Trdnost jekla je kompleksen atribut, ki zajema več mehanskih lastnosti, ki skupaj določajo odpornost materiala na zunanje sile in napetosti. Razumevanje zahteva ovrednotenje vrste dejavnikov, od natezne/tečne/strižne/tlačne trdnosti do okoljskih pogojev.
Kaj je trdnost jekla?
Trdnost jekla je splošen izraz, ki ga ni mogoče natančno količinsko opredeliti. Najbolje je opredeljeno na naslednji način in vključuje številne različne značilnosti mehanskih lastnosti jekla:
Trdnost jeklaje vrhunec vseh mehanskih vedenj, ki povzročijo splošno odpornost na napetosti, pritiske in energije iz okolja, preden pride do zloma ali nepopravljive deformacije.
Za več informacij o mehanskih lastnostih obiščite naš uvod vMehanske lastnosti kovin.
Vrste mehanske trdnosti jekla
V osnovi lahko trdnost jekla razdelimo na štiri različne metrike, od katerih je vsaka prelomna točka jekla pod specifično silo ali obremenitvijo, ki je nanj uporabljena. Da bi ustvarili skupno opazovanje, je treba vsako od štirih oblik moči videti ločeno in v povezavi ena z drugo.
Natezno trdnost: Sposobnost jekla, da se upre raztrganju (znana tudi kot končna natezna trdnost).
Natezna napetost:Vleče materiale v nasprotnih smereh.
Moč tečenja:Točka, na kateri se elastičnost kovine umakne plastični deformaciji.
Elastičnost:Sposobnost materiala, da se po deformacijski sili vrne nazaj v prvotno obliko.
Plastična deformacija:Točka trajne deformacije (vendar ne zloma).
Strižna trdnost:Sposobnost jekla, da se upre lomljenju ali rezanju vzdolž njegovih ravnin.
Strižna napetost:Sila, ki prihaja iz stranskih, srednjih ali nasprotnih smeri, deluje le na del kovine, ki bi jo lahko razrezala ali zlomila.
Tlačna trdnost: Sposobnost jekla, da se upre stiskanju, stiskanju ali zmanjšanju velikosti (ni tako pomembno pri ocenjevanju jeklenih pritrdilnih elementov).
Tlačna napetost:Sila, ki potiska jeklo skupaj, da ga skrajša in razširi v bočno smer.
Vse te prednosti bodo vplivale ena na drugo. Natezna trdnost vpliva na tečenje in strižno trdnost, tlačna trdnost na mejo tečenja itd. Ključnega pomena je, da se izognete njihovemu ocenjevanju v vakuumu. Ker večina drugih meritev izhaja iz natezne trdnosti, je na koncu koristno začeti tam.
Druge mehanske lastnosti, ki vplivajo na trdnost
Kovina je lahko močna, ne da bi bila zelo trda, če se upošteva njena natezna trdnost, tečenje, strižna in tlačna trdnost. Tu na trdnost jekla vplivata njegova trdota in duktilnost.
Trdota
Razmerje med trdoto in trdnostjo je zapleteno, zlasti zato, ker merita podobne stvari:
Močmeri odpornost na zunanje sile in obremenitve.
Trdotameri sposobnost odpornosti na plastično deformacijo.
Isti koncept se preizkuša v številnih preskusih trdote: koliko moči je potrebno, da pritisnemo predmet v material in pustimo trajno vdolbino? Zdi se, da se odpornost kovine na zunanjo silo povečuje z njeno trdoto, kar pomeni njeno moč. V resnici je večja trdota povezana z večjo natezno mejo in mejo tečenja.
Jeklo pa mora prenesti dodatne sile, kot je na primer pokanje. Izjemno trdo jeklo lahko postane tako krhko, da se hitro zlomi, kar označuje prag, pri katerem trdnost ni več prednost. Pravzaprav lahko prevelika trdota oslabi jeklo.
Duktilnost
Tudi to razmerje je težko kvantificirati, zato bomo začeli z definicijo:
Duktilnost:Merilo sposobnosti kovine, da se plastično deformira brez zloma.
Duktilnost se meri z dvema preskusoma:
Raztezek:Meri, kako daleč se material raztegne, preden se zlomi. Preskus označi dve točki na materialu, preden se raztegne. Ko je raztegnjen do točke preloma, se točke ponovno izmerijo in raztezek se izračuna na podlagi obeh razdalj.
Zmanjšanje površine:Meri, koliko se območje zmanjša od začetne točke do točke preloma. Preizkus meri premer materiala pred raztezanjem in po zlomu ter izračuna razliko.
Eden od načinov pogleda na nizko natezno trdnost in mejo tečenja nodularnega jekla je videti, kako malo se upira plastični deformaciji. Ker pa je težko zlomiti nekaj, kar se zlahka upogne, ima verjetno manjšo strižno trdnost. Ko se zvije, pa je prožen in se upira cepljenju.
Obdelovalnost
Obdelovalnost je stopnja, do katere je mogoče material razrezati z malo ali nič odkruškov ali poslabšanja kakovosti površine. Material, ki se slabo obdeluje, bi potreboval več sile in verjetno povzročil poškodbe, medtem ko je material z visoko obdelovalnostjo mogoče rezati preprosto in z majhnim uporom.
Zmanjšana natezna trdnost je običajno povezana z dobro obdelovalnostjo; primerjajte težavnost rezanja kita s pečeno glino. Povezava s strižno trdnostjo je enaka: material se zlahka zlomi vzdolž njegovih ravnin, če ga je mogoče strojno obdelati.
Žilavost
Natezna trdnost in duktilnost sta dve značilnosti, ki skupaj tvorita žilavost. Material velja za trdega, če ima obe lastnosti, to je, če se lahko upogne le, če je izpostavljen znatni sili, medtem ko se še vedno upira zlomu. To je še posebej koristno v primerih, ko je kovina utrujena ali poškodovana, saj duktilnost upočasni hitrost lomljenja drobnih razpok.
Natezna trdnost ima nedvomno vlogo pri žilavosti. Trdna jekla imajo pogosto tudi visoke meje tečenja, ker natezna meja in meja tečenja pogosto sodelujeta. Drug znak visoke strižne trdnosti bi bila zmožnost vzdržati zlom pod silo.
Trdnost jekla je kompleksen atribut, ki vključuje različne mehanske lastnosti, ki določajo njegovo odpornost na zunanje sile in napetosti. Pomembno je razumeti, kako deluje, da lahko ocenite njegovo potencialno učinkovitost v vaši aplikaciji;Wenqijeva inženirska podporna ekipavam pomaga upoštevati različne faktorje trdnosti, tako da lahko izberete pravi material za svoje potrebe.
