Механические свойства сплавов

Основные механические свойства материалов

Изготовление ювелирных изделий — процесс многоступенчатый. Изготовление изделия всегда начинается с литья, т. е. получения сплава в жидком состоянии, заливки его в форму, кристаллизации. В отдельных случаях сплав поступает в виде полуфабриката, например в виде проволоки. Тогда литье было проведено на заводе-изготовителе.

В процессе изготовления ювелирных изделий возникает задача пластической деформации сплава, например при изготовлении сканных изделий.

Пластическая деформация — это изменение размера и формы изделия под влиянием внешних напряжений, которое сохраняется после снятия внешней нагрузки.

Рис. 5.1. Диаграмма растяжения металла.

Под влиянием внешних усилий любое изделие может деформироваться. Если величина приложенных напряжений невелика, то после снятия нагрузки размер и форма изделия возвращаются к исходному состоянию. Такая деформация считается упругой. С увеличением нагрузки происходит пластическая деформация. При этом размер и форма изделия, которую оно приобрело в результате приложения нагрузки, сохраняется после ее снятия. Такая деформация является пластической. Последняя стадия деформации — разрушение изделия.

Величина напряжений, которые может выдержать данное изделие без деформации и разрушения, зависит от механических свойств того материала, из которого оно изготовлено. Стандартным способом определения механических характеристик (ГОСТ 1497—84) является испытание на растяжение цилиндрических образцов, кривая растяжения, т. е. зависимость длины образца от приложенной силы, показана на рис. 5.1. До величины Р_упр образец деформируется упруго и после снятия нагрузки возвращается к исходной длине. Нагрузка больше Р_упр вызывает необратимое изменение длины — происходит пластическая деформация.

Величина о_{0 2} называется пределом текучести. Предел текучести — это условная характеристика. Это такое напряжение, которое вызывает в образце пластическую деформацию в 0,1%. При достижении предела текучести пластическая деформация развивается без увеличения нагрузки. Однако для развития последующей пластической деформации необходим рост внешней нагрузки. После достижения Р_тах нагрузка на образец снижается, так как уменьшается площадь поперечного сечения образца. Образуется «шейка». В то же время напряжение (отношение силы, приложенной к образцу, к площади поперечного сечения) продолжает расти. Таким образом, можно отметить несколько стадий деформации материала под действием внешнего напряжения: упругая деформация (участок 0—1), текучесть (участок2—3), упрочнение (участок 3—4) и разрушение (точка 5, соответствующая нагрузке Р_к).

Основные характеристики прочности материала — предел текучести а_{0 2}, предел упругости а_упр, предел прочности а_в.

Предел текучести — условный предел текучести — напряжение, вызывающее в материале остаточную деформацию 0,2%. Предел упругости — максимальное напряжение, при снятии которого величина остаточной деформации не превышает тысячных долей процента. Предел прочности — временное сопротивление разрыву — максимальное напряжение, выдерживаемое образцом.

При выборе материала для изготовления ювелирных изделий эти характеристики играют немаловажную роль. Высокий предел упругости и текучести обеспечивает неизменность формы и размера изделия при воздействии на нее различных нагрузок. Высокий предел прочности сохраняет само изделие как единое целое.

Одной из важных характеристик механических свойств материала является его твердость. Твердость — это способность материала сопротивляться пластической деформации при внедрении в него более твердого тела. Чем выше твердость материала, тем он лучше полируется до зеркально-гладкой поверхности, меньше царапается в процессе эксплуатации, сохраняя внешний вид неизменным. Высокая твердость обеспечивает обычно и высокую износостойкость.