Железо модули упругости

Детали машин и приборов, передающих нагрузку, должны обладать жесткостью и прочностью, достаточными для ограничения упругой и пластической деформации, при гарантированной надежности и долговечности. Из многообразия материалов в наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе железа — чугуны и особенно стали. Стали обладают высоким, наследуемым от железа, модулем упругости ( = 210 ГПа). [c.237]

В табл. 8.1 приведены перечисленные характеристики для трех групп конструкционных материалов. Первые две - металлы и полимеры. Третью группу образуют неорганические и неметаллические вещества, для обобщения часто называемые керамикой. С последней их роднит минеральное происхождение и высокая температура обработки. В последнем столбце таблицы приведена относительная жесткость, т.е. отношение модуля упругости к плотности вещества. Для наглядности удельная жесткость каждого вещества отнесена к удельной жесткости железа. [c.376]

Металлы, применяемые на практике, имеют поликристаллическое строение, поэтому в них обычно существенным является рассеяние, связанное с упругой анизотропией. Это явление заключается в том, что в кристаллах значения модулей упругости (а следовательно, и скоростей звука) зависят от направления относительно осей симметрии кристалла. С точки зрения упругих свойств вольфрам является изотропным материалом для некоторых других металлов анизотропия свойств возрастает в таком порядке магний, алюминий, титан, уран, железо, никель, серебро, медь, цинк. [c.194]

Большинство теорий было разработано для частиц цементита в железе и стали. В этом случае модуль упругости цементита практически такой же, как и феррита, и не следует ожидать концентрации напряжений вследствие чисто упругой деформации. Более того, на пластически деформированных сфероидизированных сталях экспериментально показано, что среднее напряжение в цементите не отличается заметно от среднего напряжения в образце [89]. Тем не менее запасенная в частице упругая анергия под нагрузкой может быть вполне достаточной для обеспечения повер х-ностной анергии, образующейся в частице трещины. В работе [43] рассчитано, что необходимое приложенное напряжение вычисляется по уравнению [c.68]

Обработка паром значительно повышает коррозионную стойкость, твёрдость, сопротивление деформации и износу, предел пропорциональности и модуль упругости пористого железа. Сопротивление разрыву и сжатию у обработанного паром пористого материала несколько снижается. Изменение свойств спечённого пористого железа (с содержанием 2о/о углерода) после обработки паром показано в табл. 19. [c.265]

Сравнительные данные изменений модуля упругости и модуля сдвига при различных температурах для ковкого, серого высокопрочного чугуна, стали и армко-железа приведены в табл. 18, из которой видно, что [c.124]

Модуль упругости титана почти в 2 раза меньше, чем у железа и никеля, что затрудняет изготовление жестких конструкций. [c.293]

Наибольшее применение для легирования алюминиевых сплавов находят элементы, формирующие упрочняющие фазы и зоны (Си, Si, Mg, Mn, Zn Fe, реже — Li, Ni, Ti). Марганец одновременно повышает коррозионную стойкость, а кремний участвует в образовании эвтектики в литейных сплавах. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Однако магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо — его коррозионную стойкость. [c.213]

Зависимость изменения длины образца их хромомолибденовой стали от температуры приведена на рис. 81. По мере повышения температуры уменьшается модуль упругости железа и стали, наиболее интенсивно при температуре > 700 К (рис. 82). Низкий температурный коэффициент линейного расширения металлов и сплавов обычно сопровождается большим модулем упругости,Следует также учитывать и то, что в металлах, в которых во время термического цикла протекают фазовые -превращения, поверхность подвергается пластической деформации и на ней образуются морщины. Это аналогично возникновению шейки при испытании на статическое растяжение. [c.99]

Для определения влияния пористости материала на модуль упругости был разработан ряд эмпирических уравнений. Мак Адам [21] при изучении порошковой металлургии железа использовал выражение [c.22]

Изделия из алюминиевых сплавов не обладают большой анизотропией модуля нормальной упругости, поскольку она незначительна даже у монокристалла алюминия. То же можно сказать и о сплавах на основе вольфрама или магния. Сильно анизотропны по модулю упругости монокристаллы цинка, меди, железа, поэтому эти металлы и сплавы на их основе обладают большей упругой анизотропией. Упругая анизотропия прокатных листов из [c.130]

На рис. 2.71 представлены в полярных координатах диаграммы анизотропии модуля упругости Е для катаных меди и железа, построенных по данным Г. Закса [7]. Кривые построены в плоскости листа катаного металла и указывают на то, что в этой плоскости имеется две ортогональные оси упругой симметрии — хну. [c.131]

Анизотропность кристаллов. Вследствие кристаллического строения металлы в пределах зерна или в случае монокристалла в пределах всего тела обладают свойством анизотропности, состоящим в том, что важнейшие механические и физические характеристики являются в каждой точке тела функциями параметров направления. Материал в отношении всех своих механических и физических свойств обладает симметрией, зависящей от симметрии кристаллографической формы. На рис. 4.4 показаны векторные диаграммы (поверхности) коэ(1х зициентов растяжения двух разных кристаллов. В чистом железе модуль упругости ГГодна из с й четвеГтого поряд В направлении пространственной диа- [c.230]

О кинетике изменения и величине внутренних деформаций и напряжений в околошовной зоне при сварке титана данных пока еще мало. Однако, располагая сведениями о коэффициенте линейного расширения титана (8,5- 10 1/°С нри О—100° С в сравнении с 11,7-10- 1/°С для железа), модуле упругости (11250кГ мм в сравнении с 21 ООО кПмм для железа) и характере изменений удельного объема при протекании фазовых превращений, можно в первом приближении оценить знак и порядок величин остаточных деформа- [c.21]

Значение модулей упругости определяется силами межатомного взаимодействия и являются константами материала. Так, например, модуль нормальной упругости для алюмшния 0,8Х ><10 кгс/мм2, для железа — 2-10 кгс/мм , молибдена ЗХ XIO кгс/м м2. Наименее жестким материалом является резина = 0,00007-Ю кгс/мм , а наиболее жестким — алмаз =12Х Х10 кгс/мм . Эта механическая характеристика структурно нечувствительна, т. е. термическая обработка или другие способы изменения структуры металла практически не изменяют модуля упругости. [c.65]

В последние десятилетия наряду с традиционными материалами появились новые искусственные материалы — так называемые композиты. Строго говоря, термин композитный материал или композит следовало бы относить ко всем гетерогенным материалам, состоящим из двух или большего числа фаз. Сюда относятся практически все сплавы, применяемые для изготовления элементов конструкций, несущих нагрузку. Соединение хаотически ориентированных зерен пластичного металла и второй более прочной, но хрупкой фазы позволяет в известной мере регулировать свойства конечного продукта, т. е. получать материал с необходимой прочностью и достаточной пластичностью. Усилиями металлургов созданы прочные сплавы на основе железа, алюминия, титана, содержащие различные. тегирующие добавки. Достигнутый к настоящему времени предел прочности составляет примерно 150 кгс/мм для сталей, 50 кгс/мм для алюминиевых сплавов, 100 кгс/мм для титановых сплавов. Эти цифры относятся к материалам, из которых можно путем механической обработки получать изделия разнообразной формы. Теоретический предел прочности атомной решетки металла, представляющий собою верхнюю границу того, к чему можно в идеале стремиться, по разным моделям оценивается по-разному, в среднем это 1/10—1/15 от модуля упругости материала. Так, для железа теоретическая прочность оценивается значением примерно 1400 кгс/мм что в десять раз выше названной для сплава на железной основе цифры. В настоящее время существуют способы получепия тонкой металлической проволоки или ленты с прочностью порядка 400—500 кгс/мм , что составляет около одной трети теоретической прочности. Однако применение таких проволок пли лент в конструктивных элементах неизбежным образом ограничено. [c.683]

Адиабатическое сжатие газа вызывает повышение его температуры. Когда адиабатически сжимается обычный стальной стержень, происходит аналогичное, очень малое повышение температуры. Начальная температура может быть восстановлена затем путем отнятия тепла. Такое изменение температуры изменяет и деформацию, однако это изменение касается очень малой доли адиабатической деформации. Если бы это было не так, то между адиабатическим и изотермическим модулями упругости наблюдалось бы значительное различие. В действительности это различие для обычных металлов очень мало1). Например, адиабатический модуль Юнга для железа превышает изотермический модуль всего на 0,26%. Такого рода различиями мы будем здесь пренебрегать ). Работа, затраченная на деформацию элемента, переходит в накапливаемую в нем энергию, называемую энергией деформации. При этом предполагается, что элемент остается упругим и не образуется кинетическая энергия. [c.254]

В работах [328, 330, 332, 339, 3551 было показано, что описание-кривой нагружения ОЦК-поликристаллов уравнением параболического типа (3.57) значительно расширяет возможности экспериментального изучения процесса деформационного упрочнения. Обобщением-результатов этих работ, а также ряда литературных данных [9, 289,, 290] является общая схема деформационного упрочнения поликристал-лических ОЦК-металлов и сплавов [47, 48] (рис. 3.33), которая отражает сложный многостадийный характер процесса, обусловленный поэтапной перестройкой дислокационной структуры при деформации. Считается, что перестройка структуры (от относительно однородного распределения дислокаций через сплетения и клубки к дислокационной ячеистой структуре) вызывает соответствующее изменение внутренних напряжений [2961, следовательно, и параметров процесса деформационного упрочнения. Данная схема основывается на анализе и обобщении результатов механических испытаний и структурных исследований, проведенных на десяти сплавах ОЦК-металлов [47, 481, которые различались по величине модуля упругости, энергии дефекта упаковки, наличию дисперсных упрочняющих фаз, уровню примесных элементов и размеру зерна (в пределах одного сплава). В частности, были исследованы при испытаниях на растяжение в интервале температур 0,08—0,5Гпл однофазные и дисперсноупрочненные сплавы-на основе железа (армко, сталь 45, Ре + 3,2 % 81), хрома, молибдена (МЧВП с размером зерна 100 и 40 мкм, Мо Н- 4,5 % (об.) Т1М, ЦМ-10-и ванадия (технически чистый ванадий), а также сплавы ванадия и ниобия с нитридами соответственно титана и циркония [95]. [c.153]

С увеличением содержания бора в боридах, т. е. при переходе от РегВ к FeB, изменяются свойства увеличиваются удельное электрическое сопротивление, температура плавления, удельная электронная теплоемкость, микротвердость и модуль упругости уменьшаются плотность и коэффициент термо-ЭДС. Химические свойства боридов железа очень близки. [c.45]

Начальной стадией деформации металла является упругая деформация (участок АВ рис. 2.8). С точки зрения кристаллического строения, упругая деформация проявляется в некотором увеличении расстояния между атомами в кристаллической решетке. После снятия нафузки атомы возвращаются в прежнее положение и деформация исчезает. Другими словами, упругая деформация не вызывает никаких последствий в металле. Чем меньшую деформацию вызывают напряжения, тем более жесткий и более упругий металл. Характеристикой упругости металла являются дна вида модуля упругости модуль нормальной упругости (модуль Юкга) - характеризует силы, стремящиеся оторвать атомы друг от друга, и модуль касательной упругости (модуль Гука) - характеризует силы, стремящиеся сдвинуть атомы относительно друг друга. Значения модулей упругости являются константами материала и зависят от сил межатомного взаимодействия. Все конструкции и изделия из металлов эксплуатируются, как правило, в упругой области. Таким образом, упругость - это свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальнуто фор.му и объем после прекращения действия внешней нагрузки. Модуль упругости практически не зависит от структуры металла и определяется, в основном, типом кристаллической решетки. Так, например, модуль Юнга для магния (кристаллическая решетка ГП% ) равен 45-10 Па, для меди (ГКЦ) - 105-10 Па, для железа (ОЦК) - 21010 Па. [c.28]

Разность удельных объемов кристаллических решеток а и р-модификаций титана относительно невелика — около0,17% [96], т. е. в --20 раз меньше, чем у железа (4,3%). Модуль упругости у титана при всех температурах примерно в 2 раза меньше, чем у железа. В результате этого упругая энергия при росте зародыша новой фазы при полиморфном превращении титана существенно ниже, чем при полиморфном превращении железа, что значительно облегчает рост зародышей. Наконец, диффузионная подвижность атомов у титана как а-, так и -модификаций, более высока, чем [c.10]

Часто для повышения износостойкости железографитовые подшипники подвергают оксидированию, т.е. обработке водяным паром при 500 - 600 С в течение 1 ч на поверхности частиц железа образуются его оксиды по реакции 3Fe + 4HjO = = Рез04 + 4Н2. Обработка паром значительно повышает коррозионную стойкость и твердость железографитового материала, а также и некоторые другие механические свойства, в том числе модуль упругости и предел текучести. Это позволяет использовать оксидированные детали для работы при повышенных температурах, во влажной атмосфере, при резких колебаниях температуры и т.п. Отметим, что сопротивление разрыву и сжатию при обработке паром несколько снижается. [c.46]

Холодное пластическое деформирование повьппает предел прочности до 450 МПа при снижении относительного удлинения до 3%. Модуль упругости меди — 115 ООО МПа. Твердость меди почти в 2 раза меньше, чем у железа. [c.202]

N1, Т1, Сг, Ре повышают жаропрочность сплавов, затормаживая процессы диффузии и образуя стабильные сложнолегированные упрочняющие фазы. Литий в сплавах способствует возрастанию их модуля упругости. Вместе с тем магний и марганец снижают тепло- и электропроводность алюминия, а железо — его коррозионную стойкость. [c.180]

Для того чтобы иметь наиболее высокий удельный модуль упругости материала, требуется не только большая доля ковалентной связи в твердом состоянии, но одновременно низкая плотность. Промышленные металлы, такие, как алюминий, кобальт, медь, хром, железо, магний, никель и титан, имеют удельный модуль упругости в пределах 1,3—3,5 X 10 см. Органические полимеры имеют обычно гораздо меньшие величины удельного модуля. К сожалению, материалы с высоким удельным модулем, например бор и карбиды, не могут быть использованы для изготовления крупногабаритных инженерных конструкций. Более того, они очень хрупки, и поэтому очень чувствительны к трещинам и дефектам, что не позволяет их применить в крупных сечениях. Действительно, материалы с высоким удельным модулем не могут быть использованы, если одновременно не достигается высокая прочность инн<енерной конструкции. Необходимость сочетания прочности и вязкости при растягивающих нагрузках, [c.12]

Представляется, что едва ли возможно найти некий аналитический метод, который позволил бы свести (3.62) или тем более (3.59) к (3.58). Основная причина этого в том, что функциональный вид зависимости а =у(0), определенный в подходе М. Ю. Бальшина формулой (3.1) и в подходе Г. М. Ждановича (3.2), различается. Вместе с тем как свидетельствуют представленные на рис. 3.11 результаты численных расчетов, зависимости относительного модуля упругости Е/Е от относительной плотности 0 при 00 = 0,3, полученные по формулам (3.58) (кривая 2) и (3.62), различаются мало. По крайней мере, расхождение между ними не больше, чем каждая из них расходится с приведенными на этом же рисунке результатами экспериментальных исследований для порошков железа и меди [83]. [c.81]

Эффективные модули упругости компактной смеси порошков определяются методом последовательной гомогенизации [145]. На первом этапе рассматривается двухкомпонентная система, например железо — медь, с отношением объемных долей компонентов таким же, как и в полной трехкомпонентной смеси. В рассматриваемом случае это условие обеспечивается при объемной доле железа 0,466 и меди 0,534. Как показано в [143], при таком соотношении объемных долей компонентов эффективные модули упругости композита представляют собой среднее арифметическое значений верхней и нижней границ эффективных модулей вилки Хашина —Штрикмана [146]. Верхняя граница вилки для объемного модуля К [c.127]

Для смеси железо —медь по формулам (3.98)—(3.101) получены значения объемного модуля — 151 ГПа, сдвигового — 64 ГПа. Далее рассматривался двухкомпонентный материал свинец и компонент с эффективными свойствами железо — медь. Объемная доля свинца 0,33, объемная доля дополняющего компонента с эффективными свойствами 0,67. Как показано в [143], при таких объемных долях компонентов модули упругости композита практически совпадают со значениями верхней границы вилки Хашина —Штрикмана и их можно определить по формулам (3.98) и (3.100). [c.128]

Вернемся к нашему опыту, результаты которого представлены в виде диаграммы на рис. VI. 1. Если мы после того, как будет достигнута точка / на кривой, разгрузим образец, то произойдет некоторая упругая деформация, соответствуюш,ая разности абсцисс в точках / и g, а деформация og будет пластической или остаточной. Затем снова произведем нагружение до величины, соответст-вуюш,ей точке /, при этом мы приблизительно достигнем той же точки (обозначенной на рисунке h) за счет упругой деформации образца с тем же самым модулем упругости, что и при нагружении. Это видно на рисунке, где наклон линии gh совпадает с наклоном линии оа. Таким образом, кривая а — с — Ь — е является геометрическим местом точек всех пределов текучести, соответствующих последовательно возрастающей деформа ц и и Тем не менее, как уже ясно по причинам, с которыми мы уже сталкивались раньше в двух других случаях предел текучести не могкет непосредственно зависеть от деформации. Мы упоминали в параграфе 10 о повышении предела текучести материала при кручении стержня. Совершенно ясно, что это явление не может зависеть от того, закручиваем мы стержень в нанравлении часовой стрелки или против часовой стрелки. Поэтому предел текучести Тт должен быть четной функцией деформации сдвига у, т. е. функцией Y Вспомним (см. главу IV, параграф 5), что величина тт сама вычисляется, как корень квадратный от другой величины предельной упругой потенциальной энергии, которая сама есть четная функция напряжения. Полезно вспомнить и тот факт, что нри повышении предела текучести затрачивается р а б о т а на пластическую, по не полную деформацию. Представим себе, что существует такой гигант, который обладает достаточной силой для того, чтобы месить мягкое железо, так как мы месим мучпое тесто. Дадим ему стальной шар, которому он будет придавать любую форму, а в конце восстановит сферическую форму. Когда он вернет нам шар, деформация его будет нулевой все искажения формы — ноложительные и отрицательные — уничтожат друг друга. Однако, работа деформации будет все время возрастать до определенной величины. Если мы предположим, для того чтобы сделать наши рассуждения более определенными, что деформация представляет собой простые сдвиги, в положительном или отрицательном нанравлении, то работа, выраженная через деформацию, в соответствии [c.338]

Пружинные сплавы с низким температурным коэффициентом модуля упругости. Для упругих элементов, часовых механизмов и т. д. применяют сплавы с низким температурным коэффициентом модуля упругости, что обеспечивает повышенную точность работы указанных изделий. Эти сплавы ферромагнитные, обычно на Железо-никель-хромовой основе и упрочняются в результате термической и термомеханйческой обработки и старения. Составы и упрочняющие обработки указаны в табл. 81 и 82. [c.213]

Низкотемпературная модификация (а-иттрий) имеет гексагональную плотноупакованную решетку, высокотемпературная модификация (р-иттрий) —решетку объемноцентрированного куба. Температура превращения а->-Р близка к температуре плавления и ограничена пределами 1459—1490°С. Теплопроводность и электропроводность иттрия заметно ниже, чем алюминия и железа. При комнатной температуре предел прочности на растяжение колеблется в зависимости от чистоты и состояния металла от 130 до 410 МПа, модуль упругости от 67640 до 12230 МПа. Однако с повышением температуры прочность иттрия сильно падает и выше 600 °С становится совершенно недостаточной, так что при его использовании как конструкционного материала в условиях повышенных температур требуется защита иттрия (в виде каркаса) более жаропрочным материалом. На прочностные и другие свойстяа иттрия значительно влияют содержащиеся в нем примеси. [c.312]

Несмотря на невоспроизводи-мость этих данных и их очевидную нелинейность, Барлоу произвел усреднение по всем при-раш,ениям удлинения, по всем приращениям нагрузки и по всем опытам и в результате получил удлинение, отнесенное к тонне нагрузки. Это позволило ему получить модуль упругости железа, который, что вовсе не удивительно, намного отличался от определенных другими экспериментаторами, включая Вика. Модули, полученные Вика, свидетельствовали об очевидной линейности работы материала в области малых дес юрмаций и составляли 18 080 кгс/мм для неотожженной длинной проволоки 18 при прямых замерах и 18 120 кгс/мм для коротких образцов из отожженной проволоки с использованием тензометра 80 1, так что разница составила только 0,2%. Значение, полученное Вика, очень близко к 18 045 кгс/мм — значению, найденному в точных экспериментах по измерению удлинений, которые проводил через 25 лет Вертгейм (Wertheim [1844, 1(a)]) для необработанной отожженной железной проволоки. [c.68]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...