Что называется пластичностью металла
Пластичность металлов.
называется способность металла принимать под действием нагрузки новую форму не разрушаясь.
Пластичность металлов определяется также при испытании на растяжение. Это свойство обнаруживается в том, что под действием нагрузки образцы разных металлов в различной степени удлиняются, а их поперечное сечение уменьшается. Чем больше способен образец удлиняться, а его пеперечное сечение сужаться, тем пластичнее металл образца.
Необходимость определения пластичности металлов вызывается тем, что пластичные металлы можно подвергать обработке давлением, т. е. ковать, штамповать или на прокатных станах превращать слитки металлов в полосы, листы, прутки, рельсы и многие другие изделия и заготовки.
В противоположность пластичным хрупкие металлы под действием нагрузки разрушаются без изменения формы. При испытании хрупкие образцы разрушаются без удлинения, внезапно. Хрупкость является отрицательным свойством. Вполне пригодным для изготовления деталей машин будет не только прочный, но и в определенной мере пластичный металл.
Для того чтобы получить представление о пластичности металла и определить величину этого свойства, существуют две единицы измерения: относительное удлинение и относительное сужение при разрыве.
Величина относительного удлинения определяется при испытании следующим образом.
При различной же начальной длине образцов величина их удлинения для сравнения пластичности металлов является недостаточной, так как длинные образцы будут удлиняться при разрыве больше, чем короткие образцы из того же металла.
Поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать пластичность различных металлов, необходимо учитывать, какова начальная длина образца и какое он получил удлинение при разрыве относительно первоначальной ее длины.
Пример.. Первоначальная длина образца l 0 = 200 мм; длина при разрыве оказалась равной 236 мм; удлинение образца составило 236—200 = 36 мм. Относительное удлинение 
Относительное удлинение (%) при испытании некоторых металлов составляет: для цинка 20, алюминия 40, олова 40, железа 45, свинца 45, никеля 50, меди 50.
Вторую величину, характеризующую пластичность металлов,— относительное сужение при разрыве ψ определяют подобным же способом:
Таким образом, относительное сужение представляет собой отношение величины уменьшения площади поперечного сечения образца при разрыве к первоначальной площади поперечного сечения.
Механические свойства металлов. Пластичность.
Пластичность характеризует способность материала деформироваться, или растягиваться, под воздействием нагрузки и не разрушаться при этом. Чем более пластичен металл, тем больше он может растягиваться, прежде чем наступит разрушение. Пластичность – это важное свойство металла, поскольку от нее зависит характер разрушения металла под воздействием нагрузки, которое может происходить постепенно или внезапно. Если металл обладает высокой степенью пластичность, он, как правило, разрушается и разрывается постепенно. Прежде чем наступит разрыв, пластичный металл изгибается, и это надежный признак происходящего превышения предела текучести. Металлы с низкой пластичностью хрупки, они разрушаются внезапно, с образованием излома и без предупреждающих признаков.
Пластичность металла прямо связана с его температурой. С ростом температуры пластичность материала возрастает, а по мере снижения температуры она снижается. Металлы, проявляющие свойства пластичности при комнатной температуре, могут становиться хрупкими и разрушаться внезапно при температуре ниже нуля.
Металлы с высоким уровнем пластичности называются пластичными, а металлы с низким уровнем пластичности называются хрупкими. Перед разрушением хрупкие материалы не претерпевают заметной или вообще какой-либо деформации. Удачным примером хрупкого материала может служить стекло. Хрупким металлом, имеющим широкое распространение, можно назвать чугун, в особенности белый чугун.
Пластичность – это свойство, которое позволяет нагружать несколько элементов, имеющих некоторый разброс по длине, не перегружая ни один из них до предела разрушения. Если один из элементов несколько короче, но пластичен, его деформация может быть достаточной для равномерного распределения нагрузки по всем элементам. Практическим примером этого может служить индивидуальное натяжение стальных тросов, из которых состоят канаты подвесных мостов. Поскольку этого нельзя сделать с достаточной точностью, тросы изготовляют из пластичного металла. Когда мости нагружен, те тросы, которые кратковременно оказываются под нагрузкой, превышающей их долю, могут растянуться и, следовательно, переложить часть груза на другие тросы.
Пластичность становится еще более важным свойством для металла, который должен подвергаться дополнительным операциям формоизменения. Например, металлы, которые используются для изготовления кузова автомобиля, должны иметь достаточную пластичность, позволяющую придавать материалу нужную форму.
Особенность, которая важна в связи с характеристиками пластичности и прочности, заключается в их зависимости от соотношения между направлением приложения силы и направлением прокатки материала в процессе его производства. Прокатанные металлы обладают ярко выраженными свойствами направленности. Прокатка удлиняет кристаллы или зерна в направлении прокатки гораздо больше, чем в поперечном ей направлении. В результате прочность и пластичность прокатанного металла, например, листовой стали, наиболее велики в направлении прокатки. В поперечном направлении прочность материала может снижаться даже на 30%, а пластичность – на 50%, по сравнению с параметрами в направлении прокатки. По толщине листа прочность и пластичность еще меньше. У некоторых сталей пластичность в этом направлении очень низкая. Каждому из трех указанных выше направлений присвоено буквенное обозначение. Направление прокатки обозначается буквой «X», поперечное направление – «Y», а направление по толщине – буквой «Z».
Возможно, Вам приходилось видеть испытание на загиб стального листа во время аттестации сварщиков, когда у контрольного образца появлялся излом в основном металле. Наиболее частая причина такого разрушения – параллельность направления прокатки листа и оси шва. Хотя металл может обладать отличными характеристиками в направлении прокатки, воздействие нагрузки в любом из двух других направлений может привести к преждевременному разрушению.
Пластичность металла обычно определяется при помощи испытания на растяжение, которое проводится во время измерения предела прочности металла. Пластичность обычно выражается двумя способами: в виде относительного удлинения и относительного сужения площади сечения.
Пластичность, в чем она состоит, свойства, примеры, эксперименты
тягучесть это технологическое свойство материалов, позволяющее им деформироваться до растяжения; то есть разделение его двух концов без раннего перелома где-то посередине удлиненного участка. По мере удлинения материала его поперечное сечение уменьшается, становясь более тонким.
Поэтому пластичные материалы механически обрабатывают, чтобы придать им нитевидные формы (провода, кабели, иглы и т. Д.). На швейных машинах катушки с витыми нитями представляют собой домашний пример пластичных материалов; в противном случае текстильные волокна никогда бы не приобрели характерных форм.
Какова цель пластичности в материалах? Способность преодолевать большие расстояния или привлекательные дизайны, будь то для разработки инструментов, украшений, игрушек; или для транспортировки некоторой жидкости, такой как электрический ток.
Последнее приложение представляет собой ключевой пример пластичности материалов, особенно металлов. Тонкие медные провода (верхнее изображение) являются хорошими проводниками электричества, и наряду с золотом и платиной доступны во многих электронных устройствах для обеспечения их работы..
Некоторые волокна настолько тонкие (толщиной всего в несколько микрометров), что поэтическая фраза «золотые волосы» приобретает все истинное значение. То же самое касается меди и серебра.
Пластичность не была бы возможным свойством, если бы не было молекулярной или атомной перегруппировки для противодействия падающей растягивающей силе. И если бы его не существовало, человек никогда бы не узнал о кабелях, антеннах, мостах, которые исчезли бы, и мир остался бы в темноте без электрического света (помимо других неисчислимых последствий).
Что такое пластичность?
В отличие от пластичности пластичность заслуживает более эффективной структурной перестройки.
Почему? Потому что, когда поверхность, где натяжение больше, твердое тело имеет больше средств для скольжения своих молекул или атомов, образуя листы или пластины; в то время как когда напряжение сосредоточено во все меньшем поперечном сечении, молекулярное скольжение должно быть более эффективным для противодействия этой силе..
Не все твердые вещества или материалы могут это сделать, и по этой причине они разрушаются при испытаниях на растяжение. Полученные разрывы в среднем горизонтальны, в то время как из пластичных материалов конические или заостренные, признак растяжения.
Пластичные материалы также могут прорваться через точку напряжения. Это может быть увеличено, если температура повышается, так как тепло способствует и облегчает молекулярные слайды (хотя есть несколько исключений). Именно благодаря этим оползням материал может проявлять пластичность и, следовательно, быть пластичным.
Однако пластичность материала включает в себя другие переменные, такие как влажность, тепло, примеси и способ применения силы. Например, свежеплавленное стекло является пластичным, принимая нитевидные формы; но при охлаждении становится хрупким и может сломаться при любом механическом воздействии.
свойства
Пластичные материалы имеют свои собственные свойства, непосредственно связанные с их молекулярным расположением. В этом смысле жесткий металлический стержень и мокрый глиняный стержень могут быть пластичными, даже если их свойства сильно отличаются.
Тем не менее, все они имеют что-то общее: пластичное поведение до распада. В чем разница между пластиком и упругим предметом?
Эластичный объект обратимо деформируется, что происходит первоначально с пластичными материалами; но сила растяжения увеличивается, деформация становится необратимой, и объект становится пластичным.
С этого момента проволока или нить принимают определенную форму. После непрерывного растяжения его поперечное сечение становится настолько малым, а растягивающее напряжение слишком высоким, так что его молекулярные скольжения больше не могут противодействовать растяжению и в конечном итоге разрушаются..
Если пластичность материала чрезвычайно высока, как в случае с золотом, с помощью одного грамма можно получить провода длиной до 66 км, толщиной 1 мкм..
Чем длиннее проволока, полученная из массы, тем меньше ее поперечное сечение (если у вас нет тонны золота, чтобы построить проволоку значительной толщины)..
Примеры пластичных металлов
Металлы относятся к пластичным материалам с неисчислимым количеством применений. Триада состоит из металлов: золота, меди и платины. Один золотой, другой розовато-оранжевый, а последний серебряный. В дополнение к этим металлам есть и другие с более низкой пластичностью:
-Латунь (и другие металлические сплавы)
-Сталь (хотя на ее пластичность может повлиять, в зависимости от ее углеродного состава и других добавок)
-Свинец (но в определенных небольших температурных диапазонах)
Без предварительных экспериментальных знаний трудно определить, какие металлы действительно пластичны. Его пластичность зависит от степени чистоты и от того, как добавки взаимодействуют с металлическим стеклом.
Другие переменные, такие как размер кристаллических зерен и расположение кристалла, также рассматриваются. Кроме того, количество электронов и молекулярных орбиталей, участвующих в связи металла, то есть в «море электронов», также играет важную роль.
Взаимодействия между всеми этими микроскопическими и электронными переменными делают пластичность концепцией, которую необходимо глубоко проанализировать с помощью многомерного анализа; и вы найдете отсутствие стандартного правила для всех металлов.
Именно по этой причине два металла, хотя и с очень похожими характеристиками, могут быть или не быть пластичными.
Размер зерен и кристаллические структуры металлов
Зерна представляют собой кристаллические участки, которые не имеют заметных неровностей (зазоров) в своих трехмерных решетках. В идеале они должны быть полностью симметричными, а их структура должна быть четко определена..
Каждое зерно для одного и того же металла имеет одинаковую кристаллическую структуру; то есть металл с компактной гексагональной структурой, ГПУ, имеет зерна с кристаллами с системой ГПУ. Они расположены таким образом, что перед силой тяги или растяжения они скользят друг над другом, как если бы они были плоскостями, состоящими из мрамора..
Обычно, когда плоскости, состоящие из мелких зерен, скользят, они должны преодолевать большую силу трения; в то время как если они большие, они могут двигаться более свободно. Фактически, некоторые исследователи стремятся изменить пластичность некоторых сплавов посредством контролируемого роста их кристаллических зерен..
С другой стороны, что касается кристаллической структуры, то обычно металлы с кристаллической системой ГЦК (гранец по центру, или кубические по центру лица) являются наиболее пластичными. Между тем, металлы с ОЦК кристаллической структурой (кубическое тело, кубические с центром на гранях) или ГПУ, как правило, менее пластичны.
Например, и медь, и железо кристаллизуются с помощью ГЦК-компоновки и являются более пластичными, чем цинк и кобальт, оба с ГЦП-компоновками.
Влияние температуры на пластичность металлов
Высокая температура может уменьшить или увеличить пластичность материалов, и исключения также относятся к металлам. Однако, как правило, при размягчении металлов, тем больше возможностей превратить их в нити, не разрывая их..
Это связано с тем, что повышение температуры вызывает колебание металлических атомов, что приводит к объединению зерен; то есть несколько мелких зерен соединяются, образуя крупное зерно.
С более крупными зернами пластичность увеличивается, и молекулярные слайды сталкиваются с меньшим количеством физических препятствий.
Эксперимент по объяснению пластичности у детей и подростков
Пластичность становится чрезвычайно сложной концепцией, если начать анализировать под микроскопом. Итак, как вы объясните это детям и подросткам? Таким образом, что это кажется настолько простым, насколько это возможно, на ваших любопытных глазах.
Жевательная резинка и пластилин
До сих пор мы говорили о металлах и расплавленном стекле, но есть и другие невероятно пластичные материалы: жевательная резинка и пластилин..
Чтобы продемонстрировать пластичность жевательной резинки, достаточно схватить две массы и начать их растягивать; один слева, а другой справа. Результатом будет мост подвески жевательной резинки, который не сможет вернуться к своей первоначальной форме, если не будет разминать руками.
Тем не менее, наступит момент, когда мост в конечном итоге сломается (и пол будет испачкан жвачкой).
На изображении выше показано, как ребенок, нажимающий на контейнер с отверстиями, заставляет пластилин появляться, как если бы это были волосы. Сухое игровое тесто менее пластично, чем маслянистое; следовательно, эксперимент может состоять просто в создании двух дождевых червей: один с сухим пластилином, а другой увлажненный маслом.
Ребенок заметит, что маслянистый червь легче вылепить и набрать длину за счет своей толщины; Пока червь высыхает, он может несколько раз сломаться.
Пластилин также представляет собой идеальный материал, чтобы объяснить разницу между податливостью (лодка, ворота) и пластичностью (волосы, дождевые черви, змеи, саламандры и т. Д.).
Демонстрация с металлами
Хотя подростки не будут манипулировать чем-либо, возможность стать свидетелем образования медных проводов в первом ряду может стать для них привлекательным и интересным опытом. Демонстрация пластичности будет еще более полной, если мы перейдем к другим металлам и, таким образом, сможем сравнить их пластичность..
Далее все провода должны подвергаться постоянному растяжению до их точки разрыва. При этом подросток будет визуально подтверждать, как пластичность влияет на сопротивление проволоки разрыву..
Пластичность
Пластичность [ductility; plasticity] — свойство твердых тел необратимо изменять свои размеры и форму без разрушения (т.е. пластически деформируясь) под действием приложенных внешних сил. Пластичность кристаллических металлов и сплавов связана с действием разных микроскопических механизмов пластической деформации, относительная роль каждого из которых определяется внешними условиями: температурой, скоростью деформирования, видом напряженного состояния. Среди этих механизмов выделяют основные: самодиффузионные, диффузионные, дислокационные, двойниковые и фазовые превращения.
Самодиффузионная и диффузионная пластичность определяется направленными потоками точечных дефектов в кристалле (вакансий, междоузельных и примесных атомов) при неоднородном поле напряжений. В этом случае междоузельные атомы и примесные атомы большого радиуса стремятся перейти в растянутые области решетки, а меньшего — в сжатые. Одновременно в противоположном направлении идет поток вакансий, зарождающийся в окрестности приложения растягиваемого напряжения и аннигилируется в местах сжатия. В результате возникают неоднородности концентраций, стабилизирующие исходную неоднородную деформацию. В реальных условиях точечные дефекты перемещаются в результате тепловых флуктуации, частота которых быстро падает с понижением температуры. Поэтому эти механизмы пластичности действуют только при достаточно высоких температураx (> 0,5 7^). Дислокационная пластичность — основной вид пластической деформации металлов и сплавов скольжением (сдвигом) по кристаллографии, плоскостям в результате образования и перемещения дислокаций. Скорость деформации пропорциональна плотности (суммарной длине дислокаций в единице объема) и скорости перемещения дислокаций. Причем развитие скольжения в основном определяется движением дислокаций. При высоких температураx дислокации механизм пластичности сочетается с диффузионным и самодиффузионным
Двойникование связано с деформацией (сдвигом) элементарной ячейки кристалла в результате изменения ориентировки его части относительно действительных сил (Смотри также Двойникование). Пластичность вследствие фазовых превращений должна быть результатом образования под нагрузкой новой фазы с кристаллической решеткой, отличной от решетки исходного кристалла.
В реальных металлах и сплавах с поликристаллическим строением действие перечисленных механизмов пластической деформации внутри зерен осложнено взаимодействием между зернами. Поэтому развитие деформации в поликристаллах не имеет четко выраженного стадийного характера, как у монокристаллов.
Полезное
Смотреть что такое «Пластичность» в других словарях:
ПЛАСТИЧНОСТЬ — Изящность форм; образность. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ПЛАСТИЧНОСТЬ Изящность форм; образовательность. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их … Словарь иностранных слов русского языка
Пластичность — – свойство огнеупорной формовочной массы изменять форму под действием внешней механической нагрузки без нарушения сплошности и сохранять ее после прекращения действия нагрузки. [ГОСТ Р 52918 2008] Пластичность – свойство твердых тел… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ПЛАСТИЧНОСТЬ — ПЛАСТИЧНОСТЬ, пластичности, мн. нет, жен. отвлеч. сущ. к пластичный. Пластичность движений. Пластичность художественного изображения. Пластичность раскаленного добела железа. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
пластичность — легкость, плавность, изящество, пластика, изящность, термопластичность, податливость, гармоничность, грация, грациозность, мягкость, гибкость, тонкость, соразмерность Словарь русских синонимов. пластичность 1. см. изящество. 2. см … Словарь синонимов
ПЛАСТИЧНОСТЬ — (от греческого plastikos годный для лепки, податливый), свойство твердого тела сохранять так называемую остаточную деформацию частично (упругопластическое состояние) или полностью (пластическое состояние) после снятия внешнего механического… … Современная энциклопедия
ПЛАСТИЧНОСТЬ — (от греч. plastikos годный для лепки, податливый), свойство материалов тв. тел сохранять часть деформации при снятии нагрузок, к рые её вызвали. Пластич. деформации испытывают детали конструкций и сооружений, заготовки при обработке давлением… … Физическая энциклопедия
Пластичность — (от греческого plastikos годный для лепки, податливый), свойство твердого тела сохранять так называемую остаточную деформацию частично (упругопластическое состояние) или полностью (пластическое состояние) после снятия внешнего механического… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ПЛАСТИЧНОСТЬ — (от греч. plastikos годный для лепки податливый), свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием механических нагрузок. Пластичность определяет возможность обработки материалов давлением (ковки, прокатки и др.) … Большой Энциклопедический словарь
Пластичность — (от греч. plastikуs годный для лепки, податливый, пластичный), качество, присущее скульптуре, художественная выразительность объёмной формы, гармоничное соотношение выразительности моделировки с весомостью, внутренней наполненностью,… … Художественная энциклопедия
пластичность — пластичность. См. генетическая пластичность. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ПЛАСТИЧНОСТЬ — ПЛАСТИЧНОСТЬ, способность металлов и некоторых других материалов растягиваться без уменьшения прочности. Говорят, что медь обладает тягучестью, поскольку она легко вытягивается в проволоку, а золото и серебро являются еще более тягучими.… … Научно-технический энциклопедический словарь
Пластичность (физика)
У пластичных материалов прочностные характеристики на растяжение и сжатие сопоставляют по пределу текучести. Принято считать, что σт.р≈σт.с.
Деление материалов на пластичные и хрупкие является условным не только потому, что между теми и другими не существует резкого перехода в значениях δ и ψ. В зависимости от условий испытания многие хрупкие материалы способны вести себя как пластичные, а пластичные — как хрупкие.
Очень большое влияние на проявление свойств пластичности и хрупкости оказывают скорость натяжения и температура. При быстром натяжении более резко проявляется свойство хрупкости, а при медленном — свойство пластичности. Например, хрупкое стекло способно при длительном воздействии нагрузки при нормальной температуре получать остаточные деформации. Пластичные же материалы, такие как малоуглеродистая сталь, под воздействием резкой ударной нагрузки проявляют хрупкие свойства.
Связанные понятия
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Термической (или тепловой) обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры. Тепловая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств изделия.
Диагра́мма фа́зового равнове́сия (диаграмма состоя́ния) желе́зо—углеро́д (иногда эту диаграмму называют «диаграмма железо—цементит») — графическое отображение фазового состояния сплавов железа с углеродом в зависимости от их химического состава и температуры.
Твёрдые растворы — фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке.