Metalinių medžiagų mechaninės savybės reiškia įvairias savybes, pasireiškiančias veikiant išorinėms jėgoms, kurios lemia medžiagų tinkamumą ir ilgaamžiškumą įvairiose aplinkose. Pagrindiniai metalinių medžiagų mechaninių savybių rodikliai yra šie:
1. Stiprumas ir takumo riba
Stiprumas – tai metalinės medžiagos gebėjimas atsispirti išorinės jėgos (apkrovos) poveikiui ir išvengti per didelės plastinės deformacijos ar lūžių. Tai pats pagrindinis ir vienas svarbiausių metalo medžiagų mechaninių savybių rodiklių. Stiprumas gali būti suskirstytas į įvairius tipus, įskaitant tempimo stiprumą, gniuždymo stiprumą, lenkimo stiprumą ir šlyties stiprumą, tarp kurių dažniausiai naudojamas tempiamasis stipris.
- Tempiamasis stipris (σb arba Rm): nurodo didžiausią įtempio vertę, kurią medžiaga gali atlaikyti tempimo metu, ty didžiausią įtempį, kurį galima pasiekti prieš atitraukiant. Tai atspindi medžiagos gebėjimą atsispirti lūžimui, simbolizuojamą kaip Rm arba σb, o vienetas yra MPa (megapaskaliai). Tempiamasis stipris yra svarbus parametras vertinant medžiagos kietumą ir gebėjimą plastiškai deformuotis.
- Takumo stipris (σs arba ReL, Rp0,2): reiškia medžiagą tempimo procese, kai įtempis pasiekia tam tikrą kritinę vertę, net jei įtempis nebedidėja, medžiaga ir toliau patirs didelę įtempio vertės plastinę deformaciją. Medžiagoms, turinčioms akivaizdų takumo reiškinį, takumo riba yra įtempių takumo riba; medžiagoms, neturinčioms akivaizdaus takumo reiškinio, paprastai nustatoma 0,2 % įtempių vertės liekamosios deformacijos kaip takumo ribos, vadinamos takumo riba. Takumo stipris yra plastinės deformacijos medžiagos pradžia yra svarbus simbolis, bet ir konstrukcinis dažniausiai naudojamų stiprumo rodiklių dizainas.
2. plastiškumas ir pailgėjimas
Plastiškumas reiškia metalinės medžiagos gebėjimą sukelti didelę plastinę deformaciją be lūžių, kai yra veikiama išorinių jėgų. Gero plastiškumo medžiaga gali sugerti daug energijos per plastinę deformaciją, taip pagerindama jos atsparumą smūgiams ir nuovargiui.
- Pailgėjimas (δ): bendro medžiagos pailgėjimo procentas po tempimo plyšimo, palyginti su pradiniu pažymėtu ilgiu. Tai svarbus medžiagos plastiškumo rodiklis. Inžinerija paprastai δ Didesnė nei 5% medžiagos yra vadinama plastikinėmis medžiagomis, tokiomis kaip švelnus plienas, aliuminis, varis ir kt.; ir δ Mažiau nei 5 % medžiagos yra vadinamos trapiomis medžiagomis, tokiomis kaip ketus, stiklas, keramika ir kt.
- Pjūvio susitraukimas (ψ): nurodo didžiausio sumažinto pjūvio ploto procentą nuo pradinio medžiagos lūžio ploto po tempimo lūžio. Tai taip pat svarbus rodiklis, matuojantis medžiagos plastiškumą. Kartu su pailgėjimu jis gali visapusiškai įvertinti medžiagos plastinę deformaciją.
3. Kietumas
Kietumas – tai medžiagos gebėjimas atsispirti kitiems kietesniems daiktams, įspaustiems į jos paviršių. Tai yra medžiagos kietumo ir minkštumo laipsnio rodiklis, taip pat svarbus parametras, atspindintis medžiagos atsparumą dilimui ir pjovimo savybes.
- Brinelio kietumas (HBS, HBW) ir Rokvelo kietumas (HRA, HRB, HRC): yra du dažniausiai naudojami kietumo tyrimo metodai. Brinelio kietumas taikomas minkštesnėms medžiagoms, o Rokvelo kietumas – kietesnėms medžiagoms. Kietumo bandymas gali būti naudojamas ne tik medžiagos mechaninėms savybėms įvertinti, bet ir medžiagos paviršinio sluoksnio kokybei, pavyzdžiui, dekarbonizacijai ir karburizacijai, patikrinti.
4. Atsparumas smūgiams
Atsparumas smūgiams – tai medžiagos gebėjimas atlaikyti smūgines apkrovas. Tai svarbus dinaminės apkrovos medžiagų atsparumo lūžiams rodiklis.
- Atsparumo smūgiams vertė (Ak): paprastai džauliais / kvadratiniame centimetre (J / cm²) kaip vienetas, nurodantis medžiagos gebėjimą sugerti energiją veikiant smūgio apkrovai. Medžiaga, kurios atsparumas smūgiams yra geras, turi didelį atsparumą smūgiams ir tinka naudoti, kai reikia taikyti smūgines apkrovas.
5. Tamprumo modulis
Tamprumo modulis yra įtempių ir deformacijų santykis tampriosios deformacijos fazėje. Tai svarbus medžiagos standumo matas.
- Tamprumo modulis (E): paprastai išreiškiamas paskaliais (Pa) arba gigapaskaliais (GPa). Įprastoms metalinėms medžiagoms, tokioms kaip plienas, tamprumo modulis paprastai yra 200–210 GPa. Medžiagos su dideliu elastingumo moduliu taip pat pasižymi dideliu standumu ir dideliu atsparumu elastinei deformacijai.
6. Atsparumas lūžiams
Atsparumas lūžiams – tai medžiagos gebėjimas atsispirti įtrūkimų išplėtimui, kai joje yra įtrūkimų. Tai svarbus medžiagos atsparumo trapiam lūžimui rodiklis.
- Atsparumas lūžiams (KIC): rodo medžiagos įtempių intensyvumo koeficientą plokštumos deformacijos sąlygomis, kai įtrūkimas pradeda plėstis. Medžiagos, turinčios didelį atsparumą lūžiams, taip pat turi didelį atsparumą trapiems lūžiams ir yra tinkamos naudoti, kai reikalingas didelis įtempis arba žema temperatūra.
7. Nuovargio stiprumas
Atsparumas nuovargiui – tai medžiagos gebėjimas atsispirti nuovargio pažeidimams esant kintamoms apkrovoms. Tai svarbus ilgalaikio -medžiagos tarnavimo laiko rodiklis.
- Nuovargio riba (σ-1): nurodo didžiausią medžiagos įtempio vertę, esant begaliniam kintamos apkrovos laikui, nepažeidžiant nuovargio. Medžiagos, turinčios didelį atsparumą nuovargiui, taip pat turi ilgą tarnavimo laiką ir yra tinkamos atlaikyti kintančias apkrovas.
Metalo medžiagų mechaninių savybių rodikliai apima stiprumą, plastiškumą, kietumą, atsparumą smūgiams, tamprumo modulį, atsparumą lūžiams ir atsparumą nuovargiui. Šie rodikliai kartu lemia metalinių medžiagų pritaikymą ir ilgaamžiškumą įvairiose aplinkose. Praktikoje būtina parinkti tinkamas metalines medžiagas pagal konkrečius naudojimo reikalavimus, kad būtų pasiekta geriausia gaminio kokybė ir naudojimo efektas.
