Mekaniske egenskaper til metalliske materialer refererer til de forskjellige egenskapene som vises under påvirkning av ytre krefter, som bestemmer egnetheten og holdbarheten til materialene i forskjellige miljøer. Følgende er hovedindikatorene for mekaniske egenskaper til metalliske materialer:
1. Styrke og flytestyrke
Styrke er evnen til et metallisk materiale til å motstå virkningen av en ytre kraft (belastning) og unngå overdreven plastisk deformasjon eller brudd. Det er den mest grunnleggende og en av de viktigste indikatorene på de mekaniske egenskapene til metallmaterialer. Styrke kan deles inn i ulike typer, inkludert strekkstyrke, trykkfasthet, bøyestyrke og skjærstyrke, blant disse er strekkfastheten den mest brukte.
- Strekkstyrke (σb eller Rm): refererer til den maksimale spenningsverdien som et materiale tåler under strekk, dvs. den maksimale spenningen som kan oppnås før det trekkes av. Det gjenspeiler materialets evne til å motstå brudd, symbolisert som Rm eller σb, og enheten er MPa (megapascal). Strekkfasthet er en viktig parameter for å evaluere et materiales seighet og plastiske deformasjonsevne.
- Flytestyrke (σs eller ReL, Rp0.2): refererer til materialet i strekkprosessen, når spenningen når en viss kritisk verdi, selv om spenningen ikke lenger økes, vil materialet fortsette å gjennomgå betydelig plastisk deformasjon av spenningsverdien. For materialer med åpenbare flytefenomener er flytegrensen flytegrensen for spenning; for materialer uten åpenbare flyte-fenomener, er det vanligvis fastsatt å produsere 0,2 % gjenværende deformasjon av spenningsverdien som dens flytegrense, kjent som betingelsen for flytegrense. Flytestyrke er begynnelsen på plastisk deformasjon av materialet er et viktig symbol, men også den strukturelle utformingen av de vanligste styrkeindikatorene.
2. plastisitet og forlengelse
Plastisitet refererer til evnen til et metallisk materiale til å produsere betydelig plastisk deformasjon uten brudd når det utsettes for ytre krefter. Et materiale med god plastisitet kan absorbere store mengder energi gjennom plastisk deformasjon, og dermed forbedre dets evne til å motstå slag og tretthet.
- Forlengelse (δ): Prosentandelen av den totale forlengelsen av et materiale etter strekkbrudd i forhold til den opprinnelige markerte lengden. Det er en viktig indikator på plastisiteten til et materiale. Engineering vanligvis δ Større enn eller lik 5 % av materialet kalles plastmaterialer, som bløtt stål, aluminium, kobber, etc.; og δ Mindre enn eller lik 5% av materialet kalles sprø materialer, som støpejern, glass, keramikk, etc.
- Seksjonskrymping (ψ): refererer til prosentandelen av det maksimalt reduserte arealet av seksjonen til det opprinnelige bruddområdet til materialet etter strekkbrudd. Det er også en viktig indeks for å måle plastisiteten til materialet. Sammen med forlengelsen kan den utførlig evaluere materialets plastiske deformasjonsevne.
3. Hardhet
Hardhet er et materiales evne til å motstå andre hardere gjenstander presset inn i overflaten. Det er en indikator på graden av hardhet og mykhet til materialet, og er også en viktig parameter som gjenspeiler slitestyrken og skjæreytelsen til materialet.
- Brinell-hardhet (HBS, HBW) og Rockwell-hardhet (HRA, HRB, HRC): er to vanlige metoder for hardhetstesting. Brinell-hardhet kan brukes på mykere materialer, mens Rockwell-hardhet kan brukes på hardere materialer. Hardhetstesten kan brukes ikke bare til å evaluere materialets mekaniske egenskaper, men også for å kontrollere kvaliteten på materialets overflatelag, for eksempel avkarbonisering og karburisering.
4. Slagfasthet
Slagseighet er et materiales evne til å motstå støtbelastninger. Det er en viktig indikator på bruddmotstanden til materialer under dynamisk belastning.
- Verdi for støtseighet (Ak): vanligvis i joule / kvadratcentimeter (J / cm²) som en enhet, som indikerer materialets evne til å absorbere energi under påvirkning av støtbelastning. Et materiale med god støtseighet har høy motstand mot støtbrudd og er egnet for bruksområder der støtbelastninger må påføres.
5. Elastisitetsmodul
Elastisitetsmodulen er forholdet mellom spenning og tøyning under den elastiske deformasjonsfasen til et materiale. Det er et viktig mål på stivheten til et materiale.
- Elastisitetsmodul (E): vanligvis uttrykt i Pascal (Pa) eller Gigapascal (GPa). For vanlige metalliske materialer, som stål, er elastisitetsmodulen typisk mellom 200-210 GPa. Materialer med høy elastisitetsmodul har også høy stivhet og høy motstand mot elastisk deformasjon.
6. Bruddfasthet
Bruddfasthet er et materiales evne til å motstå sprekkforlengelse når det inneholder sprekker. Det er en viktig indikator på et materiales motstand mot sprøbrudd.
- Bruddfasthet (KIC): indikerer spenningsintensitetsfaktoren til materialet under plane strekkforhold, når sprekken begynner å utvide seg. Materialer med høy bruddseighet har også sterk motstand mot sprø brudd og er egnet for bruksområder som krever høye påkjenninger eller miljøer med lav temperatur.
7. Tretthetsstyrke
Tretthetsstyrke er et materiales evne til å motstå tretthetsskader under vekslende belastninger. Det er en viktig indikator på den langsiktige-levetiden til et materiale.
- Tretthetsgrense (σ-1): angir den maksimale spenningsverdien til et materiale under uendelige tider med vekslende belastning uten tretthetsskader. Materialer med høy utmattelsesstyrke har også lang lang levetid og egner seg til anledninger hvor de trenger å tåle vekslende belastninger.
Indikatorer for mekaniske egenskaper for metallmaterialer inkluderer styrke, plastisitet, hardhet, slagfasthet, elastisitetsmodul, bruddseighet og utmattelsesstyrke. Disse indikatorene bestemmer sammen anvendeligheten og holdbarheten til metallmaterialer i forskjellige miljøer. I praktiske applikasjoner er det nødvendig å velge passende metallmaterialer i henhold til de spesifikke kravene til bruk, for å oppnå best produktkvalitet og brukseffekt.
