Список 14 различных механических свойств материалов

Что такое свойства материалов?

Свойство материала — интенсивное свойство некоторого материала, т. е. физическое свойство, не зависящее от количества материала. Эти количественные характеристики можно использовать в качестве показателя, с помощью которого можно сравнивать преимущества одного материала по сравнению с другим, тем самым помогая в выборе материалов.

Свойство может быть константой или функцией одной или нескольких независимых переменных, таких как температура. Свойства материалов часто в некоторой степени различаются в зависимости от направления в материале, в котором они измеряются. Это состояние называется анизотропией.

Свойства материалов, относящиеся к различным физическим явлениям, часто ведут себя линейно (или примерно так) в заданном рабочем диапазоне. Моделирование их как линейных функций может значительно упростить дифференциальные определяющие уравнения, которые используются для описания свойства.

Уравнения, описывающие соответствующие свойства материалов, часто используются для прогнозирования свойств системы.

Свойства измеряются стандартизированными методами испытаний. Многие такие методы были задокументированы соответствующими сообществами пользователей и опубликованы в Интернете; см. ASTM International.

Список механических свойств материалов

Описание некоторых общих механических и физических свойств предоставит информацию, которую разработчики продукта могут учитывать при выборе материалов для конкретного применения.

• Проводимость
• Коррозионная стойкость
• Плотность
• Пластичность/податливость
• Эластичность/жесткость
• Прочность на излом
• Твердость
• Пластичность
• Сила, Усталость
• Прочность, сдвиг
• Прочность, растяжение
• Прочность, доходность
• Прочность
• Износостойкость

Расширение этих определений:

1. проводимость

Теплопроводность – это мера количества тепла, проходящего через материал. Измеряется как один градус в единицу времени, на единицу площади поперечного сечения, на единицу длины. Материалы с низкой теплопроводностью могут использоваться в качестве изоляторов, а материалы с высокой теплопроводностью — в качестве теплоотводов.

Металлы, обладающие высокой теплопроводностью, могут быть использованы в таких устройствах, как теплообменники или холодильная техника. Материалы с низкой теплопроводностью могут использоваться в высокотемпературных приложениях, но часто высокотемпературные компоненты требуют высокой теплопроводности, поэтому важно понимать окружающую среду.

Электропроводность аналогична, измеряя количество электричества, которое передается через материал известного поперечного сечения и длины.

2. Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость описывает способность материала предотвращать естественное химическое или электрохимическое воздействие атмосферы, влаги или других факторов. Коррозия принимает различные формы, включая точечную коррозию, гальваническую реакцию, коррозию под напряжением, расслоение, межкристаллитную коррозию и другие формы (многие из которых будут обсуждаться в других выпусках информационного бюллетеня).

Коррозионная стойкость может быть выражена как максимальная глубина в милах, на которую может проникнуть коррозия за один год; он основан на линейной экстраполяции проникновения, происходящего в течение срока службы данного теста или услуги.

Некоторые материалы обладают внутренней коррозионной стойкостью, в то время как другие выигрывают от добавления гальванического покрытия или покрытий. Многие металлы, принадлежащие к семействам устойчивых к коррозии, не полностью защищены от нее и по-прежнему подвержены особым условиям окружающей среды, в которых они работают.

3. Плотность

Плотность, часто выражаемая в фунтах на кубический дюйм или граммах на кубический сантиметр и т. д., описывает массу сплава на единицу объема. Плотность сплава определяет, сколько будет весить компонент определенного размера.

Этот фактор важен в таких приложениях, как аэрокосмическая или автомобильная, где важен вес. Инженеры, ищущие компоненты с меньшим весом, могут искать сплавы с меньшей плотностью, но тогда они должны учитывать соотношение прочности и веса.

Материал с более высокой плотностью, такой как сталь, может быть выбран, например, если он обеспечивает более высокую прочность, чем материал с более низкой плотностью. Такую деталь можно сделать тоньше, чтобы меньше материала могло компенсировать более высокую плотность.

4. Пластичность/податливость

Пластичность — это способность материала пластически деформироваться (то есть растягиваться) без разрушения и сохранять новую форму при снятии нагрузки. Думайте об этом как о возможности растянуть данный металл в проволоку.

Пластичность часто измеряют с помощью испытания на растяжение в процентах от удлинения или уменьшения площади поперечного сечения образца перед разрушением. Испытание на растяжение также можно использовать для определения модуля Юнга или модуля упругости, важного соотношения напряжения/деформации, используемого во многих проектных расчетах.

Тенденция материала сопротивляться растрескиванию или разрушению под нагрузкой делает пластичные материалы подходящими для других процессов металлообработки, включая прокатку или волочение. Некоторые другие процессы, такие как холодная обработка, делают металл менее пластичным.

Ковкость, физическое свойство, описывает способность металла формироваться без разрушения. Давление или сжимающее напряжение используется для прессования или раскатывания материала в более тонкие листы. Материал с высокой пластичностью сможет выдержать более высокое давление без разрушения.

5. Эластичность, жесткость

Эластичность описывает тенденцию материала возвращаться к своим первоначальным размерам и форме при устранении искажающей силы. В отличие от материалов, обладающих пластичностью (где изменение формы необратимо), эластичный материал возвращается к своей прежней конфигурации после снятия напряжения.

Жесткость металла часто измеряется модулем Юнга, который сравнивает взаимосвязь между напряжением (приложенной силой) и деформацией (результирующей деформацией). Чем выше модуль — это означает, что большее напряжение приводит к пропорционально меньшей деформации, тем жестче материал.

Стекло может быть примером жесткого/высокомодульного материала, а резина – материала с низкой жесткостью/низким модулем. Это важное конструктивное соображение для приложений, где требуется жесткость под нагрузкой.

6. Прочность на излом

Ударопрочность – это мера способности материала противостоять удару. Влияние удара на столкновение, которое происходит в течение короткого периода времени, обычно больше, чем влияние более слабой силы, оказываемой в течение более длительного периода времени.

Таким образом, рассмотрение ударопрочности должно быть включено, когда приложение включает повышенный риск удара. Некоторые металлы могут приемлемо работать при статической нагрузке, но разрушаться при динамических нагрузках или при столкновении. В лаборатории воздействие часто измеряется с помощью стандартного теста Шарпи, когда утяжеленный маятник ударяет по образцу, расположенному напротив V-образного надреза.

7. Твердость

Твердость определяется как способность материала сопротивляться постоянному вдавливанию (то есть пластической деформации). Как правило, чем тверже материал, тем лучше он сопротивляется износу или деформации. Таким образом, термин твердость также относится к локальной поверхностной жесткости материала или его устойчивости к царапанию, истиранию или порезу.

Твердость измеряется с помощью таких методов, как Бринелля, Роквелла и Виккерса, которые измеряют глубину и площадь впадины более твердым материалом, включая стальной шарик, алмаз или другой индентор.

8. Пластичность

Пластичность, обратная эластичности, описывает тенденцию определенного твердого материала сохранять свою новую форму под воздействием формообразующих сил. Это качество, которое позволяет изгибать материалы или придавать им постоянную новую форму. Материалы переходят от эластичного поведения к пластичному в пределе текучести.

9. Сила — Усталость

Усталость может привести к разрушению при повторяющихся или меняющихся нагрузках (например, при нагрузке или разгрузке), максимальное значение которых меньше предела прочности материала на растяжение. Более высокие напряжения ускорят время до отказа, и наоборот, поэтому существует связь между напряжением и циклами до отказа.

Таким образом, предел усталости относится к максимальному напряжению, которое может выдержать металл (переменная величина) за заданное количество циклов.

И наоборот, мера усталостной долговечности удерживает нагрузку фиксированной и измеряет, сколько циклов нагрузки материал может выдержать до разрушения. Усталостная прочность является важным фактором при проектировании компонентов, подвергающихся повторяющимся нагрузкам.

10. Прочность — сдвиг

Прочность на сдвиг учитывается в таких приложениях, как болты или балки, где важно направление, а также величина напряжения. Сдвиг возникает, когда направленные силы заставляют внутреннюю структуру металла скользить относительно самой себя на гранулярном уровне.

11. Прочность — растяжение

Одним из наиболее распространенных показателей свойств металлов является предел прочности при растяжении. Прочность на растяжение относится к величине нагрузки, которую секция металла может выдержать, прежде чем она сломается. При лабораторных испытаниях металл удлиняется, но возвращается к своей первоначальной форме через область упругой деформации.

Когда он достигает точки постоянной или пластической деформации (измеряемой как предел текучести), он сохраняет удлиненную форму даже при снятии нагрузки. В точке растяжения нагрузка приводит к окончательному разрушению металла.

Эта мера помогает отличить хрупкие материалы от более пластичных. Прочность на растяжение или предел прочности при растяжении измеряется в ньютонах на квадратный миллиметр (мегапаскалях или МПа) или фунтах на квадратный дюйм.

12. Сила — доходность

Аналогичный по концепции и измерению предел прочности при растяжении, предел текучести описывает точку, после которой материал под нагрузкой больше не вернется в исходное положение или форму. Деформация переходит от упругой к пластической.

Конструктивные расчеты включают предел текучести, чтобы понять пределы размерной целостности под нагрузкой. Как и предел прочности при растяжении, предел текучести измеряется в ньютонах на квадратный миллиметр (мегапаскалях или МПа) или фунтах на квадратный дюйм.

13. Прочность

Измеряемая с помощью теста на удар по Шарпи, аналогичного сопротивлению удару, ударная вязкость представляет собой способность материала поглощать удары без разрушения при заданной температуре. Поскольку ударопрочность часто ниже при низких температурах, материалы могут стать более хрупкими.

Значения Шарпи обычно назначаются для ферросплавов, где в приложении существуют возможности низких температур (например, морские нефтяные платформы, нефтепроводы и т. д.) или где рассматривается мгновенная нагрузка (например, баллистическая защита в военных или авиационных приложениях). /Р>

14. Износостойкость

Износостойкость — это мера способности материала выдерживать воздействие трения двух материалов друг о друга. Это может принимать различные формы, включая прилипание, истирание, царапины, выемки, истирание и другие.

Когда материалы имеют разную твердость, более мягкий металл может начать проявлять эффекты первым, и управление этим может быть частью конструкции. Даже прокатка может вызвать истирание из-за присутствия посторонних материалов. Износостойкость можно измерить как величину потери массы за заданное количество циклов истирания при заданной нагрузке.

Другие механические свойства

• Хрупкость: Способность материала ломаться или разрушаться без значительной деформации под нагрузкой; противоположность пластичности, примеры:стекло, бетон, чугун, керамика и т.д.
• Модуль объемного сжатия: Отношение давления к объемному сжатию (ГПа) или отношение бесконечно малого увеличения давления к результирующему относительному уменьшению объема
• Коэффициент реституции: Отношение конечной к начальной относительной скорости между двумя объектами после их столкновения. Диапазон:0–1, 1 – идеально упругое столкновение.
• Прочность на сжатие: Максимальное напряжение, которое материал может выдержать до разрушения при сжатии (МПа)
• Ползучесть: Медленная и постепенная деформация объекта во времени. Если s в материале превышает предел текучести, деформация, вызванная приложением нагрузки, не исчезает полностью при снятии нагрузки. Пластическая деформация, вызываемая материалом, известна как ползучесть. При высоких температурах деформации из-за ползучести весьма значительны.
• Срок службы: Способность противостоять износу, давлению или повреждению; износостойкий
• Предел усталости: Максимальное напряжение, которое материал может выдержать при многократном нагружении (МПа)
• Гибкость: Способность объекта изгибаться или деформироваться в ответ на приложенную силу; податливость; дополняет жесткость
• Модуль изгиба
• Прочность на изгиб: Максимальное напряжение изгиба, которое материал может выдержать до разрушения (МПа)
• Коэффициент трения: Величина силы, перпендикулярной поверхности, которая преобразуется в силу сопротивления относительному перемещению контактирующих поверхностей между парой материалов.
• Массовая диффузия: Способность одного вещества диффундировать через другое
• Коэффициент Пуассона: Отношение поперечной деформации к осевой деформации (без единиц)
• Устойчивость: Способность материала поглощать энергию при упругой деформации (МПа); сочетание прочности и эластичности
• Скольжение: Склонность частиц материала к пластической деформации из-за движения дислокаций внутри материала. Обычно встречается в кристаллах.
• Конкретный модуль: Модуль на единицу объема (МПа/м^3)
• Удельная сила: Прочность на единицу плотности (Нм/кг)
• Удельный вес: Вес на единицу объема (Н/м^3)
• Жесткость: Способность объекта сопротивляться деформации в ответ на приложенную силу; жесткость; дополняет гибкость
• Шероховатость поверхности: Отклонения направления вектора нормали реальной поверхности от ее идеальной формы
• Прочность на растяжение: Максимальное растягивающее напряжение, которое материал может выдержать до разрушения (МПа)
• Вязкость: Сопротивление жидкости постепенной деформации под действием напряжения растяжения или сдвига; толщина
• Модуль Юнга: Отношение линейного напряжения к линейной деформации (МПа)

Акустические свойства

• Акустическое поглощение
• Скорость звука
• Отражение звука
• Передача звука
• Эластичность третьего порядка (акустоупругий эффект)

Атомарные свойства

• Атомная масса: Применяется ко всем элементам. Средняя масса атомов элемента, измеренная в атомной единице массы.
• Атомный номер: Применяется только к чистым элементам
• Атомный вес: Применяется к отдельным изотопам или определенным смесям изотопов данного элемента.

Химические свойства

• Коррозионная стойкость
• Гигроскопия
• рН
• Реактивность
• Удельная площадь внутренней поверхности
• Поверхностная энергия
• Поверхностное натяжение

Электрические свойства

• Емкость
• Диэлектрическая проницаемость
• Диэлектрическая прочность
• Удельное электрическое сопротивление и проводимость
• Чувствительность к электричеству
• Электрокалорический коэффициент
• Электрострикция
• Магнитоэлектрическая поляризуемость
• Коэффициент Нернста (термоэлектрический эффект)
• Разрешение
• Пьезоэлектрические константы
• Пироэлектричество
• Коэффициент Зеебека

Магнитные свойства

• Температура Кюри
• Диамагнетизм
• Коэффициент Холла
• Гистерезис
• Магнитострикция
• Магнитокалорический коэффициент
• Магнитотермоэлектрическая мощность (коэффициент магнито-зеебековского эффекта)
• Магнитосопротивление
• Проницаемость
• Пьезомагнетизм
• Пиромагнитный коэффициент
• Эффект спинового зала

Производственные свойства

• Отливка:насколько легко можно получить качественный отлив из материала.
• Рейтинг обрабатываемости
• Скорости обработки и подачи

Оптические свойства

• Поглощение:насколько сильно химическое вещество ослабляет свет.
• Двулучепреломление
• Цвет
• Электрооптический эффект
• Яркость
• Оптическая активность
• Фотоупругость
• Светочувствительность
• Отражательная способность
• Показатель преломления
• Рассеивание
• Пропускание

Радиологические свойства

• Нейтронное сечение
• Конкретное действие
• Половина жизни

Тепловые свойства

• Двоичная фазовая диаграмма
• Точка кипения
• Коэффициент теплового расширения
• Критическая температура
• Кюри точка
• Температура перехода от вязкого к хрупкому
• Излучательная способность
• Эвтектическая точка
• Воспламеняемость
• Точка воспламенения
• Температура стеклования
• Теплота парообразования
• Температура инверсии
• Точка плавления
• Теплопроводность
• Температуропроводность
• Тепловое расширение
• Тройная точка
• Давление пара
• Удельная теплоемкость

Часто задаваемые вопросы

Каковы 7 свойств материалов?

Физические свойства материалов:

• Плотность.
• Точка плавления.
• Теплопроводность.
• Электропроводность (удельное сопротивление)
• Тепловое расширение.
• Коррозионная стойкость.

Какие свойства материалов объяснить на примерах?

Физические свойства относятся к свойствам, которые можно наблюдать или измерять без изменения состава материала. Примеры включают цвет, твердость и запах, а также точки замерзания, плавления и кипения. Химические свойства обнаруживаются путем наблюдения за химическими реакциями.

Каковы три свойства материалов?

Четырьмя свойствами материала являются масса, ударная вязкость, твердость и ковкость. Материалы встречаются в природе по своей компактности. Материалы подразделяются на три основных состояния, в которых они присутствуют:твердое, жидкое и газообразное.

Каковы 10 свойств материалов?

Описание некоторых общих механических и физических свойств предоставит информацию, которую разработчики продукта могут учитывать при выборе материалов для конкретного применения.

• Проводимость.
• Коррозионная стойкость.
• Плотность.
• Пластичность/податливость.
• Эластичность/жесткость.
• Прочность на излом.
• Твердость.
• Пластичность.

Какие существуют 4 типа материалов?

Материалы обычно делятся на четыре основные группы:металлы, полимеры, керамика и композиты.

Какое свойство является общим для всех материалов?

Общие механические свойства, которые рассматриваются в широком спектре материалов, включают жесткость, ударную вязкость, прочность, пластичность, твердость и ударопрочность. Механические свойства материалов непостоянны; они постоянно меняются при воздействии различных условий, таких как тепло или скорость загрузки.

Каковы два основных свойства материалов?

Важными свойствами материала являются:

• Физические свойства:блеск, цвет, размер и форма, плотность, эластичность и теплопроводность, а также температура плавления.
• Химические свойства:химический состав, структура и т. д.
• Механические свойства.

Что такое свойство с точки зрения материалов?

В науке свойство — это все, что описывает материал или вещество. Это особенность этого материала. Например, насколько твердый материал, его цвет или форма. Эластичность — это свойство резины; другими словами:резина эластична.

Какие материалы классифицируют, напишите любые два свойства материалов?

Материал - это материя, из которой состоит предмет. Это относительно широкий термин, требующий определения. Они классифицируются в зависимости от их свойств. Они обладают такими свойствами, как твердость, прочность, жесткость, теплопроводность, теплоемкость, проницаемость, магнетизм и т. д.

Каковы пять свойств металлических материалов?

Металлы блестящие, ковкие, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество.

Что такое структурные свойства материалов?

Конструкционные материалы – это те, которые несут нагрузку. Ключевые свойства материалов по отношению к несущей нагрузке:модуль упругости, предел текучести, предел прочности при растяжении, твердость, пластичность, вязкость разрушения, усталость и сопротивление ползучести.

Что я знаю о материалах?

Материал – это вещество или смесь веществ, из которых состоит объект. Материалы могут быть чистыми или нечистыми, живой или неживой материей. Материалы можно классифицировать на основе их физических и химических свойств, геологического происхождения или биологической функции.

Как свойства материалов связаны с их использованием?

Что есть разница между предметом и материалом (материалами), из которого он сделан. Что разные материалы имеют разные свойства. Что свойства материала определяют его пригодность для конкретного использования. Определения ключевых свойств, например. впитывающая способность и гибкость.

Каковы свойства сортировки материалов по группам?

Объекты группируются на основе таких свойств, как блеск, твердость/мягкость, прозрачность, растворимость, плавучесть, притяжение к магниту, теплопроводность и электропроводность. Материалы можно разделить на блестящие и неблестящие на основе блеска/блеска, которым они обладают.

На какие пять основных свойств мы классифицируем материал?

Пять свойств, на основе которых мы можем классифицировать материалы:

• Внешний вид материалов.
• Твердость и мягкость материалов.
• Растворимость.
• Прозрачность, полупрозрачность и непрозрачность.
• Вес материалов на воде.

Как вы классифицируете материалы на основе их свойств?

Твердые материалы удобно сгруппированы по трем основным категориям:металлы, керамика и полимеры. Эта схема основана главным образом на химическом составе и атомной структуре, и большинство материалов попадают в ту или иную отдельную группу, хотя есть и промежуточные звенья.

Что такое функциональные свойства материалов?

Функциональные материалы — это те, которые обладают желаемыми электронными, магнитными, оптическими и пьезоэлектрическими свойствами для таких приложений, как сбор и хранение энергии, а также устройства памяти и связи.

Каковы свойства объектов?

Основные свойства объекта — это те элементы, которые идентифицируются его именем, состоящим из четырех частей (имя, тип, экземпляр и версия), а также включают владельца, статус, платформу и выпуск.

Как вы объясняете ребенку материалы?

Материал – это любое вещество, имеющее имя. Например:мел, бумага, дерево, железо, воздух, вода, глина, пластмасса, резина, камень, кожа, воск. Все состоит из материалов. Когда мы хотим что-то сделать, нам нужно выбрать лучший материал для работы.

Какие материалы относятся к классу 6?

Дерево и бумага не блестящие материалы. Стекло и железо — блестящие материалы. Стекло прозрачно, бумага полупрозрачна, а дерево и железо непрозрачны. Дерево и железо — твердые материалы, а бумага и стекло — мягкие материалы.

Какие свойства материала обладают способностью проводить электричество?

Металлы, как правило, очень хорошие проводники, то есть они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами.

Какова функция материала?

Это так же важно, как производство, проектирование и финансы. Поставка материалов надлежащего качества имеет важное значение для производства стандартной продукции. Предотвращение потерь материала помогает контролировать себестоимость продукции. Управление материальными потоками необходимо для решения любых задач.