Механические свойства и методы их определения

Механические свойства определяют способность металла без повреждения сопротивляться воздействию внешних сил. Если перечисленные ранее физические и химические свойства должны иметь лишь некоторые металлы, то механическими свойствами должны обладать все материалы, которые применяются для изготовления деталей машин. От шестерни, вала или от лопатки паровой турбины не требуется электропроводности или каких-либо магнитных свойств. Однако шестерня, вал, лопатка паровой турбины, обмотка электрической машины, любой болт или гайка должны обладать определенными механическими свойствами, так как все детали машин в той или иной мере в процессе работы подвергаются воздействию внешних сил. Поэтому механические свойства - важнейшие свойства любого машиностроительного материала.

Основная задача термической обработки - изменять механические свойства металлов в таком направлении, чтобы они оказались наилучшими для данной детали. Внешние силы, действующие на деталь в процессе ее работы, весьма разнообразны: они могут растягивать или сжимать металл, изгибать или продавливать его и т. д., при этом каждое из указанных воздействий может производиться медленно, постепенно или мгновенно в виде удара. Механические свойства металлов и сплавов неодинаковы. Некоторые из них хорошо сопротивляются воздействию сжимающих усилий, но плохо выдерживают растягивающие усилия; другие же хорошо сопротивляются воздействию плавно, постепенно приложенных усилий, но могут разрушаться при тех же усилиях, приложенных мгновенно в виде удара.

При воздействии на деталь внешних сил она изменяет свою форму (растягивается, изгибается), т. е. деформируется. Если к детали приложены сравнительно небольшие усилия, то после прекращения их действия она принимает свою первоначальную форму, т. е. имевшая место деформация исчезает. Например, когда по железнодорожному рельсу катятся колеса вагона, то под действием силы тяжести вагона рельс прогибается. Но как только колесо вагона сходит с рельса, он выпрямляется и принимает свою первоначальную форму. Это свойство материалов принимать первоначальную форму после прекращения действия сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой деформацией.

Если к детали приложить сравнительно большие усилия, то после прекращения действия этих сил деталь не примет своей первоначальной формы, а так и останется растянутой или изогнутой. Такая деформация называется пластической. Способность материала деформироваться под действием внешних усилий не разрушаясь и сохранять измененную форму после прекращения действия усилий называется пластичностью.