Какие свойства металлов определяют испытаниями на износостойкость
Износостойкость металлов
Износ — это изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) поверхностного слоя изделия при трении.
Износ деталей машин, элементов строительных конструкций и других зависит от условий трения и свойств материала изделия. Различают абразивный, кавитационный, контактно-усталостный и другие виды износа.
В табл. 5.1 приведены внешние условия службы для изнашивающихся деталей машин.
Механический износ проявляется в результате взаимодействия трущихся пар.
Силы трения возникают при зацеплении неровностей на движущихся поверхностях. В результате происходит срезывание микроскопических выступов и их дальнейшее измельчение. При этом следует различать хрупкое и вязкое состояние вещества. В хрупком состоянии работа сил трения расходуется на отрыв и измельчение частиц. В вязком состоянии добавляется еще работа пластической деформации отрываемых частиц.
Кроме того, при износе всегда происходит окисление отрываемых частиц, что заметно влияет на результаты износа.
Различают износ первого и второго рода в зависимости от вида трения. Износ первого рода (истирание) сопровождается отрывом частиц металла и потерей массы. Износ второго рода (смятие) сказывается на изменении формы и размеров металлического изделия. Оба эти явления при износе проявляются одновременно.
При трении сопряженных деталей различают следующие виды износа:
- • механический, характеризуемый в основном явлениями механическими (абразивный износ, износ вследствие пластического деформирования, износ вследствие усталостного разрушения в поверхностном слое при трении качения);
- • молекулярно-механический, характеризуемый проявлением молекулярных сил (износ, сопровождаемый схватыванием металлов);
Таблица 5.1
Внешние условия службы для изнашивающихся деталей машин
Тело, изнашивающее деталь | Вид трения | Наличие смазки | Пример изнашивающейся детали (или сопряжения деталей) |
Сопряжения деталей машины | Скольжение | Со смазкой | Вал—подшипник; поршень—цилиндр |
Без смазки | Тормозная колодка и колесо вагона | ||
Качение | Со смазкой | Подшипник качения | |
Без смазки | Опорный ролик по рельсу гусеницы трактора | ||
Твердое сплошное тело | Скольжение | — | Резец о стружку; измерительный калибр о деталь |
Качение | — | Автомобильная шина о твердую поверхность дороги | |
Твердые частицы, сцепленные в непрочную массу | Скольжение | — | Лемех плуга о почву |
Качение | — | Разламывающие бегуны о глину | |
Твердые частицы в потоке | Поток жидкости | Лопатки насоса, качающего воду, содержащую песок | |
Газовый поток | Лопатки дымососов | ||
Движущаяся жидкость | Удар капель воды | Лопатки паровой турбины ступени низкого давления | |
Кавитация | Лопатки центробежного насоса | ||
• коррозионно-механический, характеризуемый проявлением химических взаимодействий металлов со средой или смазкой (окислительный износ).
Каждому виду износа соответствует свое определенное развитие процесса и свои закономерности. В зависимости от вида износа выбирают конкретные меры его предупреждения.
При трении металла о металл следует различать сухой износ и износ со смазкой. При сухом процессе износ определяется свойствами истирающихся металлических поверхностей, при износе со смазкой — кроме того и свойствами самой смазки.
При абразивном износе от трения металла с абразивными телами (почвой, песком, наждаком и т. п.) большую роль играет процесс резания металла твердыми частицами.
Таким образом, износ является следствием механического разрушения зацепляющихся неровностей, усталостного разрушения, повторного механического воздействия неровностей или переменного давления смазки, отслаивания пленок окислов, образующихся при трении, и механического разрушения неровностей, оплавившихся вследствие высокой температуры.
В результате износа изменяются размеры деталей, увеличиваются зазоры между трущимися поверхностями, появляются биения и стук в машинах и механизмах.
Поверхности трения при работе деталей могут не только изнашиваться, но также повреждаться недопустимым образом. Например, в поверхностном слое стали вследствие выделения тепла при трении возможны структурные превращения, ведущие к резкому изменению первоначальных свойств материала или к образованию трещин; при недостатке смазки подшипника возможно расплавление материала подшипника и в связи с этим повреждение вала.
В процессе износа трущихся поверхностей различаются три периода (рис. 5.1): I — приработки, II — установившегося износа, III — усиленного износа, вызываемого изменениями зазоров в трущихся деталях.
Износостойкость (износоустойчивость) — это сопротивление материалов, деталей машин и других трущихся изделий изнашиванию в определенных условиях службы или испытания.
Рис. 5.1. Зависимость величины износа детали от длительности ее работы
Износостойкость оценивается при эксплуатации или во время испытаний на стенде по длительности работы материалов или изделий до заранее заданного или предельного значения износа.
Для увеличения службы деталей следует сократить износ в период приработки (участок I), увеличить время установившегося износа (участок II) и предупреждать наступление усиленного износа (участок III). Это достигается правильным выбором материала трущихся пар, а также всевозможными технологическими и эксплуатационными приемами.
Увеличению износоустойчивости изделий способствует их конструктивное и технологическое усовершенствование (компенсация износа, его равномерное распределение по поверхности, повышение твердости, поверхностная закалка, химико-термическая обработка и пр.), создание условий, снижающих трение деталей (применение специальной смазки, прилипающей тонким слоем к поверхности, в целях замены металлического контакта между деталями контактом по слою смазки, улучшение свойств смазочных материалов, защита от абразивного воздействия и пр.).
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ПРОФЕССИИ: Электромеханик по лифтам, Мастер жилищно-коммунального хозяйства, Монтажник санитарно-технических, вентиляционных систем и оборудования
РАЗРАБОТАЛ: Дорохова Г.М. конт.тел. 8-904-632-83-84
№ задания
Выберите правильный ответ и обведите кружком его номер
Правильный ответ
1
С точки зрения их внутреннего строения, свойства металлов зависят от:
- химического состава
- типа кристаллической решетки.
- количества компонентов
- температуры
2
2
От степени переохлаждения металла при кристаллизации размер зерен зависит от:
- Чем больше степень переохлаждения, тем крупнее зерно.
- Размер зерна не зависит от степени переохлаждения.
- Чем больше степень переохлаждения, тем мельче зерно.
- Зависимость неоднозначна: с увеличением переохлаждения зерно одних металлов растет, других — уменьшается.
3
3
Процесс кристаллизации металла или сплава-это:
1. переход из твердого состояния в жидкое;
2. переход из твердого состояния в газообразное;
3. переход в аморфное состояние;
4. переход из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллической структуры
4
4
Макроскопический анализ материалов позволяет определить:
- химический состав
- механические свойства
- форму и размер зерен
- макродефекты
4
5
Прочность – это способность материала:
- Сопротивляться действию внешних сил без разрушения
- Восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки
- Сопротивляться проникновению более твердого материала
- способность материала изменять свою форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия
1
6
Упругость – это:
- способность материала выдерживать нагрузки не разрушаясь
- способность материала изменять свою форму при приложении внешних нагрузок не разрушаясь
- способность материала изменять свою форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия
- Сопротивляться проникновению более твердого материала
3
7
Мерой внутренних сил, возникающих в материале под влиянием внешних воздействий является:
1. деформация;
2. напряжение;
3. наклеп;
4. твердость
2
8
Свойство материалов сопротивляться разрушению называется:
- плотность
- прочность
- деформирование
- упругость
2
9
Существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам называется:
- Аллотропия
- Пластичность
- Прочность
- Кристаллизация
1
10
Механическим свойством является:
- жидкотекучесть
- теплопроводность
- твердость
- свариваемость
3
11
Пластичность- это…
- Температура, при которой металл полностью переходит из твердого состояния в жидкое.
- Способность металла, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузки и сохранять измененную форму после того, как нагрузка будет снята.
- Свойство металла, характеризующее способность его подвергаться обработке резанием.
- Способность металла или сплава в расплавленном состоянии заполнять литейную форму.
2
12
Твердость – это…
- Способность металла образовывать сварной шов, без трещин.
- Способность материала сопротивляться внедрению в него, более твердого тела
- Свойство тел проводить с той или иной скоростью тепло при нагревании.
- Уменьшение объема или линейных размеров расплавленного металла или сплава при его охлаждении до комнатной температуры.
2
13
Способность тел проводить тепло при нагревании — это:
- температура плавления;
- теплопроводность;
- теплоемкость;
- плотность.
2
14
Физическим свойством является:
- теплопроводность,
- кислотостойкость,
- окалиностойкость;
- жаростойкость
1
15
Испытаниями на растяжение определяют свойства металлов:
1. технологические;
2. химические;
3. механические;
4. физические;
3
16
Испытаниями на стойкость против коррозии определяют свойства металлов:
1. технологические;
2. химические;
3. физические;
4. механические
2
17
Упругая деформация:
- остается после снятия нагрузки;
2. исчезает после снятия нагрузки;
3. после снятия нагрузки появляется трещина;
4. пропорциональна приложенному напряжению
2
18
К химическим свойствам металлов относятся:
1. износостойкость;
2. твёрдость;
3. теплопроводность;
4. коррозионностойкость
4
19
К физическим свойствам металлов относятся:
1. износостойкость ;
2. твёрдость ;
3. теплопроводность;
4. коррозионностойкость.
3
20
Упругость — это:
1.способность материала сопротивляться действию внешних сил без разрушения
2. способность материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил
3. способность материала восстанавливать первоначальную форму и размер после прекращения действия внешних сил
4. способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела
3
21
Продуктами доменного процесса являются:
- сталь
- латунь,
- бронза
- чугун
4
22
Химическое соединение Fe3С называется:
1. цементитом
2. ферритом
3. аустенитом
4. ледебуритом
1
23
Сталь – это:
1. сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % углерода
2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода
3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С
4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С
2
24
Чугунами называют:
1. сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % углерода
2. сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 % до 2.14 % углерода
3. сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С
4. сплавы железа с углеродом, содержащие 0,8 % С
3
25
Чугун, в котором весь углерод находится в виде химического соединения Fe3С, называется:
1. серым
2. ковким
3. белым
4. высокопрочным
3
26
Чугуны с пластинчатой формой графита называются:
1. серыми
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными
1
27
Чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму называются:
1. серыми
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными
4
28
Чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму называется:
1. серым
2. ковкими
3. белыми
4. высокопрочными
2
29
Целью легирования является:
1. создание сталей с особыми свойствами
2. получение гладкой поверхности
3. повышение пластических свойств
4. уменьшения поверхностных дефектов
1
30
Маркой углеродистой инструментальной стали является:
1. 45
2. БСт3
3. У7
4. 5ХНМ
3
31
Сталь из чугуна можно получить, если:
1. увеличить содержание углерода;
2. уменьшить содержание углерода;
3. уменьшить содержание примесей;
4. увеличить содержание примесей;
5. добавить легирующие элементы.
2
32
Вредной примесью в чугунах является:
- марганец;
- сера;
- углерод;
- кремний.
2
33
Железо и его сплавы принадлежит к:
- К тугоплавким металлам
- К черным металлам
- К диамагнетикам
- К металлам с высокой удельной прочностью.
2
34
В белом чугуне графит имеет форму:
- Хлопьевидная.
- В белом чугуне графита нет.
- Шаровидная.
- Пластинчатая.
2
35
Маркой высококачественной стали является:
1. У12;
2. 45А;
3. БСт3сп;
4. 45.
2
36
Маркой углеродистой качественной конструкционной стали является:
1. У12;
2. 45А;
3. БСт3сп;
4. ст.45
4
37
Маркой полуспокойной стали является:
1. 45;
2. Ст 1 кп;
3. Б Ст 6 сп;
4. В Ст 4 пс
4
38
Качество стали зависит от содержания:
1. серы и фосфора
2.фосфора и марганца
3.серы и кремния
4.кремния и марганца
1
39
СЧ15 – одна из марок серого чугуна с пластинчатым графитом. Цифра 15 означает:
1. содержание углерода в процента
2. относительное удлинение
3. предел прочности при растяжении
4. твёрдость по Бринеллю
3
40
Основным легирующим элементом быстрорежущей стали является:
1. хром
2. кобальт
3. кремний
4. вольфрам
4
41
Количество углерода в Стали 20 равно:
- 0,20%
- 2%
- 20%
- 0,02%
1
42
Латуни и бронзы – это сплавы на основе:
1. алюминия
2. меди
3. цинка
4. магния
2
43
Маркой, обозначающей латунь, является:
1. Бр ОЦ4-3;
2. ЛАН 59-3-2;
3. Д16;
4. Бр03Ц12С5
2
44
Маркой литейной оловянной бронзы является:
1. Бр ОЦ4-3;
2. ЛАН 59-3-2;
3. Л68;
4. ЛЦ23А6Ж3Мц2.
1
45
Алюминиевый сплав дюралюмин, обозначается:
1. АЛ4;
2. Д18;
3. В96;
4. АК-4-1.
2
46
Охлаждение заготовок совершается в машинном масле при…
1. закалке;
2. отжиге;
3. отпуске;
4. нормализации.
1
47
Процесс насыщения поверхности металлического изделия углеродом- это…
1. борирование;
2. цианирование;
3. цементация;
4. азотирование.
3
48
Сущностью химико-термической обработки стальных изделий является:
1. изменение кристаллической структуры детали;
2. изменение кристаллической структуры поверхностного слоя;
3. изменение химического состава поверхностного слоя;
4. окисление поверхностного слоя;
3
49
Добавки, которые делают пластмассу эластичным называются:
1.пластификаторами
2.стабилизаторами
3.отвердителями
4.катализаторами
1
50
Добавки, которые способствуют предотвращению старения пластмассы называются:
1.пластификаторами
2.стабилизаторами
3.отвердителями
4.катализаторами
2
№
задания
Задание
Правильный ответ
1.
Дополните определение, вписав пропущенное числовое значение:
Сталь- это сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет……
Менее 2,14%
2
Впишите пропущенные числовое значение:
Чугун- это сплав железа с углеродом, в котором массовая доля углерода составляет……
Более 2,14%
3
Впишите пропущенное слово:
В зависимости от состояния углерода и легирующих добавок в сплаве различают белые, серые, ковкие и ……..
высокопрочные
4
Выберите правильные ответы и обведите их номера:
Какое влияние оказывает повышение содержания углерода на свойства железоуглеродистых сплавов?
А) увеличивает твердость
Б) увеличивает пластичность
В) увеличивает ударную вязкость
Г) не влияет
А
5
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
В маркировке легированной стали буквой «Г» обозначается металл…
марганец
6
Дополните определение, вписав пропущенные цифры:
Сталь 12ХН3А – легированная высококачественная, содержит углерода (в среднем) ……..%
0,12
7
Впишите пропущенные слова:
По химическому составу стали, и сплавы подразделяются на две группы:…….
Углеро-дистые и легирован-ные
8
Установите соответствие между определениями и их характеристиками.
1 – А
2 – Б, В, Г
Определения
Характеристики
1. Чугун выплавляют в…
2. Сталь выплавляют в …
А) Доменных печах
Б) Мартеновских печах
В) Электропечах
Г) Конверторных печах
Ответ:
1 — …
2 — …
9
Установите соответствие между определениями и их характеристиками.
1-А, Б
2-В, Г
определения
Характеристики
1. Вредные примеси чугуна
2. Полезные примеси чугуна
А) Сера
Б) Фосфор
В) Марганец
Г) Кремний
Д) Углерод
Ответ:
1 — …
2 — …
10
Дополните предложение, вписав пропущенные слова:
Сталь получают из …
Передельного чугуна
11
Дополните предложение, вписав пропущенные слова:
Раскисление – это…
Процесс удаления кислорода из стали
12
Установить соответствие между определениями и их характеристиками.
1 – В
2 – Г
3 – Б
4 – А
определения
характеристики
1.Углеродистые стали обыкновенного качества
2.Качественные стали
3.Инструментальные углеродистые стали
4.Легированные стали
А) 25ХГСД
Б) У7А
В) БСт3сп
Г) 25Г
Ответ:
1 — …
2 — …
3 — …
4 — …
13
Установите соответствие между определениями и их характеристиками
1-В
2-Б
3-Г
4-А
состояние углерода в чугуне
определения
характеристики
- высокопрочный чугун
- серый чугун
- ковкий чугун
- белый чугун
А) в виде карбида;
Б) в виде пластинчатого графита;
В) в форме шаровидного графита;
Г) в форме хлопьевидного графита;
Ответ:
1 — …
2 — …
3 — …
4 — …
14
Дополните предложение, вписав пропущенные слова:
Легированная сталь — сталь, которая, …
кроме обычных примесей, содержит элементы, специально вводимые для обеспечения требуемых свойств
15
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Химическое соединение Fe3С называется…
Цементит
Дополните определение, вписав пропущенные цифры
Сталь У12 – углеродистая инструментальная, содержит углерода (в среднем)……..%
1,2
16
Дополните предложение, вписав пропущенные слова:
Процесс термической обработки состоит из операций нагрева,……при данной температуре и …… с определенной скоростью.
Выдержки, охлаждения
17
Дополните определение, вписав пропущенные слова:
Закалкой называют нагрев стали до температуры выше критических, выдержка при этой температуре и последующее …..
Быстрое охлаждение
18
Дополните определение, вписав пропущенное слово
Сплав меди с цинком – это …….
латунь
19
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Сплав меди с оловом и другими химическими элементами называют…….
Бронза
20
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Антифрикционный сплав на основе меди ЛАЖМц52-5-2-1 называется…
Латунь
21
Установите соответствие между маркой сплава и химическим элементом, входящим в нее:
1 – А, В, Е
2 –В,Ж,Д,А
Марка сплава
Химические элементы
Ответ:
1 — …
2 — …
22
Установите соответствие между определениями и их характеристиками
1-Б
2-В
3-А
определения
характеристика
- Физические свойства
2.Химические свойства.
3.Механические свойства
А) Группа свойств, характеризующих способность конструкционных материалов выдерживать различные нагрузки.
Б) Свойства конструкционных материалов, которые определяют состояние вещества при определенных условиях.
В) Характер взаимодействия атомов металлов с другими металлами или неметаллами в процессе кристаллизации
Ответ:
1 — …
2 — …
3 — …
23
Установите соответствие между определениями и их характеристиками
1 – В
2 – А
3 – Б
4 — Г
Определения
Характеристики
1. Металлы.
2. Сплавы.
3.Компоненты.
4. Материалы.
А) Твердые и жидкие вещества- получают сплавлением или спеканием двух или более металлов или металлов с неметаллами.
Б) Элементы, образующие сплав.
В) Непрозрачные вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, пластичностью, высокой теплопрводностью и электропроводностью.
Г) Вещества, полученные из сырья и служащие для производства полуфабрикатов, производственных и строительных деталей и готовых изделий.
Ответ:
1 — …
2 — …
3 — …
4 — …
24
Установите соответствие между определениями и их характеристиками
1-Б
2-В
3-А
Определения
Характеристики
1.Деформация
2.Пластичность
3.Механические свойства
А) Группа свойств, характеризующих способность конструкционных материалов выдерживать различные нагрузки.
Б) Изменение формы и размеров деталей под действием нагрузок.
В) Способность конструкционных материалов изменять свою форму и размеры под действием нагрузки и сохранять остаточную деформацию после снятия нагрузки
Ответ:
1 — …
2 — …
3 — …
25
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Способность металлов образовывать прочное сварное соединение – это
Свариваемость
26
Установите соответствие между определениями и их характеристиками.
1-В
2-Г
3-А
4-Б
определения
характеристики
1. способность материала сопротивляться действию внешних сил без разрушения
2. способность материала изменять свою форму и размеры под действием внешних сил
3. способность материала восстанавливать первоначальную форму и размер после прекращения действия внешних сил
4. способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела
А) упругость
Б) твердость
В) прочность
Г) пластичность
Ответ:
1 -…
2 — …
3 — …
4 — …
27
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Величина, равная отношению массы вещества к занимаемому объему называется…
Удельный вес (плотность)
28
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Способность металлов и сплавов противостоять действию растворов кислот называется…
Кислотостой-кость
29
Дополните предложение, вписав пропущенные слова:
Кристаллизация – это…
Переход металла из жидкого состояние в твердое
30
Дополните предложение, вписав пропущенное слово:
Способность металлов сопротивляться вдавливанию в них какого-либо тела называется…
Твердость