Общая характеристика материалов, применяемых в машиностроении

Материалом  называется вещество, обладающее комплексом свойств, позволяющих выполнять ему определенные функции.

Материалами являются исходные вещества, преобразующиеся в ходе производства в изделия (продукцию), а также вещества, обеспечивающие протекание технологических процессов изготовления изделий и их нормальное функционирование при эксплуатации.

Свойства материалов:

- физические (плотность, электропроводность, теплопроводность и др.);

- химические, характеризующие способность материалов вступать в химические реакции с другими веществами;

- механические, характеризующие способность материалов воспринимать действие внешних сил (механических нагрузок): прочность, твердость, пластичность, упругость, вязкость и др.;

- технологические, характеризующие способность материалов поддаваться различным видам обработки (литейные свойства, обрабатываемость давлением, обрабатываемость резанием, свариваемость и др.);

- особые (специальные), характеризующие особенности поведения материалов при воздействии определенных факторов (коррозионная стойкость, жаропрочность, жаростойкость и др.)

Основные механические свойства материалов

Прочность – свойство материала выдерживать без деформирования (изменения формы) и разрушающего действия статических, динамических и знакопеременных нагрузок.

Упругость – свойство материала восстанавливать первоначальную форму и прежние размеры после прекращения действия внешних сил, вызывающих данной изменение формы.

Пластичность – свойство материала деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил.

Твердость – это сопротивление материала деформации в поверхностном слое при местном силовом контактном воздействии (например, вдавливающем или царапающем силовом воздействии).

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление поверхностному разрушению под действием внешнего трения (не изнашиваться при трении).

Хрупкость – свойство материала разрушаться при динамическом силовом воздействии (удар) без видимой предварительной деформации.

Вязкость – свойство материала не разрушаться и не давать трещин при ударе (необратимо поглощать энергию при пластической деформации).

Технологические свойства материалов характеризуют их способность поддаваться различным видам горячей и холодной обработки. К основным из них относятся литейные свойства, ковкость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом.

Литейные свойства характеризуются способностью металла или сплава заполнять литейную форму, обеспечивать получение отливки заданных размеров и конфигурации без пор и трещин во всех её частях.

Ковкость- свойство материала деформироваться с минимальным сопротивлением под действием внешней нагрузки и принимать заданную форму.

Свариваемость- способность материала образовывать неразъёмные соединения с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции.

Обрабатываемость- свойство материала поддаваться обработке резанием.

Свойства материалов зависят от их химического состава и структуры.

Химический состав определяет, какими химическими элементами и в каком количественном соотношении образован материал.

Химический состав является одним из классификационных признаков материалов:

металлические (основой являются металлы) и неметаллические (полимерные, стекло, керамика, древесина).

Металлы делятся на черные (железо) и цветные (все остальные).

Структура определяется пространственным расположением и характером взаимодействия атомов (ионов, молекул), образующих материал.

Структурные признаки материалов:

-  агрегатное состояние: твердые, жидкие, газы, плазма;

- степень упорядоченности  расположения частиц: кристаллические и некристаллические;

- степень однородности: простые (один химический элемент или химическое соединение), сплавы (однородная макроструктура и неоднородная микроструктура), композиционные материалы (сочетание разнородных материалов).