Pochopení pevnosti oceli: Jak vzájemné vztahy mechanických vlastností ovlivňují výkon oceli – Znalosti

Pevnost oceli je komplexní atribut, který zahrnuje několik mechanických vlastností, jež společně určují odolnost materiálu vůči vnějším silám a namáhání. Její pochopení vyžaduje vyhodnocení řady faktorů, od pevnosti v tahu/mezikluzu/smyku/tlaku až po podmínky prostředí.

Jaká je pevnost oceli?

Pevnost oceli je obecný pojem, který nelze přesně kvantifikovat. Nejlépe se definuje následovně a zahrnuje řadu charakteristických mechanických vlastností oceli:
Pevnost ocelije vyvrcholením všech mechanických procesů, které vedou k celkové odolnosti vůči environmentálním namáháním, tlakům a energiím předtím, než dojde k selhání nebo nevratné deformaci.

Pro více informací o mechanických vlastnostech navštivte náš úvodMechanické vlastnosti kovů.

Druhy mechanické pevnosti oceli

V podstatě lze pevnost oceli rozdělit do čtyř samostatných indexů, z nichž každý představuje mez pevnosti oceli při dané síle nebo napětí, které na ni působí. Pro vytvoření kolektivního pozorování je nutné každou ze čtyř forem pevnosti posuzovat samostatně a v kombinaci s ostatními.

Pevnost v tahu: Schopnost oceli odolávat roztahování (také známá jako pevnost v tahu).

Tahové napětí:Táhne materiály v opačných směrech.

Mez kluzu:Bod, ve kterém se elastické chování kovu mění na plastickou deformaci.

Pružnost:Schopnost materiálu obnovit svůj původní tvar po vystavení deformační síle.

Plastická deformace:Bod trvalé deformace (ale ne zlomení).

Smyková pevnost:Schopnost oceli odolávat trhání nebo řezání podél rovin.

Smykové napětí:Síla, která působí ze strany, ze středu nebo z opačných směrů, působí pouze na část kovu a může jej proříznout nebo zlomit.

Pevnost v tlaku: Schopnost oceli odolávat drcení, stlačování nebo smršťování (není tak důležitá při hodnocení ocelových spojovacích prvků).

Tlakové napětí:Síla, která stlačuje ocel, zkracuje ji a roztahuje do stran.

Všechny tyto parametry pevnosti se budou vzájemně ovlivňovat. Pevnost v tahu ovlivňuje mez kluzu a smykovou pevnost, pevnost v tlaku ovlivňuje mez kluzu atd. Je nezbytné vyhnout se jejich hodnocení ve vakuu. Vzhledem k tomu, že většina ostatních parametrů je odvozena od pevnosti v tahu, je nakonec prospěšné začít s ní.

Další mechanické vlastnosti ovlivňující pevnost

Kov může být pevný, aniž by byl velmi tvrdý, pokud vezmeme v úvahu jeho pevnost v tahu, mez kluzu, smyku a tlaku. Pevnost oceli zde závisí na její tvrdosti a tažnosti.

Tvrdost

Vztah mezi tvrdostí a pevností je složitý, zejména proto, že měří podobné parametry:

Forceměří odolnost vůči vnějším silám a zatížení.

Tvrdostměří schopnost odolávat plastické deformaci.

Stejný koncept se testuje v široké škále testů tvrdosti: Jak velká síla je potřeba k zatlačení předmětu do materiálu a zanechání trvalé promáčkliny? Zdá se, že odolnost kovu vůči vnější síle se zvyšuje s jeho tvrdostí, což znamená, že je pevnější. Ve skutečnosti vyšší tvrdost obvykle koreluje s vyšší pevností v tahu a mezí kluzu.
Ocel však musí odolávat dodatečným silám, jako je například praskání. Extrémně tvrdá ocel se může stát tak křehkou, že se snadno zlomí, což představuje hranici, za níž pevnost již není výhodou. Příliš vysoká tvrdost může ocel oslabit.

Plast

Tento vztah je také obtížné kvantifikovat, proto začněme definicí:

Plast:Míra schopnosti kovu podléhat plastické deformaci bez lomu.

Plasticita se měří dvěma testy:

Prodloužení:Měří, o kolik se materiál natáhne, než se přetrhne. Test označí dva body na materiálu před jeho natažením. Po natažení do bodu přetržení se body znovu změří a prodloužení se vypočítá z těchto dvou vzdáleností.

Zmenšení plochy:Měří, o kolik se plocha zmenší od počátečního bodu do bodu přetržení. Zkoušky měří průměr materiálu před natažením a po přetržení a vypočítávají rozdíl.

Jeden ze způsobů, jak se podívat na nízkou pevnost v tahu a mez kluzu tvárné oceli, je podívat se na to, jak málo odolává plastické deformaci. Jelikož je však těžké zlomit něco, co se snadno ohýbá, má pravděpodobně nižší smykovou pevnost. Jakmile je však deformována, je pružná a odolává praskání.

Obrobitelnost

Obrobitelnost je stupeň, do jaké lze materiál řezat s malým nebo žádným odštípnutím nebo zhoršením povrchové úpravy. Materiál se špatnou obrobitelností vyžaduje větší úsilí a pravděpodobně způsobí poškození, zatímco materiál s vysokou obrobitelností lze řezat snadno a s malým odporem.
Snížená pevnost v tahu je obvykle spojena s dobrou zpracovatelností; srovnejte obtížnost řezání tmelu s pálenou hlínou. Vztah s pevností ve smyku je stejný: materiál se snadno láme podél svých rovin, pokud je obrobitelný.

Pevnost

Pevnost v tahu a tažnost jsou dvě vlastnosti, které společně tvoří pevnost. Materiál je považován za pevný, pokud má obě vlastnosti, tj. pokud se může ohýbat pouze při působení značné síly a zároveň odolává lomu. To je zvláště užitečné v případech, kdy je kov unavený nebo poškozený, protože tažnost zpomaluje rychlost, s jakou se malé trhliny rozpadají.
Pevnost v tahu jistě hraje roli v pevnosti. Tvrdé oceli mají často také vysoké meze kluzu, protože pevnost v tahu a mez kluzu často vzájemně ovlivňují. Dalším ukazatelem vysoké pevnosti ve smyku bude schopnost odolat přetržení při působení síly.

Pevnost oceli je komplexní atribut, který zahrnuje různé mechanické vlastnosti určující její odolnost vůči vnějším silám a namáhání. Je důležité pochopit, jak funguje, abyste mohli vyhodnotit její potenciální výkon ve vaší aplikaci;Tým technické podpory Wenqivám pomůže zvážit různé faktory pevnosti, abyste si mohli vybrat ten správný materiál pro vaše potřeby.