Pevnost oceli je komplexní atribut, který zahrnuje několik mechanických vlastností, které společně určují odolnost materiálu vůči vnějším silám a napětí. Jeho pochopení vyžaduje vyhodnocení řady faktorů, od pevnosti v tahu/mezi kluzu/smyku/tlaku až po podmínky prostředí.
Co je pevnost oceli?
Pevnost oceli je obecná fráze, kterou nelze přesně kvantifikovat. Nejlépe je definován následovně a zahrnuje řadu odlišných vlastností mechanických vlastností oceli:
Síla ocelije vyvrcholením veškerého mechanického chování, jehož výsledkem je celková odolnost vůči namáhání, tlakům a energiím z prostředí, než dojde k rozbití nebo nevratné deformaci.
Pro více informací o mechanických vlastnostech navštivte náš Úvod doMechanické vlastnosti kovů.
Druhy mechanické pevnosti oceli
Pevnost oceli může být v zásadě rozdělena do čtyř různých metrik, z nichž každá je bodem zlomu oceli při specifické síle nebo napětí, které na ni působí. Pro vytvoření kolektivního pozorování by měla být každá ze čtyř forem síly viděna samostatně a ve vzájemném spojení.
Pevnost v tahu: Schopnost oceli odolávat roztažení (také známá jako maximální pevnost v tahu).
Napětí v tahu:Tahá materiály v opačných směrech.
Mez kluzu:Bod, ve kterém elastické chování kovu ustupuje plastické deformaci.
Pružnost:Schopnost materiálu vrátit se zpět do původního tvaru poté, co zažije deformační sílu.
Plastická deformace:Místo trvalé deformace (ale ne zlomení).
Smyková pevnost:Schopnost oceli odolávat lámání nebo krájení podél jejích rovin.
Smykové napětí:Síla, která přichází z bočních, středních nebo opačných směrů, působí pouze na část kovu, která by jej mohla rozříznout nebo zlomit.
Pevnost v tlaku: Schopnost oceli odolávat stlačení, stlačení nebo zmenšení velikosti (není tak důležité při hodnocení ocelových spojovacích prvků).
Kompresivní stres:Síla, která tlačí ocel k sobě, aby ji zkrátila a rozšířila v bočním směru.
Všechny tyto silné stránky se budou navzájem ovlivňovat. Pevnost v tahu ovlivňuje mez kluzu a smyku, pevnost v tlaku ovlivňuje mez kluzu a tak dále. Je důležité vyhnout se jejich hodnocení ve vakuu. Protože většina ostatních metrik je odvozena od pevnosti v tahu, je nakonec výhodné začít tam.
Další mechanické vlastnosti, které ovlivňují pevnost
Kov může být pevný, aniž by byl velmi tvrdý, pokud se vezme v úvahu jeho pevnost v tahu, kluzu, smyku a tlaku. Zde je pevnost oceli ovlivněna její tvrdostí a tažností.
Tvrdost
Vztah mezi tvrdostí a pevností je složitý, zejména proto, že měří podobné věci:
Sílaměří odolnost vůči vnějším silám a namáhání.
Tvrdostměří schopnost odolávat plastické deformaci.
Stejný koncept se testuje v celé řadě testů tvrdosti: kolik síly je potřeba k vtlačení předmětu do materiálu a zanechání trvalého promáčknutí? Zdálo by se, že odolnost kovu vůči vnější síle roste s jeho tvrdostí, což znamená jeho pevnost. Ve skutečnosti má větší tvrdost tendenci korelovat s vyšší pevností v tahu a mezí kluzu.
Ocel však musí odolat dalším silám, jako je praskání. Extrémně tvrdá ocel se může stát tak křehkou, že se snadno zlomí, což představuje práh, při kterém již pevnost není výhodou. Ve skutečnosti příliš velká tvrdost může oslabit ocel.
Kujnost
Toto je také obtížně kvantifikovatelný vztah, takže začneme definicí:
Kujnost:Míra schopnosti kovu podstoupit plastickou deformaci bez porušení.
Tažnost se měří dvěma testy:
Prodloužení:Měří, jak daleko se materiál natáhne, než se zlomí. Test označí dva body na materiálu před jeho natažením. Jakmile je natažena do bodu zlomu, body se znovu změří a prodloužení se vypočítá ze dvou vzdáleností.
Zmenšení plochy:Měří, o kolik se plocha zmenší od počátečního bodu do bodu zlomu. Testy měří průměr materiálu před natažením a po přetržení a vypočítá rozdíl.
Jedním ze způsobů, jak se podívat na nízkou pevnost v tahu a mez kluzu tvárné oceli, je zjistit, jak málo odolává plastické deformaci. Ale protože je obtížné zlomit něco, co se snadno ohýbá, má pravděpodobně menší pevnost ve smyku. Jakmile se však zkroutí, je flexibilní a odolává štěpení.
Obrobitelnost
Obrobitelnost je stupeň, do kterého může být materiál řezán s malým nebo žádným odštípnutím nebo zhoršením kvality povrchu. Špatně obrobitelný materiál by potřeboval větší sílu a pravděpodobně by vedl k poškození, zatímco materiál s vysokou obrobitelností lze řezat jednoduše a s malým odporem.
Snížená pevnost v tahu je obvykle spojena s dobrou obrobitelností; porovnejte obtížnost řezání tmelu s vypálenou hlínou. Spojení s pevností ve smyku je stejné: materiál se snadno rozbije podél jeho rovin, pokud jej lze obrábět.
Houževnatost
Pevnost v tahu a tažnost jsou dvě vlastnosti, které dohromady tvoří houževnatost. Materiál je považován za houževnatý, pokud má obě vlastnosti, to znamená, pokud se může ohýbat pouze při vystavení značné síle, přičemž stále odolává zlomení. To je zvláště výhodné v případech, kdy je kov unavený nebo poškozený, protože tažnost zpomaluje rychlost, kterou se lámou drobné trhliny.
Pevnost v tahu má nepochybně roli v houževnatosti. Houževnaté oceli mají často také vysokou mez kluzu, protože mez kluzu a mez kluzu často spolupracují. Dalším znakem vysoké pevnosti ve smyku by byla schopnost odolat rozlomení silou.
Pevnost oceli je komplexní atribut, který zahrnuje různé mechanické vlastnosti určující její odolnost vůči vnějším silám a napětí. Je důležité porozumět tomu, jak funguje, abyste mohli vyhodnotit jeho potenciální výkon ve vaší aplikaci;Wenqiho tým technické podporyvám pomůže zvážit různé faktory pevnosti, abyste si mohli vybrat ten správný materiál pro své potřeby.
