Механические свойства металлов и методы испытания

Значения прочности, временного сопротивления, относительного удлинения, твердости и ударной вязкости — это всё механические свойства металлов, которые устанавливают с помощью механических испытаний. Окончательным результатом которых является нахождение связи между приложенными механическими напряжениями к материалу и его деформацией.

Такие свойства металлических материалов необходимы при выполнении технологического процесса в производстве и, в частности, при выборе метода получения неподвижных или подвижных связей деталей в строительных машинах и конструкциях.

Для чего нужны знания механических свойств металлов

Физические свойства — это те свойства, при изменении которых параметры металлического элемента не изменяются, он не разрушается и не изгибается. А когда они меняются, то это уже механические свойства — сбор особых характеристик по прочности, упругости и пластичности изделий, с помощью которых определяют интенсивность степени влияния всех внешних факторов на поведение материала при эксплуатации. Физические способы такого воздействия бывают разного характера: по длительности, статические, циклические или ударнодинамические. Детали и конструкции при этом работают на выносливость или как ещё говорят другими словами — на усталость.

Однако только лишь этих параметров не достаточно, чтобы оценить пригодность материала для конкретной поставленной задачи.

В каких отраслях применяют металлические материалы?

• В машиностроении;
• Легкой промышленности;
• Строительстве;
• Мебельной промышленности;
• Авиастроении;
• Судостроении.

Механические свойства металлов имеют большое значение для предварительного определения характеристик качества изделия при производстве, процесса обработки элементов и для получения развернутого ответа — каким именно образом свойства металлических материалов повлияют на длительность и качество эксплуатации.

Значения механических свойств металлов и их описание

Прочность

Способность металлов оказывать сопротивление деформации. Очень прочным металлическим сплавом является сталь, которая практически не деформируется при воздействии. В производстве машинного оборудования и различных деталей сталь должна обладать высокой прочностью и упругостью, но также она должна обладать пластичностью. Исходя из многочисленных испытаний выявлено, что характеристики прочности менее всего у ртути.

Пластичность

Пластическая деформация в машинах и сооружениях недопустима, но это свойство используют для легкой прокатки, штамповки и куйки. Способность металла деформироваться без разрушения и будет показатель его пластичности. Примером пластичного металла служит свинец.

Твердость

Местное сопротивление к проникновению индентора внутрь материала и есть свойство твердости металла. При изготовлении инструментов из металла это свойство рассматривается первоначально.

Ударная вязкость

При влиянии ударных нагрузок металл способен разрушатся. Материалы с такими свойствами применяются при ударной нагрузке изделий, например для несущей системы, подвески или колес автотранспорта. Стоит обратить внимание, что малоуглеродистая сталь при неверном применении проявляет качество вязкости.

Ползучесть

Таким свойством обладают практически все конструкционные материалы. Чем выше поднимается температура, тем выше показатели, что зависит от температуры плавления самого металла. · Усталость Многократное воздействие одинаковых по силе и продолжительности нагрузок может вызывать усталость материала. Выносливость сопротивлению нагрузок считают показателем усталости.

Износостойкость

Способность при влиянии силы трения противостоять истиранию имеет большое значение при изготовлении деталей, которые по своей специфике работают на износ.

Хрупкость

Отсутствие пластического изменения состояния при высокой температуре. При выраженной хрупкости остаются разрушения и большие объемы остаточных деформаций. Например, если труба склонна к хрупкости, то характерным признаком станет значительное утонение стенки в месте разрыва. Наиболее хрупким в этом отношении считают чугун.

Упругость

Возвращение материала в первоначальное состояние после воздействия на него определенной силы или нагревания. Большой упругостью должны обладать подвески и пружины, именно поэтому их изготавливают из определенных сплавов.

Критерии и методы оценки качества металлов

Для установления предела прочности и разрушающего усилия при воздействиях на металлические материалы, их подвергают соответствующим испытаниям механического типа. Оценку свойств металлов проводят по нескольким критериям:

1. Показатели определяются с помощью лабораторных испытаний образца — растягивая, сжимая, изгибая, испытывая на твердость и изгиб с ударной силой. Они входят в обязательный порядок проверки изделий, однако полноценный ответ о реальной прочности в условиях эксплуатации они не дают.

Эти данные подходят для слабонагруженных деталей с простой формой, которые работают с нагрузкой, возрастающей медленно от нуля до некоторого определенного максимального значения и далее, которая остается постоянной или меняется очень незначительно и при нормальной температуре.

Следует заметить, что именно испытания на растяжение являются основным видом механических испытаний, позволяющих определить показатели прочности.

2. Исследование структуры образца.

3. Наиболее приближенные критерии оценки способности материала выполнять свои первоначальные функции в условиях эксплуатации дает оценка его конструктивной прочности.

С её помощью становится известно распределение и место концентрации остаточных напряжений, каких-либо недочетов производства или конструирования металлоизделий.

Они подразделяются на 2 основные группы:

4. Ударная вязкость

Подводя итог, можно твердо заявить, что механические свойства имеют довольно серьезное значение. А четкие данные их характеристик позволяет использовать металлы с наибольшей эффективностью в различных сферах. Важны абсолютно все этапы проверки металла по основным критериям, а также металл должен отвечать всем заявленным требованиям по прочности.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0
голосов

Методы исследования механических свойств металлов

Категория:

   Автомобильные эксплуатационные материалы

Публикация:

   Методы исследования механических свойств металлов

Читать далее:

   Термическая обработка стали

Методы исследования механических свойств металлов

Свойства металлов и сплавов определяются внутренним строением и природой атомов, из которых они состоят. Все свойства металлов разделяются на физические, химические, механические и технологические.

К физическим свойствам относятся: блеск, цвет, плотность, плавкость, тепловое расширение, тепло- и электропроводность, магнитность.

К химически м свойствам относится способность металлов вступать в химические реакции с другими элементами и сложными веществами, например с кислородом воздуха, углекислотой, водой и т. д. В результате могут происходить разрушения металлов и необратимые изменения их структуры и свойств.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Механические свойства металлов определяют способность сопротивляться прилагаемым усилиям. К таким свойствам относятся упругость, пластичность, прочность, твердость и т. д.

Технологические свойства характеризуют способность металлов поддаваться различным видам механической обработки: ковке, штамповке, прокатке, обработке режущим инструментом и т. д.

Металлы и сплавы используются в качестве основного конструкционного материала для деталей автомобилей, различных машин, механизмов и сооружений, работающих в условиях больших нагрузок. Поэтому для металлов важнейшими являются их механические свойства. Определение этих свойств производится при испытаниях, которые в зависимости от способа приложения усилия делятся на статические и динамические. При статических испытаниях нагрузка на образец металла возрастает медленно и плавно. При динамических испытаниях нагрузка увеличивается с большой скоростью или изменяется многократно по величине и направлению Вид испытаний определяется назначением и условиями применения деталей машин.

Наиболее распространенными испытаниями для исследования механических свойств металлов являются статические испытания на растяжение и твердость, а также динамические испытания на Удар и усталость.

Испытание на растяжение производится для образцов металлов на специальных разрывных машинах типа ИМ-12А, РМ-500 и др. При этом используются образцы определенной формы и размеров, изготовленные по стандарту. Образец закрепляют в захвате машины и подвергают нагрузке, увеличивая силу, растягивающую образец. По силоизмерительному прибору разрывной машины определяют величину растягивающей силы. Как только растягивающая сила превысит силу сопротивления металла, происходит разрыв образца. Напряжения, возникающие в металле при испытании, автоматически записываются на ленте самописца машины в виде диаграмм растяжения.

На диаграмме растяжения по оси ординат отложено растягивающее усилие Р (в кгс), а по оси абсцисс — деформация или абсолютное удлинение образца (в мм). Удлинение образца при возрастании нагрузки от точки О до точки А пропорционально этому возрастанию, а от точки А до точки Б пропорциональность нарушается. В интервале нагрузок Б — В металл начинает течь, т.е. происходит удлинение образца при постоянной силе Р. В точке Г диаграммы сила достигает максимального значения, на образце образуется шейка и в точке Д он разрывается.

Указанные характерные точки на диаграмме позволяют определить показатели механических свойств — величины напряжений или пределы пропорциональности, упругости, текучести, прочности, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение и относительное сужение.

Следует отметить, что текучесть металлов на участке Б — В характерна только для низкоуглеродистых сталей. Высокоуглеродистые стали не обладают текучестью и не имеют на диаграмме участка текучести. Поэтому для них находят условный предел текучести при остаточном удлинении, равном 0,2%.

Рис. 1. Диаграмма растяжения мягкой стали

Найденное значение твердости по шкалам В, С, А обозначают соответственно HRB, HRC, HRA.

Определение твердости по Роквеллу имеет широкое применение, так как позволяет испытывать твердые и мягкие металла прямо на готовых деталях.

Испытание на удар проводится с целью оценки сопротивляемости образца металла ударной нагрузке. Для этого используют специальную машину, называемую маятниковым копром (копры типа МК-15, PS 30 и др. ). Испытуемый образец металла устанавливают на опоры копра и подвергают ударному воздействию массивным маятником, падающим с определенной высоты.

Работа Ау подсчитывается перемножением массы маятника на разность высот его подъема до удара и после удара.

Испытания на усталость позволяют выявить срок службы многих ответственных металлических деталей (шатуны, коленчатые валы двигателей, полуоси и др.), которые подвергаются в процессе работы действию повторных и знакопеременных нагрузок. Свойство металлов выдерживать большое число циклов переменных нагрузок называется выносливостью.

Единицей измерения при испытании на усталость является предел выносливости, т. е. величина допустимого напряжения, которое выдерживает металл без разрушения при заданном числе циклов нагрузки.

Испытания на усталость проводят в зависимости от назначения детали на различных машинах (типа МУИ-6000, ИВМ и др.). Наиболее распространены испытательные машины, нагрузка на которых прикладывается изгибом при вращении, растяжением-сжатием, кручением. Результатом испытания является кривая усталости,представляющая зависимость напряжения от числа циклов, причем минимальная величина напряжения, выдерживаемая металлом в конце испытания, и будет характеризовать предел выносливости.

Металлургия | Определение и история

металлургия

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Михаил Ломоносов
Георгиус Агрикола
Дэниел Коуэн Джеклинг
Сэр Алан Коттрелл
Арден Л. Бемент-младший

Похожие темы:

металлоконструкции
переработка полезных ископаемых
металлография
технологическая металлургия
физическая металлургия

См. весь связанный контент →

металлургия , искусство и наука по извлечению металлов из руд и модификации металлов для использования. Металлургия обычно относится к коммерческим, а не к лабораторным методам. Это также касается химических, физических и атомных свойств и структуры металлов, а также принципов, по которым металлы объединяются в сплавы.

История металлургии

Современное использование металлов является кульминацией долгого пути развития, растянувшегося примерно на 6500 лет. Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, находившиеся в самородном или металлическом состоянии, из которых самыми ранними, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравии в руслах рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративную и утилитарную ценность во второй половине каменного века.

Самая ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски путем холодной ковки, но самородная медь не может, и важным шагом на пути к Веку металлов стало открытие того, что такие металлы, как медь, могут быть преобразованы в формы путем плавления и отливки в формы; среди самых ранних известных изделий этого типа — медные топоры, отлитые на Балканах в 4-м тысячелетии до н. э. Еще одним шагом стало открытие того, что металлы можно извлекать из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было отличить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании. Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с сопутствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в слое древесного угля при температурах выше 700 ° C (1300 ° F) в качестве восстановителя. , угарный газ, становится все более стабильным. Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или выплавленной меди от сопутствующих минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить наличием минералов оксида железа госсан в выветрелых верхних зонах месторождений сульфидов меди.

Во многих регионах в последующий период производились медно-мышьяковые сплавы, обладающие превосходными свойствами по сравнению с медью как в литом, так и в деформируемом виде. Сначала это могло быть случайным из-за сходства по цвету и цвету пламени между ярко-зеленым медно-карбонатным минералом малахитом и продуктами выветривания таких медно-мышьяковых сульфидных минералов, как энаргит, а позднее за этим мог последовать целенаправленный отбор соединений мышьяка на основе их чесночного запаха при нагревании.

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, олова до 3 процентов. Практически не содержащие мышьяка медные сплавы с более высоким содержанием олова — другими словами, настоящая бронза — по-видимому, появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Открытие значения олова могло произойти благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником. металла. Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; это также происходит в определенной степени в госсанах оксида железа, упомянутых выше.

Хотя бронза могла развиваться независимо в разных местах, наиболее вероятно, что бронзовая культура распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковой меди и оловянной бронзы какое-то время продолжалось одновременно. Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на полезных ископаемых, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительная нехватка минералов олова не мешала значительной торговле этим металлом на значительных расстояниях. Возможно, оловянные бронзы в конечном итоге стали предпочитаться из-за возможности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении мышьякосодержащих минералов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подпишитесь сейчас

По мере разработки выветрелых медных руд в определенных местах, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились. Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это не только требовало больших металлургических навыков, но также окисляло тесно связанное железо, что в сочетании с использованием флюсов из оксида железа и более сильными восстановительными условиями, создаваемыми усовершенствованными плавильными печами, приводило к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести четкую границу между бронзовым веком и железным веком. Небольшие куски железа должны были производиться в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи создали бы условия для более сильного восстановления (то есть более высокое содержание монооксида углерода в газах печи). Ранний кусок железа с дороги в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до нашей эры, датой, которую обычно принимают за средний бронзовый век для этой области. С другой стороны, в Анатолии железо использовалось уже в 2000 г. до н. э. Есть также случайные ссылки на железо и в более ранние периоды, но этот материал имел метеоритное происхождение.

Как только была установлена ​​взаимосвязь между новым металлом, найденным в медных плавках, и рудой, добавленной в качестве флюса, естественным образом последовала работа печей для производства только железа. Несомненно, к 1400 г. до н. э. в Анатолии большое значение приобрело железо, а к 1200–1000 гг. до н. э. из него в больших масштабах изготавливали оружие, первоначально лезвия кинжалов. По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Данные раскопок указывают на то, что искусство изготовления железа зародилось в гористой местности к югу от Черного моря, где доминировали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены грубые печи, датируемые 1200 г. до н. э., вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 °C (2800 °F) тогда была недостижима, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных глобул металла, смешанных с полужидкий шлак. Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он был, но повторный нагрев и горячая ковка устранили большую часть шлака, создав кованое железо, продукт гораздо лучшего качества.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5 процента. При достижимых тогда температурах — около 1200 ° C (2200 ° F) — восстановление древесным углем давало почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение для оружия и инструментов. с изобретением лучших мехов железо поглощало больше углерода. Это привело к цветению и железным изделиям с различным содержанием углерода, что затрудняло определение периода, в течение которого железо могло быть преднамеренно упрочнено путем науглероживания или повторного нагревания металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродосодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключавшееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, т. е. быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких свидетельств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он должен был быть либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должна сопровождаться отпуском или повторным нагревом при более низкая температура, чтобы восстановить ударную вязкость. То, что, по-видимому, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F), температура, естественно достигаемая при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 г. до н. э. железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространялось на запад. Производство железа было широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. э. В Азии железо также было известно в древности, в Китае около 700 г. до н.э.

Методы и советы по определению металлов

Когда вы выбираете металл для использования в производстве, для выполнения механического ремонта или даже для определения того, поддается ли металл сварке, вы должны быть в состоянии определить его основной тип. Некоторые тесты идентификации металла в полевых условиях могут быть использованы для идентификации куска металла.

Для получения удовлетворительного сварного шва необходимо знать состав металла. Металлисты и сварщики должны уметь определять различные металлические изделия, чтобы можно было применять надлежащие методы работы. Для оборудования должны быть доступны чертежи (MWO). Их необходимо осмотреть, чтобы определить металл, который будет использоваться, и любую термическую обработку , если требуется.

После некоторой практики сварщик или слесарь узнают, что одни части оборудования или машин являются поковками, другие – чугунными, третьи и так далее.

Существует семь тестов, обычно используемых для идентификации металлов. Каждый из них кратко описан ниже. Используйте тесты вместе с информацией о механических и физических свойствах каждого металла.

Эти тесты следующие:

• внешний вид поверхности
• искровой тест
• чип-тест
• магнитный тест
• проверка горелки
• химический тест
• испытание на твердость

Приказ о проверке идентификации металла

При проведении проверки идентификации металла мы предлагаем проводить проверки в порядке, указанном в этих таблицах идентификации металлов, начиная с самого простого:

Если металл не является магнитным, следуйте следующей последовательности испытаний

Последовательность испытаний для идентификации металлов для немагнитных металлов

Для слабомагнитных металлов выполните эту последовательность испытаний ниже

Серия испытаний для идентификации металлов для слабомагнитных металлов

Для магнитных металлы следуют этой последовательности испытаний

Последовательность испытаний идентификации металлов для магнитных металлов

Сводная таблица идентификации металлов

Используйте эту таблицу идентификации металлов, чтобы быстро определить методы, которые можно использовать для идентификации металлолома или других требований к идентификации металлов.

[wpsm_comparison_table id=”6″ class=””]

Тест металла на внешний вид поверхности

Иногда металл можно определить просто по внешнему виду. В таблице ниже   указаны цвета поверхности некоторых наиболее распространенных металлов.

Проверка внешнего вида включает такие факторы, как внешний вид и цвет необработанных и обработанных поверхностей.

Роль формы и формы

Форма и форма дают определенные подсказки относительно идентификации металла. Форма может быть описательной; например, форма включает в себя такие вещи, как литые блоки двигателя, автомобильные бамперы, арматурные стержни, уголки или двутавровые балки, трубы, фитинги.

Рассмотрим форму и способ изготовления детали. Отливки будут иметь признаки разделяющих линий формы, холоднокатаных или экструдированных поверхностей или горячекатаного деформируемого материала. Например, если кусок трубы отлит, это может быть чугун или кованое железо, которое обычно состоит из стали.

Цвет как подсказка в методах идентификации металла

Важным ключом к идентификации металла является цвет. Он может различать драгоценные металлы, магний, алюминий, латунь и медь. Если есть признаки окисления, удалите их соскобом, чтобы выявить цвет неокисленной поверхности. Соскоб помогает идентифицировать медь, магний и свинец. Ржавчина или окисление стали — это признак, по которому можно отличить коррозионностойкую сталь от простой углеродистой стали.

Поверхности с трещинами или отшлифованные металлические поверхности также могут дать подсказки. Работа с металлом иногда оставляет характерные следы, которые могут помочь в идентификации.

• Ковкий чугун и чугун могут иметь признаки песчаной плесени.
• Высокоуглеродистая сталь со следами прокатки или ковки
• Низкоуглеродистая сталь имеет следы ковки

Роль ощупывания поверхности и исследования

Ощупывание поверхности может дать дополнительные указания на тип металла. Например, нержавеющая сталь в необработанном виде шероховатая, а такие металлы, как монель, никель, бронза, латунь, медь и кованое железо, гладкие. Свинец имеет бархатистый вид и гладкий.

Ограничения исследования поверхности заключаются в том, что у вас часто нет информации, необходимой для классификации металла.

Такие металлы, как ковкий чугун и чугун, часто имеют признаки песчаной плесени.

Цвет поверхности по сравнению с другими тестами

Если металлическая поверхность не дает достаточно информации для идентификации, можно использовать другие тесты. К испытаниям, которые легко выполнить в любом магазине, относятся:

• магнитные испытания
• искровые испытания
• чип-тест
• магнитные испытания

[wpsm_comparison_table id=”4″ class=””]

Испытание металлической опилкой

[wpsm_comparison_table id=”1″]

Испытание металлической искрой

Испытание металлической искрой полезно для определения тип металла и в случае стали, определяя ее относительное содержание углерода. Искровые тесты используют искры, испускаемые при поднесении металла к шлифовальному кругу, как способ классификации железа и стали.

Что такое искровой тест?

 Испытание включает легкое прижатие образца к точильному камню или абразивному кругу. Обратите внимание и визуально осмотрев цвет, форму и длину искры, слесарь сможет с точностью идентифицировать металлы.

Несмотря на то, что тест является быстрым и чрезвычайно удобным, он не заменяет химический анализ металлов. Это быстрый метод сортировки металлов, когда характеристики искры известны, например, при сортировке смешанных сталей.

Если слегка приложить металл к шлифовальному кругу, различные виды стали и железа производят искры, различающиеся по цвету, форме и длине.

Определение несущей линии

Этот тест особенно полезен при идентификации стального или чугунного лома. Эти металлы создают выделение мелких частиц металла, которые быстро отрываются, раскаляясь. Когда они отрываются от абразивного круга, они следуют так называемой несущей линии или траектории.

При осмотре «несущей линии» обратите внимание на длину искры, поток и цвет.

Преимущества

Одним из преимуществ искрового теста является то, что его можно использовать для всех типов и стадий металлов, включая готовые детали, обработанные поковки и прутковый прокат в стеллажах.

Ограничения

При искровом испытании стали некоторые стали имеют одинаковое содержание углерода, но разные легирующие элементы, например, разница между нелегированной и низколегированной сталью. Сталь имеет разные типы сплавов, которые могут влиять на характеристики всплесков на картине искры, самих всплесков и несущих линий. Сплавы могут ускорить или замедлить угольную искру или сделать несущие линии темнее или светлее.

Например, металлический молибден выглядит как оранжевое наконечник копья на конце несущей линии. При работе с никелем он может подавить эффект выброса углерода. Тем не менее, никелевую искру можно определить по яркому белому свету крошечных блоков. Углеродный взрыв сдерживается кремнием даже в большей степени, чем никелем. Кремний приводит к тому, что несущая линия резко заканчивается белой вспышкой света.

Не используйте искровой тест на цветных металлах

Проведение искрового теста бесполезно для идентификации цветных металлов, таких как сплавы на основе никеля, алюминий и медь. Эти металлы не показывают значительного искрового потока. Тем не менее, этот метод можно использовать для различения цветных и черных металлов.

Как провести проверку искры

Для проверки искры можно использовать портативную или стационарную шлифовальную машину. В любом случае скорость на внешнем ободе колеса не должна быть меньше 5,00 футов в минуту (1525 м), чтобы получить хороший искровой поток. Абразивный круг должен быть очень твердым и содержаться в чистоте, чтобы искра давала настоящую, а не грубую искру.

Используйте шлифовальный круг, твердость которого сохранится в течение некоторого времени, но при этом достаточно мягкая, чтобы сохранить свободную режущую кромку. Проведите испытания искры при слабом освещении, чтобы было легче увидеть цвет искры. В качестве рекомендации используйте стандартные металлические образцы при сравнении искр с тестовыми образцами.

1. Удерживая металлический предмет, расположите его так, чтобы поток искр пересекал линию вашего зрения. Крепко держите металлическую колодку неподвижно, а затем прикоснитесь высокоскоростным шлифовальным кругом к металлу с достаточным усилием, чтобы создать горизонтальный поток искры длиной около 12 дюймов (30,48 см). Поток искры должен быть под прямым углом к ​​линии вашего зрения. Следите за тем, чтобы колесо не давит слишком сильно на металл, так как повышенное давление повышает температуру потока искры. Повышенное давление также создает впечатление, что металл имеет более высокий процент содержания углерода. Все аспекты искрового потока (рядом с колесом, в середине потока, раскаленные частицы в конце потока) отмечаются как часть процесса идентификации. , Путем проб и ошибок вы почувствуете, какое давление нужно применить к проекту, не изменяя скорость шлифовального круга, чтобы получить точную искровую струю.
2. Глядя на искровой поток, обратите внимание на 1/3 пути от хвостовой части. Смотрите, как искры пересекают линию вашего зрения. Попытка сформировать образ отдельной искры. Как только вы это сделаете, посмотрите на весь искровой поток.

Испытание искры на идентификацию металла

Изучение искры

Искра, возникающая в результате испытания, должна быть направлена ​​вниз и изучена. Длина искры, цвет, активность и форма связаны с характеристиками тестируемого материала. Искровой поток имеет определенные элементы, которые можно идентифицировать.

Что такое несущие линии искрового теста?

Несущие линии представляют собой прямые линии искр. Обычно они сплошные и продаются. Они могут делиться на три коротких развилки или линии в конце линии перевозчика.

Какие существуют типы искровых потоков?

Веточка — это искровой поток, который в конце потока делится на несколько линий. Они встречаются в разных местах на линии перевозчика. Эти веточки называются либо веерными всплесками, либо звездами. Иногда несущая линия немного расширяется на короткое время, продолжается, а затем расширяется на короткий период. Когда вы видите более тяжелые части в конце несущей линии, они называются почками или точками копья.

• При наличии высокого уровня серы это приводит к утолщению участков в магистралях. Эти толстые области называются остриями.
• Металлический чугун имеет чрезвычайно короткую струю
• Большинство легированных сталей и низкоуглеродистых сталей имеют относительно длинные потоки.
• Стали обычно имеют искры от белого до желтого цвета
• Чугуны от красноватого до соломенно-желтого цвета
• Искры в виде длинных полос, которые имеют тенденцию взрываться с эффектом бенгальских огней, наблюдаются при использовании 0,15% углеродистой стали.
• Углеродистая инструментальная сталь имеет ярко выраженное растрескивание
• 1,00% углеродистая сталь показывает мельчайшие и блестящие бенгальские огни или взрывы. С увеличением содержания углерода интенсивность разрыва увеличивается.

Навыки искрового контроля черных металлов

Если вы хотите стать опытным искровым испытателем черных металлов, соберите несколько типов металлов для практики. Подготовьте металлы так, чтобы они были одинаковой формы и размера, чтобы само по себе это не указывало на идентичность. Нанесите уникальный номер на каждый образец. Затем создайте список имен с соответствующими номерами.

Затем протестируйте каждый образец, записав название после выполнения теста. Повторяйте, пока не станете достаточно хороши, чтобы идентифицировать каждый образец.

[wpsm_comparison_table id=”2″ class=””]

Безопасность абразивного круга

Использование приспособления для заточки шлифовального круга для испытания металлической искрой

• Никогда не используйте разбалансированный или треснувший абразивный круг, поскольку вибрация может привести к поломке или разрушению круга. Разбивающееся колесо может быть опасным для всех, кто находится поблизости.

• Перед использованием всегда проверяйте колесо на наличие трещин и надежность крепления.

• Убедитесь, что любой новый шлифовальный круг имеет правильный размер. По мере увеличения размера радиуса колеса увеличивается скорость обода, несмотря на то, что скорость вращения двигателя одинакова. При использовании колеса большего размера существует риск того, что скорость на ободе (окружная скорость) и любая центробежная сила станут настолько большими, что колесо развалится. Используйте только шлифовальный круг, предназначенный для использования при определенных оборотах.

• Для защиты от разрушения круга установите на шлифовальные машины защитные кожухи. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать шлифовальную машину, если защитные кожухи отсутствуют.

• Встаньте в сторону, когда активируете кофемолку. Держитесь подальше от колеса, чтобы избежать разрыва колеса.

• Никогда не оказывайте бокового давления на абразивный круг и не перегружайте шлифовальный станок, если он специально не рассчитан на такое использование.

• Всегда надевайте защитную маску или защитные очки при использовании шлифовальной машины. Убедитесь, что подручник (устройство, помогающее оператору удерживать заготовку) отрегулирован на минимальный зазор для круга. Переместите работу по поверхности круга, чтобы продлить срок службы круга. Перемещение заготовки сводит к минимуму нарезание канавок и правку круга.

• При работе со шлифовальным кругом держите пальцы подальше от круга. Кроме того, следите за свободной одеждой или тряпками, которые могут запутаться в колесе.

• При использовании абразивного круга не надевайте перчатки.

• Никогда не держите металл щипцами во время шлифовки.

• Никогда не шлифуйте цветные металлы на круге, предназначенном для черных металлов, потому что такое неправильное использование забивает поры абразивного материала. Это накопление металла может привести к тому, что он разлетится после выхода из равновесия.

Уход за шлифовальным кругом

Часто проводите ремонт, чтобы поддерживать шлифовальный круг в хорошем состоянии. Процесс очистки периферии колеса называется зачисткой. Процесс правки включает в себя удаление любых тусклых абразивных зерен для создания гладкой поверхности круга.

Устройство для правки кругов предназначено для правки шлифовальных кругов на настольных и стационарных шлифовальных станках.

Магнитные испытания

Магниты часто используются для идентификации металлов. Сплавы на основе черного железа являются магнитными, а цветные металлы — немагнитными.

С помощью небольшого карманного магнита можно провести тест, в котором с опытом можно отличить материал со слабым магнитным полем от материала с сильным магнитным притяжением.

Немагнитные материалы легко распознаются.

Магнитные тесты идентификации металлов не дают 100-процентной точности, поскольку некоторые нержавеющие стали немагнитны. В этом случае ничто не заменит опыт.

Существует три основные группы нержавеющей стали:

• Мартенситные: содержат от 11,5 до 18 % хрома и до 1,2 % углерода, иногда немного никеля
• Ферритные: содержат от 10,5% до 27% хрома и не содержат никеля
• Аустенитный: содержит от 16% до 26% хрома и до 35% никеля – высочайшая коррозионная стойкость. Эти стали обладают хорошей свариваемостью (не нагревать перед сваркой). Наиболее распространена аустенитная сталь марки 304 или 18/8 (18% хрома и 8% никеля). Используется в пищевой, молочной и авиационной промышленности.

Магнитные металлы

Если металл прилипает к магниту, это означает, что он ферритный. Это нержавеющая сталь, низколегированная или нелегированная сталь или нормальная сталь. Обратите внимание, что нержавеющая сталь имеет плохую свариваемость, а низколегированная или нелегированная сталь имеет высокую свариваемость. Ферритные стали используются в архитектуре и отделке автомобилей. Он имеет меньшее антикоррозионное применение и не упрочняется термической обработкой.

К сильномагнитным материалам относятся:

• Виды стали
  • Углеродистая сталь
  • Низколегированная сталь
  • Мартенситные нержавеющие стали
• Чистый никель
• Железный сплав

Слабомагнитные реакции металлов, которые включают:

• Монель
• Сплавы с высоким содержанием никеля
• Нержавеющая сталь типа 18 хром 8 никель при холодной обработке, например, в бесшовной трубе.

Магнит, цепляющийся за металл, указывает на ферритный металл

Немагнитные металлы

Немагнитные материалы включают:

• Сплавы на основе меди
• Сплавы на основе алюминия
• Сплавы на основе цинка
• Отожженная нержавеющая сталь 18 хром и 8 никель
• Магний
• Драгоценные металлы
• Аустенитная нержавеющая сталь

Немагнитная сталь является аустенитной

Металлическое долото, испытание на излом или стружку

Некоторые металлы можно идентифицировать, исследуя стружку, полученную молотком или долотом, или поверхность сломанной детали. Единственными необходимыми инструментами являются холодное долото и баннер. Используйте холодное долото, чтобы забить край или угол материала.

После обработки поверхность приобретает цвет основного металла без окисления. Это верно для магния, свинца и меди. В некоторых случаях признаком структуры является шероховатость или шероховатость поверхности излома.

Легкость или трудность скалывания металлической детали также указывает на уровень пластичности. Если кусок металла легко гнется, не ломаясь, это один из самых пластичных металлов. Это один из хрупких металлов, если он быстро ломается практически без изгиба.

Простым тестом, используемым для идентификации неизвестного куска металла, является тест на стружку. Тест на стружку проводится путем удаления небольшого количества материала с образца острым холодным долотом.

Испытание зубилом из нелегированной или литой стали

Удаляемый материал варьируется от непрерывной полосы до мелких фрагментов. Скол может иметь ровные острые края; он может быть крупнозернистым или мелкозернистым или иметь пилообразные края.

Испытание чугунным долотом

Размер стружки является важным фактором при идентификации металла. Учитывается легкость, с которой происходит скалывание, поскольку она указывает на твердость металла. Стружка развалится, если это хрупкий материал, а сплошная стружка означает, что металл пластичен.

Металлы со сплошной стружкой (легко скалываются и стружка не склонна к раскалыванию)

• Алюминий
• Мягкая сталь
• Ковкий чугун

Хрупкая стружка: мелкие осколки

• Серый чугун

Труднодоступная стружка: из-за твердости металла, но может быть сплошной

• Высокоуглеродистая сталь

Информация в таблице ниже может помочь в идентификации металла с помощью этого теста.

[wpsm_comparison_table id=”5″ class=””]

Проверка на алюминий и магний

Для проверки на наличие алюминия и магния выполните следующие действия:

1. Промойте чистой водой и подождите 5 минут. Если вы видите следующие цвета, это указывает на наличие указанных металлов:
2. Капните на чистую зону одну-две капли 20% раствора едкого натра (NaOH).
3. Очистите участок металла. Черный:                    Al + Cu (медь), Ni (никель) или Zn (цинк) Чистый алюминий
   Без изменения цвета : Магний (Mg)

Испытание металлическим пламенем или горелкой

Используя кислородно-ацетиленовую горелку, сварщик может идентифицировать различные металлы, изучая внешний вид лужи шлака и расплавленного металла и скорость плавления металла при нагреве.

При нагревании острого угла детали из белого металла скорость плавления может указывать на ее идентичность.
[wpsm_comparison_table id=»9″ class=»»]

Тесты на твердость

Качество твердости является сложным и требует проверки физических качеств металла.

Чаще всего определяется методом, используемым для измерения, и обычно означает сопротивление вдавливанию. Твердость может быть связана с износостойкостью, поскольку одним из показателей является стойкость к царапанию. Слово «твердость» иногда используется для обозначения состояния или жесткости кованых изделий, поскольку прочность на растяжение связана с твердостью металла при вдавливании. Режущая характеристика металла при использовании его в качестве инструмента иногда называется его твердостью, но с опытом вы увидите, что различные показатели твердости неодинаковы.

Ниже описаны процессы проведения различных испытаний на твердость.

Тест напильником

Тест напильником — менее точный тест на твердость. Тест напильником — это метод определения твердости куска материала путем попытки врезаться в него угловым краем напильника. Твердость определяется по укусу напильника. Это самый старый и один из самых простых методов проверки твердости; это даст результаты в диапазоне от довольно мягкого до жесткости стекла. Основное возражение против использования файлового теста состоит в том, что невозможно вести точную запись результатов в виде числовых данных.

В таблице ниже приведены реакции на шлифование, относительная твердость по Бринеллю и возможный тип стали.

[wpsm_comparison_table id=”7″ class=””]

Испытание на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу используется в качестве устройства для испытания на твердость по Роквеллу для измерения глубины отпечатка при использовании известной нагрузки для создания твердой испытательной точки. Мягкие металлы приведут к более глубокому отпечатку и низким значениям твердости. С помощью твердых металлов труднее произвести оттиск, что приводит к более высоким значениям твердости.

Циферблат показывает число твердости. В этом испытании стальной шарик диаметром 1/16 дюйма для более мягких металлов или алмазный конус 120° для твердых металлов вдавливается в поверхность с помощью груза, действующего на нескольких уровнях. Индикатор часового типа показывает твердость по шкалам Роквелла «В» и «С». Чем тверже деталь, тем выше число Роквелла. Например, вы не увидите значение более 30–35 по шкале Роквелла «C» для обрабатываемой стали. В то же время вы увидите значение от 63 до 65 для закаленной фрезы. Шкала «С» и алмазная точка необходимы при проведении теста на твердую сталь. При проверке цветных металлов используйте шкалу «В» и стальной шарик.

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание по Бринеллю аналогично испытанию по Роквеллу. Разница между тестом Роквелла и Бринелля заключается в том, что тест Бринелля рассматривает область оттиска. Испытание проводят, вдавливая закаленный шарик диаметром 10 мм в поверхность испытуемого металла.

Для мягких материалов, таких как латунь и медь, давление на шар составляет 500 кг. Давление изменяется до 3000 кг для таких материалов, как сталь и железо. При приложении нагрузки небольшой микроскоп используется для измерения диаметра слепка.

Число твердости металла определяется путем деления приложенной нагрузки на площадь оттиска. Затем это сравнивается с результатами деления в таблице преобразования твердости. В таблице указан номер металла.

Склероскопический тест

В этом процессе твердость измеряется по высоте отскока молотка с алмазным наконечником после того, как он был брошен через направляющую стеклянную трубку на испытуемый образец, и отскок проверяется на шкале. Чем тверже используемый материал, тем сильнее отскок молотка, потому что отскок прямо пропорционален упругости или упругости испытуемого образца. Высота отскока фиксируется на манометре.

Поскольку склероскоп переносной, его можно брать с собой на работу, что позволяет проводить испытания на больших участках металла, слишком тяжелых для переноски на рабочий стол. Вдавления, сделанные этим тестом, очень незначительны.

Определение твердости по Виккерсу

Метод определения твердости по Бринеллю подобен методу определения твердости по Виккерсу. Пенетратор, используемый в тесте Бринелля, представляет собой круглый стальной шар, а в машине Виккерса используется алмазная пирамида. Впечатление от этого пенетратора — темный квадрат на светлом фоне. Этот тип оттиска легче измерить, чем круговой оттиск. Одним из ключевых преимуществ является то, что алмазный наконечник не деформируется, как при использовании стального шарика.

Химический анализ

Некоторые металлы можно идентифицировать с помощью химического теста. Эти испытания можно провести прямо в слесарном цеху. Химический анализ используется для идентификации металлов с помощью системы, разработанной Обществом автомобильных инженеров (SAE).

Идентификация монеля и иконеля

Инконель можно отличить от монеля с помощью одной капли азотной кислоты, нанесенной на поверхность. Он станет сине-зеленым на монеле, но не проявит реакции на инконель.

Маркировка из нержавеющей стали

Несколько капель 45%-й фосфорной кислоты будут пузыриться на нержавеющей стали с низким содержанием хрома.

Идентификация магния и алюминия

Алюминий можно отличить от магния с помощью нитрата серебра, который оставляет черный осадок на магнии, но не на алюминии.

Система цифровых индексов

Одной из наиболее широко известных систем нумерации сталей для спецификаций и составов стали является система, установленная Обществом автомобильных инженеров (SAE), известная как обозначения SAE. Спецификации изначально предназначались для использования в автомобильной промышленности; однако их использование распространилось на все отрасли промышленности, где используются сталь и ее сплавы. Как следует из названия, это числовая система, используемая для определения состава сталей SAE. За некоторыми исключениями, простые стали и стальные сплавы обозначаются четырехзначной системой нумерации. С помощью этой процедуры в рабочих чертежах используются числа и чертежи для частичного описания состава материалов, упомянутых в чертежах.

Номера используют 4 или 5 цифровых кодов для черных металлов.

• Первая цифра: Тип сплава (например, 1 = сталь)
• Вторая и третья цифры обозначают основной сплав в целых процентах.
• Последние две или три цифры — это содержание углерода в сотых долях процента.

Чтобы лучше понять систему SAE, предположим, что на заводском чертеже указано использование стали 2340. Первичный легирующий элемент или тип стали — это первая цифра, к которой он принадлежит; в данном случае никелевый сплав. В простых легированных сталях вторая цифра указывает приблизительное процентное содержание преобладающего легирующего элемента (3 процента никеля).

Последние две цифры всегда указывают содержание углерода в пунктах или сотых долях 1 процента (т. е. 0,40 сотых 1 процента углерода). Из этого пояснения видно, что обозначение 2340 указывает на никелевую сталь, содержащую примерно 3 процента никеля и 0,40 сотых процента углерода.

Цветовое кодирование стальных стержней

Цветовой код, установленный Бюро стандартов Министерства торговли США для изготовления стальных стержней. Разметка наносится путем окрашивания концов металлических прутков.

Работа по подготовке этого цветового кода была предпринята первоначально по запросу Национальной ассоциации агентов по закупкам.

• Сплошные цвета: обычно означает углеродистую сталь
• Двойные цвета: обозначают сплав и автоматную обработку

Цветовые коды для идентификации металлов

Бесплатное дополнительное чтение по металлу ID

Последовательность испытаний для идентификации металлов: Бесплатный PDF-файл с рекомендуемой последовательностью испытаний для магнитных, слабомагнитных и немагнитных металлов.