристалдық денелердің балқымалары

монокристалдық пластикалық деформациясына қарағанда кейбір ерекшеліктері бар.

Поликристалдық дененің форма өзгерісі жеке дәндердің форма өзгерісінен және

шекералас көлемдерде форма өзгерісінен құралады. Жеке бидайлар сырғанауымен және екіге

бөлінуімен деформацияланады, бірақта бидайдың өзара байланысы және поликристалдағы

көп түрлілігі деформация механизміне өз ерекшеліктерін енгізеді.

Түйіршіктің сырғанау беті кеңістікте ерікті түрде бағытталға, сол себепті ішкі күштің

әсерінен дара түйіршіктің сырғанау бетіндегі кернеу әртүрлі болады. Деформация жеке дара

түйіршікте басталады, беттік u1089 сырғанауда максималды қатысты кернеу пайда болады. Көрші

түйіршіктер айнала бастайды және біртіндеп деформация процесіне түсе бастайды.

Деформация түйіршіктің формасының өзгерісіне әкеліп соқтырады: металдың интенсивті

ағысына көбірек созылған бағытына байланысты түйіршік формасын өзгертеді

(деформацияның беріктік бағытының бойымен ось бойынша бұрылады). Деформация

кезіндегі құрылым өзгерісі 8.1 . суретте көрсетілген.

Сурет 8.1. Деформация кезіндегі құрылым өзгерісі: а) деформацияға дейін б) 35% сығудан кейін в)

90% сығудан кейін

Металл талшықты құрылымға ие болады. Талшық олармен бірге созылған металл емес

қосылыстармен, талшықтың бойымен және қарама-қарсылығының себебі талшықтың

құрылысының бірдей еместігінде. Пластикалық деформация процесінде бір мезгілде

47

түйіршіктің формасының өзгерісімен олардың кеңістіккристалдық торындағы бағыт-

Көптеген кристалдық тордың түйіршіктері бірдей бағыт бағдар алатын болса,

деформация текстурасы пайда болады.

Металдың құрылысы мен құрылымына пластикалық деформацияның

әсері: тойтару

Текстура деформациясы кристалдық анизотропияны құрайды, сол себепті

құрылысының көп айырмашылығы 450 бұрыш астында орналасқан бағытында қарама- қарсы

жүреді. Деформация дәрежесінің өсуімен пластикалық (қатысты ұзару, қатысты тарылу )

және тұтқырлық (соғылымды тұтқырлық) мінездемелері азаяды, ал беріктік мінездемелері

(серпімділік шегі, аққыштық шегі, беріктік шегі) және қаттылығы артады. (Сур. 8.2.) Электро

қарсы тұру жоғарылайды, магнит өткізгіштік, жылуөткізгіштік, коррозияға қарсы тұруы

азаяды.

Сур.8.2. Металлдың механикалық құрылысына суық пластикалық деформацияның әсері

Деформациялық қатайту немесе тойтару дегеніміз пластикалық деформация

үрдісінде металдардың механикалық, физикалық және басқа құрылысының өзгеруінің

өзіндік құны.

Қатайту және тойтару дислокацияның тығыздығының бірнеше рет өсуімен

түсіндіріледі:

олардың ерікті түрде орын ауыстыруы өзара әсерлесуінен қиындайды, кернеудің

пайда болуымен металдық торының бүлінуімен және де блоктар мен түйіршіктердің

ұнтақталуына байланысты.

Деформацияланған металл тепе-теңдік жағдайда болады.Тепе-теңдік жағдайға өту

кристалдық тордағы бүлінудің төмендеуімен байланысты,кернеудін төмендеуі атомдардың

орын ауыстыру мүмкіндігімен анықталады.

Төменгі температурада атомдардың қозғалысы аз,сондықтан тойтарыс жағдайы шексіз

ұзақ сақталуы мүмкін.Қыздыру процесіндегі металдың жоғары температурасында

пластикалық деформациядан кейін атомдар диффузиясы артады,металды ең тепе-теңдік

жағдайға - қайтымдылыққа және қайта кристалдануға әкелетін беріктіктің бұзылу процесіне

әсер ете бастайды.

Қайтымдылық.Аз ғана қыздыру атомдар қозғалысының шапшаңдығын

туғызады,дислокация тығыздығының төмендеуі – ішкі кернеудің және кристалдық

торлардың түзілуін жояды.Беріктіктің шамалы бұзылу процесі және түзілу қасиеті

тұрақтылық деп аталады.(қайтымдылықтың бірінші сатысы).Қайтымдылық кристалдық

48

тордағы бүлінуді төмендетеді,бірақ түйіршік формасының өлшеміне әсер етпейді және

Қайта кристалдаудағы анықталатын металл түйіршігіндегі басты шама

температура:фрагменттер,сырғанаған және жорғалаған дислокациялар нәтижесіндегі

полигондар пайда болады.

Қабырғадағы дислокациялар тобы бірдей белгілермен қайтымдылық температурасында

кіші бұрышты шекаралармен түйіршіктерге бөлінуі мүмкін.

Полигонизацияланған жағдайда кристалл аз күшке ие болады,сондықтан

полигондардың пайда болуы – энергетикалық тиімді процесс.

Үрдіс пластикалық деформацияның үлкен емес дәрежесінде өтеді.Нәтижесінде беріктік

(10...15)% - ке төмендейді және пластикалық жоғарылайды.Бұрыштар бағытындағы

түйіршіктер үлкеюі салдарынан жаңа дислокациялар қосылып,полигондар шекарасы үлкен

колемді тығыздықты дислокациялар қатарына ауысады (қайта кристалдау кезінде пайда

болатын түйіршік аналогиялық түйіршікке өзгереді).Өзгеріс микроқұрылымда байқалмайды

(сур.8.5 а).Полигондау алдында температура тұрақты болмайды.Процесс жылдамдығы

металл табиғатына,зиянды қоспалар құрамына,сатылы деформация дәрежесіне байланысты.

Сур.8.4.Деформациялаңған металдың қыздыруы механиқалық қасиеттеріне әсері

1.Конструкциялық беріктікке қандай факторлар әсер етеді?

2.Конструкциялық беріктікті анықтайтын жалпы қағидалар

3. Поликристалдық дененің форма өзгерісі қандай форма өзгерісінен құралады?

4.Деформация қандай түйіршікте басталады?

5.Қайта кристалдаудағы анықталатын металл түйіршігіндегі басты шама қандай?

1.Теміркөміртекті қорытпалардың құрылымы.

2.Теміркөміртекті қорытпалардың компоненттері мен фазалары.

3.Теміркөміртекті қорытпалардың құрылым түзулуіндегі үрдістер.

4.Теміркөміртектің қорытпаларының құрылымдары.

Теміркөміртекті қорытпалардың құрылымдары.

Теміркөміртекті қорытпалар болат пен шойын казіргі заманның техникадағы маңызды

металдық қорытпалары болып табылады. Болат пен шойын өндірісінің көлемі басқа барлық

металдар өндірісін бірге алғанның өзінде 10 есе басым болады.

құрылымы бойынша тура негізгі түсінік береді.

Теміркөміртек диаграммасының негізін қалаған 1968 ж. Д.К.Чернов болып

табылады.Чернов ең бірінші болып болатта критикалық нүктелердің барын және көміртегі

мөлшері бойынша олардан орналасуының тәуелділігін көрсетті.Темір көміртек диаграммасы

темірден көміртекке дейін таралуы тиіс. Темір көміртекпен химиялық қосылыс түзеді -

Fe3C.Әр тұрақты химиялық қосылысты компонент түрінде, ал диаграмманы бөлімдермен

қарастыруға болады. Практика жүзінде көміртегі мөлшер 5% дейінгі металдың қорытпалар

қолданылғандықтан, құрамында 6,67% көміртегі бар цементитті күй диаграммасын

қарастырамыз.

51

Сур.9.1.Темир-цементит жүйелі диаграммасы