METALWORKING AND METAL PROPERTIES
An important feature of hot working is that it provides the improvement of mechanical properties of metals. Hot-working (hot-rolling or hot-forging) eliminates porosity, directionality, and segregation that are usually present in metals. Hot-worked products have better ductility and toughness than the unworked casting. During the forging of a bar, the grains of the metal become greatly elongated in the direction of flow. As a result, the toughness of the metal is greatly improved in this direction and weakened in directions transverse to the flow. Good forging makes the flow lines in the finished part oriented so as to lie in the direction of maximum stress when the part is placed in service.
The ability of a metal to resist thinning and fracture during cold-working operations plays an important role in alloy selection. In operations that involve stretching, the best alloys are those which grow stronger with strain (are strain hardening) — for example, the copper-zinc alloy, brass, used for cartridges and the aluminum-magnesium alloys in beverage cans, which exhibit greater strain hardening.
Fracture of the workpiece during forming can result from inner flaws in the metal. These flaws often consist of nonmetallic inclusions such as oxides or sulfides that are trapped in the metal during refining. Such inclusions can be avoided by proper manufacturing procedures.
The ability of different metals to undergo strain varies. The change of the shape after one forming operation is often limited by the tensile ductility of the metal. Metals such as copper and aluminum are more ductile in such operations than other metals.
Vocabulary
feature — риса, особливість
to provide — запезпечувати
improvement — покращення
property — властивість
eliminate— виключати, ліквідувати
porosity —пористіdirectional — направлений
to segregate —розділяти
casting— виливок
elongated — подовжений
to weaken — послаблювати
transverse — поперечний
flow— потік, плин
finished – відділений
thinning —витончення
fracture — руйнування
strain hardening — деформаційне зміцнення
brass — латунь
beverage — напій
can — концервна банка
to exhibit — проявляти
inner — внутрішній
|
|
|
flaws — недолік, дефекти кристалічної гратки
inclusion —включення
trapped — узв'язнений
refining—очищення
to avoid— уникати, ухилятися
to undergo—піддаватися
tensile ductility — пластичність при розтязі
General understanding:
1. What process improves the mechanical properties of metals?
2. What new properties have hot-worked products?
3. How does the forging of a bar affect the grains of the metal? What is the result of this?
4. How are the flow lines in the forged metal oriented and how does it affect the strength of the forged part?
5. What are the best strain-hardening alloys? Where can we use them?
6. What are the inner flaws in the metal?
7. Can a metal fracture because of the inner flaw?
8. What limits the change of the shape during forming operations?
Task 1 .1 . Find the following in the text:
1.важлива особливість гарячої обробки
2.покращення механічних властивостей металу
3.неороблена виливка
4.направлення максимального напруження
5. здатність чинити опір витонченню і руйнуванню
6.проявляти велике деформаційне зміцнення
7.руйнування деталі при штампуванні
8.внутрішні дефекти в металі
9.неметалічні включення
10. здатність металів піддаватися деформації
11.обмежується пластичністю металу при розтязі
Task 1 .2. Translate into English :
1. Гаряча обробка металу покращує його механічні властивості і усуває пористість і внутрішні дефекти.
1. Подовження зерен в напрямку плинності при куванні значно покращує міцність металу в цьому напрямку і зменшує його міцність при поперечному.
|
|
|
2. Хороше прокування орієнтує лінії плинності в напрямку максимального напруження.
3. Деформаційне зміцнення металу при холодній обробці дуже важливе для одержання металів з покращеними властивостями.
4. Внутрішні дефекти металу - це неметалічні включення типу окислів чи сульфідів.
5. Зміна форми при штампуванні металічних деталей обмежується пластичністю металу при розтязі.
UNIT 7
EXTERNAL FORCES
Materials Science and Technology is the study of materials and how they can be fabricated to meet the needs of modern technology. Using the laboratory techniques and knowledge of physics, chemistry, and metallurgy, scientists are finding new ways of using metals, plastics and other materials.
Engineers must know how materials respond to external forces, such as tension, compression, torsion, bending, and shear. All materials respond to these forces by elastic deformation. That is, the materials return their original size and form when the external force disappears. The materials may also have permanent deformation or they may fracture. The results of external forces are creep and fatigue.
Compression is a pressure causing a decrease in volume. When a material is subjected to a bending, shearing, or torsion (twisting) force, both tensile and compressive forces are simultaneously at work. When a metal bar is bent, one side of it is stretched and subjected to a tensional force, and the other side is compressed.
Tension is a pulling force; for example, the force in a cable holding a weight. Under tension, a material usually stretches, returning to its original length if the force does not exceed the material's elastic limit. Under larger tensions, the material does not return completely to its original condition, and under greater forces the material ruptures.
|
|
|
Fatigue is the growth of cracks under stress. It occurs when a mechanical part is subjected to a repeated or cyclic stress, such as vibration. Even when the maximum stress never exceeds the elastic limit, failure of the material can occur even after a short time. No deformation is seen during fatigue, but small localized cracks develop and propagate through the material until the remaining cross-sectional area cannot support the maximum stress of the cyclic force. Knowledge of tensile stress, elastic limits, and the resistance of materials to creep and fatigue are of basic importance in engineering.
Creep is a slow permanent deformation that results from a steady force acting on a material. Materials at high temperatures usually suffer from this deformation. The gradual loosening of bolts and the deformation of components of machines and engines are all the examples of creep. In many cases the slow deformation stops because deformation eliminates the force causing the creep. Creep extended over a long time finally leads to the rupture of the material.
Add to your active vocabulary:
bar — брусок
completely — повністю, цілком
compression — стиск
creep — повзучість
cross-sectional area — площа поперечногоперетину
cyclic stress — циклічне напруження
decrease — зменшення
elastic deformation — пружна деформація
elastic limit — межа пружності
exceed — перевищувати
еxternal forces — зовнішні сили
fatigue — стомленість металу
fracture — перелом, злам
loosen — послаблювати
permanent deformation — постійна деформація
remaining — залишений
shear — зріз
simultaneously — одночасно
to stretch — розтягувати
technique — методи
tension — напруження
|
|
|
to propagate — поширюватися
to bend — згинати
to extend — розшируватися, продовжуватися
to meet the needs — відвовідати вимогам
to occur — відбуватися
to respond — відповідати, реагувати
to suffer — страждати
torsion — кручення
twisting — закручення, згин
volume — об'єм,кількість
rupture — розрив
General understanding:
1. What are the external forces causing the elastic deformation of materials? Describe those forces that change the form and size of materials.
2. What are the results of external forces?
3. What kinds of deformation are the combinations of tension and compression?
4. What is the result of tension? What happens if the elastic limit of material is exceeded under tension?
5. What do we call fatigue? When does it occur? What are the results of fatigue?
6. What do we call creep? When does this type of permanent deformation take place? What are the results of creep?
Task 8 .1. Find the following in the text:
1. відповідати вимогам сучасної технологии
2. використовуючи лабораторні методи
3. нові способи використання металів
4. стиск, розтяг, згин, кручення, зріз
5. повертати початковий розмір і форму
6. зовнішня сила
7. постійна деформація
8. зменшення об'єму
9. розтягуючі і стискуючі сили
10. перевищувати межу пружності матеріала
11. повторюючі циклічні напруження
12. руйнування матеріала
13. розвиток і поширення дрібних тріщин
14. опір матеріалів повзучості і стомленості
Task 3.2. Translate into English the following sentences:
1. Пружна деформація – це реакція всіх матеріалів на зовнішні сили, такі, як розтяг, стиск, згин і зріз.
2. Стомленість і повзучість матеріалів є результатом зовнішніх сил.
3. Зовнішні сили визивають постійну деформацію і руйнування матеріала.
4. Розтягуючі і стискуючі сили працюють одночасно, коли ми згинаємо чи зкручуємо матеріал.
5. Розтяг матеріала вище межі його пружності дає постійну деформацію чи руйнування.
6. Коли деталь працює довгий час під циклічними напруженнями в ній з'являються невеликі тріщини, які ростуть із-за стомленості металу.
7. Повзучість – це повільна зміна розміру деталі під напруженням.
UNIT 8
MECHANICAL PROPERTIES OF MATERIALS
Density (specific weight) is the amount of mass in a unit volume. It is measured in kilograms per cubic metre. The density of water is 1000 kg/ m3 but most materials have a higher density and sink in water. Aluminium alloys, with typical densities around 2800 kg/ m3 are considerably less dense than steels, which have typical densities around 7800 kg/ m3. Density is important in any application where the material must not be heavy.
Stiffness (rigidity) is a measure of the resistance to deformation such as stretching or bending. The Young modulus is a measure of the resistance to simple stretching or compression. It is the ratio of the applied force per unit area (stress) to the fractional elastic deformation (strain). Stiffness is important when a rigid structure is to be made.
Strength is the force per unit area (stress) that a material can support without failing. The units are the same as those of stiffness, MN/m2, but in this case the deformation is irreversible. The yield strength is the stress at which a material first deforms plastically. For a metal the yield strength may be less than the fracture strength, which is the stress at which it breaks. Many materials have a higher strength in compression than in tension.
Ductility is the ability of a material to deform without breaking. One of the great advantages of metals is their ability to be formed into the shape that is needed, such as car body parts. Materials that are not ductile are brittle. Ductile materials can absorb energy by deformation but brittle materials cannot.
Toughness is the resistance of a material to breaking when there is a crack in it. For a material of given toughness, the stress at which it will fail is inversely proportional to the square root of the size of the largest defect present. Toughness is different from strength: the toughest steels, for example, are different from the ones with highest tensile strength. Brittle materials have low toughness: glass can be broken along a chosen line by first scratching it with a diamond. Composites can be designed to have considerably greater toughness than their constituent materials. The example of a very tough composite is fiberglass that is very flexible and strong.
Creep resistance is the resistance to a gradual permanent change of shape, and it becomes especially important at higher temperatures. A successful research has been made in materials for machine parts that operate at high temperatures and under high tensile forces without gradually extending, for example the parts of plane engines.
Vocabulary
ability — здатність
absorb — поглинати
amount — кількість
application — застосування
brittle — крихкий
car body — кузов автомобіля
constituent — компонент
crack —тріщина
creep resistance — стійкість до повзучості
definition — визначенння
density — густина
ductility —ковкість, еластичність
failure — пошкодження
gradual — поступовий
permanent — постійний
rigid — жорсткий
to sink — тонути
square root — квадратний корінь
stiffness — жорсткість
strain — навантаження, напруження
strength — міцність
stress — тиск,напруження
tensile strength — міцність на розрив
toughness — стійкість, міцність
yield strength — міцність плиності
Young modulus — модуль Юнга
General understanding:
1. What is the density of a material?
2. What are the units of density? Where low density is needed?
3. What are the densities of water, aluminium and steel?
4. A measure of what properties is stiffness? When stiffness is important?
5. What is Young modulus?
6. What is strength?
7. What is yield strength? Why fracture strength is always greater than yield strength?
8. What is ductility? Give the examples of ductile materials. Give the examples of brittle materials.
9. What is toughness?
10. What properties of steel are necessary for the manufacturing of: a) springs, b) car body parts, c) bolts and nuts, d) cutting tools?
11. Where is aluminium mostly used because of its light weight?
Task 9.1. Find the following words and word combinations in the text:
1. кількість маси в одиниці об'єму
2. кілограм на кубічний метр
3. міра опору деформації
4. відношенння прикладеної сили на одиницю площі до часткової пружної деформації
5. жорстка конструкція
6. міцність на стиск
7. здатність матеріала деформуватися не руйнуючись
8. поглинати енергію шляхом деформації
9. обернено пропорційно квадрату розміру дефекта
10. поступова зміна форми
11. підвищення температури
12. високі розтягуючі зусилля
Task 3.4. Translate into English the following:
1. Густина вимірюється в кілограмах на кубічний метр.
2. Більшість матеріалів мають більш високу густину, ніж вода і тонуть в воді.
3. Густина матеріала дуже важлива, особливо в авіації.
4. Модуль Юнга - відношення прикладеної сили до пружної деформації данного матеріала.
5. Чим більш жорсткий метал, тим менш він деформується під навантаженням.
6. Коли метал розтягують, він спочатку тече, тобто пластично деформується.
7. Свинець, мідь, алюміній і золото – самі ковкі метали.
8. Опір повзучості є дуже важливою властивістю матеріалів, які використовуються в авіаційних моторах.
UNIT 9
PHYSICAL PROPERTIES OF METALS AND ALLOYS
The temperature at which a metal melts, is called the melting point, the metals of lower melting points are generally the soft metals and those of high melting the hard metals. The boiling point of a substance depends on the surrounding pressure. The term "boiling point" refers to the temperature at which the metal boils under normal atmospheric pressure.
The electrical conductivity of a substance is the electrical conducting power of a unit length per unit of cross-sectional area. The electrical resistance of metals or alloys is increased by decreasing the size of the crystals and, therefore, increasing the number of crystal boundaries. In general, all metals increase in resistivity with increase in impurities. The resistivity of metals is also increased in most cases by an increase in temperature.
Heat conductivity is measured as the heat-conducting ability of a unit length or thickness of a substance per unit of cross-sectional area.
Magnetism is measured as the magnetic force exerted by a unit volume of a substance under standard magnetising force. Iron, cobalt and nickel are the only metals possessing considerable magnetism at room temperature, and they become non-magnetic when heated to a certain temperature. Strong permanent magnets have been made chiefly of one of several compositions of steel, but in recent years a number of magnet alloys of much greater magnetism, able to exert forces many times their own weights, have been developed.
Porosity, the quality of containing pores is lack of denseness. Density, on the other hand, denotes weight per unit of volume. Some heavy metals, like grey cast iron, are porous enough to leak under heavy hydraulic pressures, whereas some lightweight metals, like aluminium, are dense and compact. Most metals expand on heating and contract on cooling.
Most of the metals are silvery white or grey in colour. Copper is the only red metal, and gold the only yellow one, although a number of copper-base alloys are also yellow. All solid metals have metallic lustre, although the true colour and lustre of many metals are often obscured by a coating of oxide - which may be white, grey, red, brown, bluish, or black.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 1750; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!