Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Материаловедение

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 766152.01.99
Рассмотрены тенденции и направления развития современного теоретического и прикладного материаловедения, закономерности формирования структуры и свойств материалов при различных видах воздействия и технологии получения. Изложены механизмы фазовых и структурных превращений в зависимости от условий термической и механической обработок. Приведены современные материалы и технологии, применяемые при получении изделий металлургического комплекса. Предназначен для бакалавров, обучающихся по направлениям 22.03.02.11 «Металлургия CDIO», 22.03.02 «Металлургия». Также может быть использован в качестве основной литературы при изучении дисциплин «Материаловедение», «Материаловедение и ТКМ», «Конструкционное материаловедение» студентами направлений подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 22.03 01 «Материаловедение и технологии материалов», 23.03.01 «Технология транспортных процессов», 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы», 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-техно-логических машин и комплексов», 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства» и др.
Материаловедение : учебник / О. А. Масанский, А. А. Ковалева, Т. Р. Гильманшина [и др.]. - Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. - 300 с. - ISBN 978-5-7638-4347-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1819690 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Сибирский федеральный университет

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Допущено учебно-методическим советом Сибирского федерального 
университета в качестве учебника для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 22.03.02.11 «Металлургия CDIO», 22.03.02 «Металлургия». 
Протокол № 17 от 18.05.2020 г.

Красноярск 
СФУ 
2020

УДК 620.22(07)
ББК 30.3я73
М341

Авторы:
О. А. Масанский, А. А. Ковалева, Т. Р. Гильманшина
В. С. Казаков, С. И. Лыткина

Р е ц е н з е н т ы:
А. В. Лопатин, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой 
компьютерного моделирования Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева;
Н. М. Романченко, кандидат технических наук, доцент кафедры общеинженерных наук Красноярского государственного аграрного университета

М341 
 
Материаловедение : учебник / О. А. Масанский, А. А. Ковалева, 
Т. Р. Гильманшина [и др.]. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2020. – 300 с.
ISBN 978-5-7638-4347-7

Рассмотрены тенденции и направления развития современного теоретиче ского 
и прикладного материаловедения, закономерности формирования структуры и свойств 
материалов при различных видах воздействия и технологии получения. Изложены механизмы фазовых и структурных превращений в зависимости от условий термической 
и механической обработок. Приведены современные материалы и технологии, применяемые при получении изделий металлургического комплекса. 
Предназначен для бакалавров, обучающихся по направлениям 22.03.02.11 «Металлургия CDIO», 22.03.02 «Металлургия». Также может быть использован в качестве основной литературы при изучении дисциплин «Материаловедение», «Материаловедение 
и ТКМ», «Конструкционное материаловедение» студентами направлений подготовки 
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 23.03.01 «Технология транспортных процессов», 23.03.02 «Наземные 
транспортно-технологические комплексы», 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические 
средства» и др.

Электронный вариант издания см.: 
УДК 620.22(07)
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 30.3я73

ISBN 978-5-7638-4347-7 
© Сибирский федеральный 
университет, 2020

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .......................................................................................................................8

1. Общая характеристика и свойства металлов ................................................10
1.1. Общая характеристика металлов .......................................................................10
1.2. Свойства материалов ..........................................................................................11
1.2.1. Механические свойства материалов .......................................................11
1.2.2. Технологические свойства  ......................................................................21
1.2.3. Эксплуатационные свойства ....................................................................21

2. Атомно-кристаллическое строение металлов.  
Механизм и параметры кристаллизации ............................................................23
2.1. Атомно-кристаллическое строение металлов ..................................................23
2.2. Полиморфизм и анизотропия .............................................................................25
2.3. Типы связей и их влияние на структуру и свойства кристаллов ....................27
2.4. Дефекты атомно-кристаллического строения ..................................................29
2.5. Формирование структуры литых материалов  .................................................35
2.5.1. Механизм и параметры кристаллизации ................................................35
2.5.2. Несамопроизвольная кристаллизация  ...................................................37
2.5.3. Строение стального слитка ......................................................................38
2.5.4. Получение монокристаллов .....................................................................40
2.5.5. Аморфные металлы ..................................................................................43
2.5.6. Нанокристаллические материалы ...........................................................44

3. Диаграммы состояния сплавов двойных систем ...........................................46
3.1. Основные понятия теории сплавов ...................................................................46
3.2. Фазы в металлических системах  ......................................................................48
3.3. Методы построения диаграмм состояния.........................................................52
3.4. Основные типы диаграмм состояния сплавов двойных систем .....................54
3.5. Правило Курнакова .............................................................................................63

4. Диаграмма состояния железо – углерод ...........................................................65
4.1. Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов ..........................................66
4.2. Значение точек и линий диаграммы железо – цементит .................................69
4.3. Превращения в железоуглеродистых сплавах ..................................................73
4.3.1. Превращения сталей в твердом состоянии ............................................73
4.3.2. Превращения чугунов ..............................................................................76
4.3.3. Превращения в сплавах системы «железо – графит» ............................78

Оглавление

4.4. Влияние углерода и постоянных примесей 
на свойства железоуглеродистых сплавов ........................................................79

5. Механизм и особенности пластического деформирования  .........................82
5.1. Механизм пластического деформирования  .....................................................82
5.2. Механизм деформации моно- и поликристаллического тела .........................84
5.3. Возврат и рекристаллизация ..............................................................................86
5.4. Разрушение металлов  ........................................................................................89

6. Термическая и химико-термическая обработка сплавов.............................92
6.1. Отжиг сталей .......................................................................................................93
6.1.1. Нагрев для снятия остаточных напряжений ..........................................94
6.1.2. Рекристаллизационный отжиг .................................................................95
6.1.3. Диффузионный отжиг  .............................................................................96
6.1.4. Полный отжиг ...........................................................................................97
6.1.5. Изотермический отжиг .............................................................................98
6.1.6. Неполный отжиг .......................................................................................99
6.1.7. Нормализация сталей .............................................................................101
6.2. Термическая обработка сплавов с переменной  
растворимостью компонентов в твердом состоянии  ....................................102
6.3. Превращения в сталях при нагреве до аустенитного состояния ..................105
6.3.1. Превращение перлита в аустенит ..........................................................105
6.3.2. Рост зерна аустенита при нагреве .........................................................108
6.4. Превращение аустенита при различных степенях переохлаждения ............109
6.4.1. Диаграмма изотермического превращения  
переохлажденного аустенита ..................................................................110
6.4.2. Перлитное превращение ........................................................................113
6.4.3. Бейнитное превращение .........................................................................115
6.4.4. Мартенситное превращение  .................................................................116
6.5. Закалка  ..............................................................................................................120
6.5.1. Выбор технологических параметров закалки ......................................121
6.5.2. Охлаждающие среды, применяемые при закалке ................................122
6.5.3. Прокаливаемость и закаливаемость ......................................................124
6.5.4. Практические способы закалки сталей и обработка холодом ............125
6.5.5. Дефекты, возникающие при закалке .....................................................127
6.6. Отпуск закаленных сталей ...............................................................................128
6.6.1. Превращения в закаленных сталях при отпуске ..................................128
6.6.2. Виды отпуска...........................................................................................130
6.7. Химико-термическая обработка сплавов ........................................................132
6.7.1. Цементация..............................................................................................133

Оглавление

6.7.2. Азотирование ..........................................................................................137
6.7.3. Цианирование и нитроцементация  ......................................................138
6.7.4. Диффузионная металлизация ................................................................139
6.8. Термомеханическая обработка ........................................................................140

7. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства сталей ..........142
7.1. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей ..........142
7.2. Распределение легирующих элементов в стали .............................................145
7.2.1. Влияние легирующих элементов на свойства феррита .......................145
7.2.2. Взаимодействие легирующих элементов с углеродом ........................146
7.3. Влияние легирующих элементов на превращения в сталях .........................148
7.3.1. Влияние легирующих элементов на превращение  
переохлажденного аустенита ..................................................................148
7.3.2. Влияние легирующих элементов на температуру  
мартенситного превращения ..................................................................150
7.3.3. Влияние легирующих элементов на превращения при отпуске ........150
7.4. Назначение легирующих элементов ...............................................................152

8. Классификация и маркировка сталей ...........................................................157
8.1. Классификация сталей ......................................................................................157
8.2. Маркировка сталей ...........................................................................................159

9. Конструкционные стали ...................................................................................164
9.1. Углеродистые конструкционные стали ...........................................................164
9.1.1. Углеродистые стали обыкновенного качества  ....................................164
9.1.2. Углеродистые качественные стали ........................................................166
9.2. Легированные стали .........................................................................................168
9.2.1. Стали с высокой технологической пластичностью  
и свариваемостью ....................................................................................168
9.2.2. Автоматные стали ...................................................................................171
9.2.3. Цементуемые стали ................................................................................172
9.2.4. Улучшаемые стали ..................................................................................176
9.2.5. Высокопрочные стали ............................................................................178
9.2.6. Рессорно-пружинные стали ...................................................................180
9.2.7. Подшипниковые стали ...........................................................................183
9.2.8. Износостойкие стали  .............................................................................184

10. Материалы, устойчивые к воздействию  
температуры и рабочей среды .............................................................................185
10.1. Жаропрочность ................................................................................................185

Оглавление

10.2. Усталость металлов .........................................................................................192
10.3. Коррозия металлов и сплавов ........................................................................194
10.3.1. Газовая коррозия ...................................................................................195
10.3.2. Химическая коррозия в жидкостях-неэлектролитах .........................198
10.3.3. Коррозионно-стойкие покрытия ..........................................................205
10.4. Эрозийный и кавитационный износ ..............................................................206
10.5. Влияние температурно-временных факторов на фазовый состав,  
сфероидизацию и графитизацию сталей ......................................................208
10.6. Жаропрочные стали и сплавы  .......................................................................210
10.7. Жаростойкие стали и сплавы .........................................................................218
10.8. Коррозионно-стойкие стали ...........................................................................221
10.9. Стали для изделий, работающих при низких температурах .......................225

11. Инструментальные стали ...............................................................................227
11.1. Стали и сплавы для режущего инструмента ................................................227
11.2. Штамповые стали ...........................................................................................231
11.3. Стали для измерительного инструмента .......................................................233

12. Чугуны  ..............................................................................................................235
12.1. Серые чугуны  .................................................................................................237
12.2. Высокопрочные чугуны..................................................................................239
12.3. Ковкие чугуны .................................................................................................240

13. Цветные металлы и сплавы на их основе ...................................................243
13.1. Медь и ее сплавы ............................................................................................243
13.1.1. Латуни  ...................................................................................................245
13.1.2. Бронзы ....................................................................................................248
13.2. Алюминий и его сплавы .................................................................................250
13.2.1. Деформируемые алюминиевые сплавы  .............................................254
13.2.2. Литейные алюминиевые сплавы .........................................................258
13.3. Титан и его сплавы ..........................................................................................263

14. Благородные металлы и сплавы ...................................................................265
14.1. Форма нахождения в рудах ............................................................................265
14.1.1. Золото .....................................................................................................265
14.1.2. Серебро ..................................................................................................267
14.1.3. Металлы платиновой группы ..............................................................267
14.2. Физико-химические свойства благородных металлов  ...............................269
14.2.1. Физико-химические свойства золота  .................................................270
14.2.2. Физико-химические свойства серебра ................................................272

Оглавление

14.2.3. Физико-химические свойства металлов платиновой группы  ..........274
14.3. Общие принципы извлечения благородных металлов ................................281
14.4. Аффинаж благородных металлов ..................................................................282
14.5. Применение благородных металлов .............................................................284

15. Композиционные и неметаллические материалы .....................................288
15.1. Композиционные материалы .........................................................................288
15.2. Неметаллические материалы .........................................................................292

Библиографический список .................................................................................298

ВВЕДЕНИЕ

Материаловедение – это наука, изучающая взаимосвязь между составом, 
строением и свойствами металлов и сплавов в различных условиях. Знания, полученные в результате изучения этой дисциплины, позволяют осуществить рациональный выбор материалов для конкретного применения. 
Материаловедение – постоянно развивающаяся наука, непрерывно обогащающаяся за счет разработки новых материалов, которые, в свою очередь, стимулируют прогресс во всех областях науки и техники.
Техническое значение материала определяется его строением и выражается в его свойствах. Из металлических материалов наиболее применяющимися 
и самыми распространенными являются железо и сплавы на его основе, которые 
и в ближайшее время будут занимать ведущее место. Из этих материалов изготовляются самые различные изделия, начиная от жестяных консервных банок и заканчивая котлами для атомных реакторов из нержавеющей стали. 
Материаловедение, как наука о структуре и свойствах различных материалов, существенно модернизируется за счет интеграции физики твердого тела, 
химии и технологии неорганических веществ, механики твердого деформированного тела и нелинейной механики разрушения. Единый синергетический подход к явлениям первичной и вторичной кристаллизации, упругой и пластической 
деформации стал возможен благодаря новому пониманию реальной структуры 
материалов на всех иерархических уровнях.
Эффективное управление свойствами сплавов невозможно без знания 
механизмов структурных превращений в сплавах, дислокационно-структурных 
механизмов разрушения, о фракталах и возможностях использования принципа 
обратных связей, действующих в микроструктурах сплавов. Знание этих принципов и механизмов поможет сохранять оптимальные метастабильные структуры, 
соответствующие требуемым физико-механическим свойствам сплавов и различных материалов, для повышения долговечности их работы.
Практическое значение различных металлов не одинаково. Наибольшее 
применение в технике приобрели черные металлы. На основе железа изготавливают более 90 % всей металлопродукции. Однако цветные металлы обладают 
целым рядом ценных физико-химических свойств, которые делают их незаменимыми. Из цветных металлов наибольшее промышленное значение имеют алюминий, медь, магний, титан и др. 
Кроме металлических, в промышленности значительное место занимают различные неметаллические материалы – пластмассы, керамика, резина и др. 
Их производство и применение развивается в настоящее время опережающими 

Введение

темпами по сравнению с металлическими материалами. Но использование их 
в промышленности невелико (до 10 %). 
Проведенные исследования в области материаловедения позволяют обосновать правильный выбор материалов, а также давать рекомендации по совершенствованию конструкций и режимов эксплуатации, что способствует обеспечению надежности и долговечности машин и механизмов. 
Цель авторов учебника – познакомить студентов с основными свойствами материалов, строением металлов и сплавов, некоторыми механизмами структурных превращений в материалах при эксплуатации, показать возможные пути 
управления структурами с целью повышения долговечности и надежности машин. В учебнике расширенно представлены теоретические и практические сведения по основным материалам, применяемым в современной промышленности, 
включая цветные и благородные металлы и сплавы. 

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

В огромном ряду материалов, с незапамятных времен известных человеку 
и широко используемых им в своей жизнедеятельности, металлы всегда занимали особое место.
Подтверждение этому находим и в названиях эпох (золотой, серебряный, 
бронзовый, железный века, на которые греки делили историю человечества), 
и в археологических находках металлических изделий (кованые медные украшения, сельскохозяйственные орудия), и в повсеместном использовании металлов 
и сплавов в современной технике.
Причина этого – особые свойства металлов, выгодно отличающие их от 
других материалов и делающие во многих случаях незаменимыми.

1.1. Общая характеристика металлов

Металлы – один из классов конструкционных материалов, к которому 
относятся химически простые вещества, характеризующиеся определенным набором свойств:
• металлический блеск (хорошая отражательная способность);
• пластичность;
• высокая теплопроводность;
• высокая электропроводность;
• положительный температурный коэффициент электрического сопротивления, означающий рост сопротивления с повышением температуры;
• сверхпроводимость некоторых металлов при температурах, близких 
к абсолютному нулю;
• термоэлектронная эмиссия, т. е. способность к испусканию электронов 
при нагреве;
• кристаллическое строение в твердом состоянии.
Металлические материалы обычно делят на две большие группы: железо 
и сплавы на его основе (сталь и чугун) называют черными металлами, а остальные металлы и их сплавы – цветными.
Цветные металлы, применяемые в технике, с учетом их свойств и характера залегания в земной коре условно делятся на следующие группы: 
легкие – алюминий, магний, титан, бериллий, литий, натрий, калий, кальций, рубидий, цезий, стронций, барий; 
тяжелые – медь, никель, кобальт, свинец, олово, цинк, кадмий, сурьма, 
висмут, ртуть; 

1.2. Свойства материалов

тугоплавкие – вольфрам, молибден, ниобий, тантал, рений, ванадий, 
хром, цирконий; 
благородные (драгоценные) – золото, серебро, платина и платиноиды; 
рассеянные – галлий, индий, таллий; 
редкоземельные – скандий, иттрий, лантан и все лантаноиды; 
радиоактивные – радий, полоний, актиний, торий, франций, уран и все 
трансурановые элементы. 
Металлы, которые производят и используют в ограниченных количествах, 
называют редкими, но так как деление это условно, то к ним относят все рассеянные и редкоземельные металлы, а также часть тугоплавких, радиоактивных 
и легких металлов.

1.2. Свойства материалов

Создание надежно работающих и экономичных агрегатов тепловых электрических станций, детали и узлы которых эксплуатируются в условиях сложнонапряженного состояния и высоких температур, невозможно без обеспечения 
механической прочности их деталей. Основными факторами, определяющими 
механическую прочность, являются действующие и предельные нагрузки, которые может выдержать материал без разрушения. Чем меньше действующие нагрузки по отношению к предельным, тем надежнее деталь. 

1.2.1. Механические свойства материалов

Механические свойства характеризуют сопротивление материала деформации, разрушение или особенность его поведения при разрушении. Эта группа свойств включает показатели прочности, жесткости (упругости), ползучести, 
пластичности, твердости и вязкости. 
При приложении к некоторому телу внешних сил внутри него возникают 
напряжения – внутренние силы, препятствующие разрушению твердого тела. 
Если, например, к образцу (рис. 1.1) приложить внешнюю продольную силу Р, 
то в каждом его сечении появляются внутренние продольные распределенные 
по сечению силы. Величина возникающих напряжений σ, МПа, определяется нагрузкой, отнесенной к площади поперечного сечения:

 
σ = Р / F, 
(1.1)

где Р – действующая нагрузка, Н; F – площадь поперечного сечения испытуемого 
образца, мм2.

1. Общая характеристика и свойства металлов

Если площадь сечения рассмотренного образца F = 1 мм2, а растягивающая 
Р = 1 Н, то напряжения в сечении составят 
σ = Р / F = 1 Н/мм2.
Размерность напряжения совпадает 
с размерностью давления, и поэтому их чаще 
всего измеряют в мегапаскалях (1 МПа =  
= 10 ат = 1 Н/мм2 = = 0,1 кг·с/мм2). Такие напряжения называют внешними. При тепловом воздействии или протекании фазовых 
изменений в металле возникают внутренние 
напряжения.
Необходимо отметить, что напряжения, появляющиеся, например, в сечении 
вращающейся рабочей лопатки паровой 
турбины под действием центробежных сил 
и парового потока, изгибающего рабочую 
лопатку, будут различны по сечению. Для 
оценки механической прочности таких деталей требуется определить опасную точку, 
в которой напряжения максимальны, а затем сравнить их с характеристикой прочности материала, применяемого для 
изготовления детали.
Возникшие в металле напряжения (внешние и (или) внутренние) вызывают деформацию.
Деформация – это изменение формы и размеров твердого тела под влиянием образующихся в металле напряжений. Деформация подразделяется на 
упругую и пластическую.
Упругая деформация – это деформация, которая полностью исчезает после прекращения действия вызывающих ее напряжений. При упругом деформировании происходит изменение расстояний между атомами в кристаллической 
решетке металла. С увеличением межатомных расстояний возрастают силы взаимного притяжения атомов. При снятии напряжения под действием этих сил атомы возвращаются в исходное положение. Искажение решетки исчезает, тело полностью восстанавливает свою форму и размеры. Если нормальные напряжения 
достигают значения сил межатомной связи, то произойдет хрупкое разрушение 
путем отрыва. 
Пластической называется деформация, остающаяся после прекращения 
действия вызвавших ее напряжений. При пластической деформации в кристаллической решетке металла под действием касательных напряжений происходит не
Рис. 1.1. Напряжения в стержне, 
растягиваемом внешней силой

1.2. Свойства материалов

обратимое перемещение атомов. При небольших напряжениях атомы смещаются 
незначительно и после снятия напряжений возвращаются в исходное положение. 
При увеличении касательного напряжения наблюдается необратимое смещение 
атомов на параметр решетки, т. е. происходит пластическая деформация.
Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению под действием внешних нагрузок.
В зависимости от условий нагружения механические свойства могут 
определяться:
• при статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно 
и плавно;
• динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, 
имеет ударный характер;
• повторно-переменном, или циклическом, нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.
Статические испытания предусматривают медленное и плавное нарастание нагрузки, прилагаемой к испытуемому образцу. Прочность при статическом 
нагружении определяется испытаниями на растяжение, сжатие, изгиб и кручение. Обязательным является испытание на растяжение (ГОСТ 1497–84).
Испытание на растяжение проводят с применением плоских или цилиндрических образцов, вырезанных из детали или специально изготовленных 
(рис. 1.2). Размеры образцов регламентированы указанным стандартом, они 
подчиняются геометрическому подобию и могут быть короткими и длинными. 

Рис. 1.2. Цилиндрические и плоские образцы 
для испытания на растяжение

1. Общая характеристика и свойства металлов

Цилиндрические образцы изготавливаются диаметром 3 мм и более, плоские образцы – толщиной 3 мм и более. Образцы состоят из рабочей части длиной l0 
и головок, форма и размер которых соответствуют захватам машины.
Растяжение образца производят на специальных машинах, позволяющих 
фиксировать величину прилагаемой нагрузки и изменение длины образца при 
растяжении. Эти же машины дают возможность записывать изменение длины 
образца при увеличении нагрузки. Диаграмма испытания на растяжение в координатах нагрузка, Р, Н – абсолютное удлинение образца ∆l, мм – приведена на 
рис. 1.3. 

На приведенной диаграмме выделяют три участка: 
1) участок ОС соответствует упругой деформации до нагрузки Рупр; 
2) участок СВ – равномерной пластической деформации от Рупр до Рmах; 
3) участок от точки В – сосредоточенной пластической деформации от 
Рmах  до Рк.
Пластическое деформирование выше Рупр идет по возрастающей нагрузке, 
так как металл в процессе деформирования упрочняется. Упрочнение металла 
при холодной пластической деформации называется наклепом. Наклеп металла 
увеличивается до момента разрыва образца, хотя растягивающая нагрузка при 
этом уменьшается от Рmах до Рк (рис. 1.3). Это объясняется появлением в образце 
местного утонения – шейки, в которой в основном сосредотачивается пластическая деформация. Несмотря на уменьшение нагрузки, растягивающие напряжения в шейке повышаются до тех пор, пока образец не разорвется.

Рис. 1.3. Напряжения в стержне, растягиваемом 
внешней силой

1.2. Свойства материалов

Разрушение материала при постоянных напряжениях σ и в условиях невысоких температур наступает при достижении напряжений, равных временному 
сопротивлению σв, МПа. Оно характеризует максимальную несущую способность материала, его прочность, предшествующую разрушению. 
Если к образцу приложить усилие Р, создающее в его сечении напряжение 
σ = σв, то он разрушится, получив при этом остаточное (необратимое) удлинение:

 
σв = Рmах / F0. 
(1.2)

Для оценки надежности детали, работающей при постоянных напряжениях, обычно используется не предел прочности, соответствующий разрушению, 
а меньшая величина – предел текучести σт.
Физический предел текучести σт определяют по диаграмме растяжения, 
когда на ней имеется площадка текучести. Однако при испытаниях на растяжение 
площадка текучести существует только у сталей с содержанием углерода до 0,1 % 
и некоторых латуней. Сплавы без площадки текучести имеют условный предел 
текучести – это напряжение, которому соответствует пластическая деформация 
0,2 % – точка D на диаграмме растяжения (рис. 1.3); его обозначают σ0,2. Выбранная пластическая деформация 0,2 % достаточно точно характеризует переход от 
упругих деформаций к пластическим, а напряжение σ0,2 несложно определить 
при испытаниях независимо от того, имеется или нет площадка текучести на диаграмме растяжения.
Повышение уровня прочности материала и, как следствие, рабочих напряжений сопровождается увеличением упругих деформаций:

 
εупр = 
упр
Е


р ,


2
2
D
d

,

2
Р
d ,

,

копра типа

, 
(1.3)

где σупр – предел упругости, МПа; Е – модуль нормальной упругости, МПа.
Пластичность – способность материала изменять свои форму и размер 
без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением δ, %, 
и относительным сужением ψ, %:

 
δ = [(lк – l0) / l0] · 100, 
(1.4)

 
ψ = [(F0 – Fк) / F0] · 100, 
(1.5)

где l0 и lк – начальная и конечная длина образца; F0 – площадь поперечного сечения 
исходного образца, мм2; Fк – площадь поперечного сечения в месте разрыва, мм2.
Допустимое напряжение, которое используют в расчетах, выбирают меньше σ0,2 (обычно в 1,5 раза) или меньше σв (в 2,4 раза).