Презентация по материаловедению на тему: Твердость металлов. Основные понятия, методы определения. Основные свойства полимерных материалов: натуральных. - презентация

1 Презентация по материаловедению на тему: Твердость металлов. Основные понятия, методы определения. Основные свойства полимерных материалов: натуральных и химических.Материалы повышенной надежности. Дисциплина: Материаловедение. Луганск 2016

2 Определение твердости. Твердостью называется способность металла сопротивляться внедрению в него инородного тела. Определение твердости является наиболее часто применяемым методом испытания металлов. Для определения твердости не требуется изготовления специальных образцов, т. е. испытание проводится без разрушения детали

3 Существуют различные методы определения твердости вдавливанием, царапанием, упругой отдачей, а также магнитный метод. Наиболее распространенным является метод вдавливания в металл стального шарика, алмазного конуса или алмазной пирамиды. Для испытания на твердость применяют специальные приборы, несложные по устройству и простые в обращении. Определение вязкости по Бринеллю. В поверхность испытываемого металла с определенной силой вдавливают стальной закаленный шарик диаметром 10, 5 пли 2,5 мм (рис. 2). В результате на поверхности металла получается отпечаток (лунка). Диаметр отпечатка измеряют специальной лупой или микроскопом с делениями.

4 Рис. 2. Схема испытания на твердость по Бринеллю

5 где Р – нагрузка на шарик, Н (кгс); F – поверхность отпечатка, мм 2 ; D – диаметр вдавливаемого шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм. Для того чтобы не вычислять твердость по приведенной выше формуле, на практике пользуются специальной таблицей, в которой диаметру отпечатка соответствует определенное число твердости НВ. Число твердости по Бринеллю НВ характеризуется отношением нагрузки, действующей на шарик, к поверхности отпечатка:, кг/мм 2

6 Для характеристики твердости часто пользуются диаметром отпечатка d HB (мм) без перевода в число твердости. Диаметр шарика и нагрузку устанавливают в зависимости от испытуемого металла, твердости и его толщины. Например, при испытании стали и чугуна Р = 30D 2, меди и ее сплавов Р = 10D 2, баббитов Р = 2,5D 2. Метод Бринелля не рекомендуется применять для металлов твердостью более 450 НВ, так как шарик может деформироваться и результат получится неправильным. Нельзя также испытывать тонкие материалы, которые при вдавливании шарика продавливаются.

7 Определение твердости по Роквеллу. В поверхность испытываемого металла вдавливают алмазный конус с углом 120° или стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм. Испытание шариком применяют при определении твердости мягких материалов, а алмазным конусом при испытании твердых материалов. Шарик и конус вдавливают в испытываемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок предварительной Р 0 и основной P 1 общая нагрузка Р равна их сумме (рис. 3)

8 Предварительная нагрузка во всех случаях равна 100, Н а основная и общая составляют : 1. Испытание проводят конусом, твердость определяют по шкале А, обозначают HRA P1 = 500 Н, Р=600 Н 2. Испытание проводится шариком, твердость определяется по шкале В обозначают HRB Р1 = 900 Н, Р = 1000 Н 3. Испытание проводят конусом, твердость определяется по шкале HRC Р1 = 1400 Н, Р = 1500 Н

9 Рис. 3. Схема испытания на твердость по Роквеллу.

10 Определение твердости по Роквеллу имеет широкое применение, так как дает возможность испытывать твердые и мягкие материалы; при этом отпечатки от конуса или шарика очень малы, поэтому можно испытывать готовые детали без их порчи; испытание выполняется легко и быстро (30 – 60 с); не требуется никаких измерений – число твердости читается прямо на шкале. Значения твердости по Роквеллу можно перевести в значения твердости по Бринеллю. Определение твердости и силы, чем испытывают и нагрузки.

11 Определение твердости по Виккерсу. В поверх­ность металла вдавливают четырехгранную алмазную пирамиду с углом равным 136°. По нагрузке, приходящейся на единицу поверхности отпечатка, определяют твердость, обозначаемое HV: где Р – нагрузка на пирамиду, Н (кгс); d – среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, мм; α – угол между противоположными гранями пирамиды.

12 При испытании применяют нагрузки, равные 50, 100, 200, 300, 500, 1000 Н (соответственно 5, 10, 20, 30, 50, 100 кгс). Возможность применения малых нагрузок – 50, 100 Н (5, 10 кгс) позволяет испытывать материалы тонкого сечения и твердые поверхностные слои (например, цианированные, азотированные). Для определения числа твердости HV по величине диагонали отпечатка используют специальную таблицу. Числа твердости до 400 HV единиц совпадают с числами твердости НВ (по Бринеллю), а при твердости более 400 HV они превышают числа твердости НВ и тем больше, чем выше твердость.

13 Рис. 4. Схема испыта­ния на твердость по Вик­керсу.

14 Полимеры Полимерами называют вещества, молекулы которых состоят из множества повторяющихся структурных звеньев, соединенных между собой химическими связями

15 Способы получения полимеров Реакция полимеризации Реакция поликонденсации Реакция полимеризации – это химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярного вещества (мономера)в крупные молекулы (макромолекулы) полимера. Реакция поликонденсации – это химический процесс соединения исходных молекул мономера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта.

16 Строение полимера Макромолекулы полимеров могут иметь различную геометрическую форму в зависимости от строения основной цепи: Линейную (при которой структурные звенья соединены в длинные цепи последовательностью одно за другим). Разветвленную. Пространственную ( при которой линейные молекулы соединены между собой химическими связями).

17 Структуры макромолекул по химии А. Линейная Б. Разветвленная В. Пространственная В

18 Неорганические полимеры Многие неорганические вещества представляют собой полимеры. Это пластическая сера, черный фосфор, селен и теллур цепочечного строения, диоксид кремния и т.д Природные сетчатые неорганические полимеры входят в состав большинства минералов земной коры. Природные сетчатые неорганические полимеры перерабатывают в стекла, волокна, ситаллы, керамику и т.д. Элементоорганические полимеры - это такие полимеры, которые в основной цепи содержат атомы не углерода, а других химических элементов ( кислорода, титана, кремния). Боковые цепи в таких полимерах представлены органическими радикалами.

19 Волокна Волокна - полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления нитей, жгутов, текстильных материалов. Природные волокна по происхождению делят на: растительные (хлопок, лен, пенька и т.д); животные (шерсть, шелк); минеральные (асбест). Химические волокна получают из растворов или расплавов волокнообразующих полимеров. Их подразделяют на: искусственные, которые получают из природных полимеров или продуктов их переработки, главным образом из целлюлозы и ее эфиров (вискозные и др.) синтетические, которые получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан нейлон и др.)

20 Биополимеры Биополимеры – это хорошо известные нам белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты. Белки – это биополимеры, состоящие из остатков a – аминокислот. Полисахариды – это биополимеры, состоящие из остатков моносахаридов. Полинуклеотиды, или нуклеиновые кислоты, - это биополимеры, состоящие из остатков нуклеотидов.

21 Волокна Волокна - полимеры линейного строения, которые пригодны для изготовления нитей, жгутов, текстильных материалов. Природные волокна по происхождению делят на: растительные (хлопок, лен, пенька и т.д); животные (шерсть, шелк); минеральные (асбест). Химические волокна получают из растворов или расплавов волокнообразующих полимеров. Их подразделяют на: искусственные, которые получают из природных полимеров или продуктов их переработки, главным образом из целлюлозы и ее эфиров (вискозные и др.) синтетические, которые получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан нейлон и др.)