Свойства конструкционных материалов

Таблица 1. Показатели и основные зависимости, определяющие характеристики металлов

Характеристика металлов	Обозначение
Механические свойства
Предел текучести — предельное растягивающее напряжение	σ_т	МПа
Модуль продольной упругости, Е = σ / ε = Рl₀/ F₀Δl, где ε = Δl / l₀	Е	МПа
Модуль сдвига — G = σ / α, где α ≈ tg α	G	МПа
Временное сопротивление при растяжении, σ_в = Р_mах / F	σ_в	МПа
Относительное удлинение, δ = ( l₁ — l₀) / l₀	δ	%
Относительное сужение, Ψ= (F₀ — F₁) / F₀	Ψ	%
Предел упругости — σ_е= Р/ F,	σ_е	МПа
Твердость	HB; HRC_э; HV
Предел выносливости (усталости) при симметричном цикле напряжения σ_-1= (0,49 ± 0,13) σ_в; σ_-1 =0,75 σ_е.	σ_-1	МПа
Ударная вязкость — работа разрушения образца, а_н = А / F = 1,25А	а_н	кДж/м²; Дж/см²
Предел прочности хрупких материалов при статическом изгибе σ_и= 32М / nd³ или σ_и= 6М / bh²	σ_и	МПа
Напряжение сдвига при скручивании τ = γG = 0,5 Gθd стержня τ_mах = 16M / πd³; трубы τ = 16М / πd³( 1 — d₁⁴/d⁴ )	τ	МПа
Физические свойства
Плотность — отношение массы вещества к его объему	γ	г/см³
Температура плавления — превращение твердого вещества в жидкое	t_пл	°С
Теплопроводность λ = Ql / F (t₁ — t₂) ч	λ	Вт/(см·°С)
Коэффициент линейного расширения — линейная деформация материала при изменении температуры на 1 °С	α α·10⁶	1/°С
Напряженность работы	р·v	МПа/м·с
Удельная теплоемкость	кДж/(м ·°С); Дж/(см ·°С);
Удельное электрическое сопротивление (ρ·10⁶ )	ρ	Ом·мм² /м
Электрическая прочность	кВ/мм², Ом/мм²

Примечание. P_max — максимальная нагрузка; F₀ — первоначальная площадь поперечного сечения; l₀ — первоначальная длина; А — работа; М — изгибающий момент; b и h — ширина и высота сечения; d — диаметр образца; Q — количество теплоты; (t₁ — t₂) — разность температур; ч — время; θ — угол скручивания на единицу длины.

Таблица 2. Значения модуля продольной упругости Е, модуля сдвига G, коэффициента Пуассона v, температурного коэффициента линейного расширения α и плотности γ для некоторых часто применяемых материалов при 20°С

Материал	Модуль продольной упругости Е, Па	Модуль сдвига G·10¹⁰, Па	Коэффициент Пуассона, v	Температурный коэффициент линейного расширения, α ·10^-6 °С^— ¹	Плотность у γ·10³, кг/м³
Сталь	(1,90÷2,15)10¹¹	7,8÷8,30	0,25÷0,33	10÷13	7,7÷7,8
Серый чугун	(0,78÷1, 47)10¹¹	4,42	0,23÷0,27	8,7÷11	7,0÷7,1
Бронза оловянная	(0,74÷1,22)10¹¹	—	0,32÷0,35	17÷22	8,6÷8, 8
Бронза безоловянная	(1,03÷1,18)10¹¹	—	—	17÷22	8,6÷8,8
Латунь алюминиевая	(0.98÷1, 08)10¹¹	3,63÷3,92	0,32÷0,34	17÷22	8,2÷8,5
Алюминиевые сплавы	(6,87÷7,07)10¹⁰	2,65	0,33	22÷24	2,6÷2,7
Текстолит	(5,88÷9,81) 10¹⁰	—	—	20÷40	1,25÷1,4
Генитакс	(9,81÷17,7) 10¹⁰	—	—	17÷25	1,17÷1,37
Капрон	(1 ,37÷1,96)10¹⁰	—	—	—	1,14÷1,37

Примечание. Плотность γ = 7,0·10³ кг/м³ = 7,0 г/см³ = 7,0 кг/дм³.

Таблица 3. Коэффициенты линейного расширения α·10^-6 металлов и сплавов (в интервалах температур в °С)

Металл или сплав	Значения а при интервалах температур в °С
Металл или сплав	20-50	20-100	20-200	20-300	20-400	20-500
Железо	11,8	12,2	12,8	13,4	13,9	14,5
Сталь углеродистая	—	10,6-12,2	11,3-13,0	12,1-13,5	12,9-13,9	13,5-14,3
Сталь хромистая	—	11,2	11,8	12,4	13,0	13,6
Чугун	—	8,7-11,1	8,5-11,6	10,1 — 12,2	11,5-12,7	12,9-13,2
Бронза алюминиевая	—	17,6	17,9	19,2	—	—
Бронза оловянистая	—	17,6	17,9	18,2	—	—
Алюминий чистый	—	23,9	24,3	25,3	26,5	—
Медь техническая	16,9	16,6-17,1	17,1-17,2	17,6	18,0-18,1	18,6
Латунь красная	—	17,2	17,5	17,9	—	—
Латунь желтая	—	17,8	18,8	20,9	—	—

Пример. Шпиндель из стали 40Х длиной l = 800 мм имеет начальную температуру t₁ = 20° С и конечную t₂ = 60° С. Удлинение Δl = α·10^-6 l(t₂ — t₁) = 11,2 · 10^-6·800 (60 — 20) = 0,358 мм.

Таблица 4. Перевод коэффициентов твердости НВ, НRС и НRС_э конструкционной стали

HB	HRC	HRC_Э	σ_в стали, МПа			HB	HRC	HRC_Э	σ_в стали, МПа
HB	HRC	HRC_Э	углеродистой	хромистой	хромо- никель	HB	HRC	HRC_Э	углеродистой	хромистой	хромо- никель
652	63	64	—	—	—	311	34	36	112	109	106
627	61	62	—	—	—	302	33	34	108	105	102
600	59	60	—	210	204	293	31	33	105	102	99
578	58	59	—	203	197	286	30	32	102	100	97
555	56	57	—	195	189	277	29	31	100	97	94
532	54	55	—	185	180	269	28	30	97	94	91
512	52	53,5	—	178	173	262	27	29	94	92	89
495	51	52,5	—	173	168	265	26	28	92	89	86
477	49	50,5	—	168	—	248	25	27	89	87	84
460	48	49,5	—	—	156	241	24	26	87	84	82
444	47	48,5	—	156	—	235	23	25	85	82	80
430	45	46,5	—	150	146	229	22	24	82	80	77
418	44	45,5	151	147	143	223	21	23	80	78	76
402	43	44,5	145	141	137	217	20	22	78	76	74
387	41	42,5	139	136	132	212	19	21	75	74	72
375	40	41,5	134	130	127	207	18	20	74	72	70
364	39	40,5	130	127	123	202	—		73	71	68
351	38	39,5	126	122	119	170	—		61	59	58
340	37	38,5	122	119	116	149	—		53	51	50
332	36	37,5	120	117	113	128	—		46	45	44
321	35	37	115	112	109	118	—		43	42	40
311	34	36	112	109	106	112	—		40	39	38

Таблица 5. Перевод коэффициентов твердости НВ в коэффициенты твердости по шкале Шора (НSh)

НВ	S	НВ	S	НВ	S	НВ	S	НВ	S	НВ	S
444	64	332	50	255	40	201	32	163	27	131	22
429	62	321	49	248	39	197	31	159	26	128	22
415	61	312	47	241	38	192	30	156	26	123	21
401	59	302	46	235	37	187	30	152	25	121	21
388	57	293	45	229	36	185	29	149	24	118	21
375	56	283	44	223	35	179	29	147	24	116	20
363	54	277	43	217	34	174	28	143	24	114	20
352	53	270	42	212	34	170	28	140	23	111	20
341	51	260	41	207	33	167	27	137	23	110	20
341	51	260	41	207	33	167	27	135	23	107	19

Таблица 6. Коэффициенты трения скольжения (ориентировочные)

Материалы трущихся тел	При покое		При движении
Материалы трущихся тел	насухо	со смазкой	насухо	со смазкой
Сталь — сталь	0,15	0,1-0,12	0,15	0,05-0,1
Сталь — чугун	0,3	—	0,18	0,05-0,15
Сталь — бронза	0,15	0,1-0,15	0,15	0,1-0,15
Сталь — дуб	0,6	0,12	0,4-0,6	0,1
Чугун — чугун	—	0,18	0,15	0,07-0,12
Чугун — бронза	—	—	0,15-0,2	0,07-0,15
Бронза — бронза	—	0,1	0,2	0,07-0,1
Чугун — дуб	0,65	—	0,3-0,5	0,2
Кожа — чугун	0,3-0,5	0,15	0,6	0,15
Резина — чугун	—	—	0,8	0,5

Таблица 7. Коэффициенты трения качения для катка на плоскости (ориентировочные)

Материалы трущихся тел	Коэффициент трения, см
Мягкая сталь — мягкая сталь	0,005
Закаленная сталь — закаленная сталь	0,001
Чугун — чугун	0 005
Дерево — сталь	0,03-0,04
Дерево — дерево	0,05-0,08

Таблица 8. Удельный вес некоторых материалов, (10^-2 Н/см³)

Материал	Удельный вес	Материал	Удельный вес	Материал	Удельный вес
Алмаз	3,52	Никель	8,3-8,9	Сталь катаная	7,85-8,0
Алюминий (прокат)	2,65 — 2,75	Платина	21,5	Сталь литая	7,5-7,92
Асбест	2,1-2,8	Припои мягкие	7,6-10,7	Стекло	2,42-3,86
Асбестовый шнур	1,11	Припои твердые	8,1-8,3	Стекло органическое	1,18
Баббит	7,5-10,5	Припои серебряные	8,6-9,5	Стекло органическое	1,18
Бронза алюминиевая	7,7	Пробка	0,24	Текстолит	1,3-1,4
Бронза оловянистая	8,6-9,3	Резина вулканизированная	1,00	Уран	18,7
Бронза фосфористая	8,8	Резина вулканизированная	1,00	Фибра	1,1-1,4
Войлок технический	0,2-0,38	Ртуть твердая (при — 40 °С)	15,632	Хром	7,14
Гетинакс	1,3-1,4	Ртуть твердая (при — 40 °С)	15,632	Целлулоид	1,35-1,4
Графит	2,20	Ртуть жидкая (при + 20 °С)	13,55	Цемент	0,82-1 95
Дуралюмин	2,75-2,90	Ртуть жидкая (при + 20 °С)	13,55	Цинк	6,6-7,1
Золото	18,6-19,35	Свинец	11,3-11,4	Цинковые сплавы	5,25-7,25
Каучук	0,93	Серебро	10,4-10,75	Чугун ковкий	7,2-7,4
Корунд	3,9-4,0	Слюда	2,8-3,2	Чугун серый	6,6-7,4
Латунь	8,4 — 8,85	Сормайт № 1	7,4	Эбонит диэлектрический	1,25

Похожие статьи

Точность обработки и качество поверхности при фрезеровании

Машиностроительные неметаллические материалы

Клепка, развальцовка труб и склеивание

Добавить комментарий Отменить ответ