Mechanické vlastnosti kovov: Úvod

Pevné uchopenie mechanických vlastností kovu vám pomôže určiť, ktorý materiál bude vyhovovať vašej aplikácii, keď budete nakupovať spojovacie prvky, ako sú kolíky.

Mechanické vlastnosti kovov: zoznam

Niektoré z najdôležitejších mechanických vlastností, ktoré je potrebné pochopiť, sú:

Vytvrditeľnosť:Schopnosť kovu dosiahnuť požadovanú tvrdosť.

Obrobiteľnosť:Meranie na určenie, ako ľahko sa dá rezať kov.

Odolnosť proti korózii:Schopnosť kovu odolávať korozívnym alebo zhoršujúcim sa prvkom alebo prostrediam.

V rámci týchto vlastností je nevyhnutné pochopiť niekoľko ďalších vlastností. Patria sem:

Napätie v ťahu:Druh napätia, ktorý ťahá materiál v opačných smeroch.

Pevnosť v ťahu:Maximálne napätie v ťahu, ktoré materiál dokáže vydržať.

Elasticita:Schopnosť kovu vrátiť sa späť do pôvodného tvaru po tom, čo zažije deformačnú silu.

Plastická deformácia:Trvalá deformácia (ale nie zlomenie) kovu.

Medza klzu:Bod, v ktorom elastické správanie kovu ustupuje plastickej deformácii.

Šmykové napätie:Napätie sily, ktoré by mohlo spôsobiť zlomenie alebo rozrezanie kovu pozdĺž jeho rovín.

Ťažnosť:Meranie schopnosti kovu podstúpiť plastickú deformáciu bez porušenia.

Húževnatosť:Kombinácia ťažnosti kovu a pevnosti v ťahu.

Pozrime sa hlbšie na každú z týchto vlastností, aby sme lepšie pochopili, ako spolupracujú pri ilustrovaní správania kovu.

Vytvrditeľnosť

Vytvrditeľnosťje potenciál kovu dosiahnuť požadovanétvrdosť– meranie odolnosti kovu voči plastickej deformácii, ktorá je ovplyvnená pevnosťou v ťahu a elastickými vlastnosťami materiálu. Na určenie, či je kov vytvrditeľný na požadovaný stupeň, je dôležité pochopiť, ako sa tvrdosť meria.

Tvrdosť

Na dosiahnutie tvrdosti sa kov musí zahriať na austenitickú fázu, čo je vysokoteplotná tuhá fáza, v ktorej sa atómy preskupujú, a potom rýchlo ochladiť na martenzitickú fázu, čo je vytvrdený stav ocele, ktorý vzniká pri ochladzovaní austenitickej ocele. príliš rýchlo na to, aby sa atómy vrátili do svojej pôvodnej konfigurácie. Voliteľné tepelné spracovanie známe ako popúšťanie umožňuje nastavenie tvrdosti kovu v rôznych stupňoch.

Tvrdosť kovu sa dá merať rôznymi testami, pričom najbežnejšie sú testy Rockwell, Brinell, Vickers a Knoop. Každý výsledok testu je zobrazený ako číslo, za ktorým nasleduje skratka testu, hoci niektoré testy pridávajú ku konečným výsledkom ďalšie komponenty, ako je hodnota aplikovanej sily, vyjadrenie typu materiálu a čas, ktorý uplynul počas testu. Pre každý test nižšie číslo tvrdosti predstavuje mäkšie materiály, zatiaľ čo vyššie čísla predstavujú tvrdšie materiály.

Obrobiteľnosť

Obrobiteľnosť je dosť subjektívna vlastnosť kovu, ktorá udáva mieru, do akej je možné kov ľahko rezať. Nedá sa presne zmerať (na rozdiel od tvrdosti), pretože túto charakteristiku ovplyvňujú vonkajšie faktory. Medzi tieto premenné patrí materiál na rezanie kovu, teplota materiálu a okolitého vzduchu, použitie rezných kvapalín, rýchlosť rezania a ďalšie.

AISI však videla, že je potrebný rámec, ktorý by slúžil ako základ pre určenie obrobiteľnosti. To viedlo k vytvoreniu indexu obrobiteľnosti, ktorý používa štandardný vzorec na hodnotenie obrobiteľnosti rôznych kovov.

Hodnotenie obrobiteľnosti

Proces zahŕňal porovnanie obrobiteľnosti každého kovu s obrobiteľnosťou ocele B1112 ťahanej za studena, ktorej bolo priradené hodnotenie obrobiteľnosti (MR) 1 a slúžila ako štandardný kov. AISI skúmala rôzne kovy v porovnaní s rýchlosťou, pri ktorej by bolo možné rezať B1112 so špecifickou životnosťou nástroja, aby poskytla hodnotenie.

Výsledná MR pre každý kov je vyjadrená v percentách, pričom B1112 dostane 100 %. Ak má kov skóre pod 100 %, je ťažšie ho opracovať ako B1112. Ak má skóre nad 100 %, je ľahšie obrábať. Napríklad uhlíková oceľ 1095 má MR okolo 45 % kvôli obsahu uhlíka. Na druhej strane hliník 6061 má MR bližšie k 270 %.

Odolnosť proti korózii

Koróziaje, keď sa kov zhoršuje a stráca hustotu, pretože nemôže odolať interakcii medzi ním a vonkajším prostredím.Odolnosť proti koróziije schopnosť kovu odolávať tejto interakcii, zvyčajne v dôsledku jeho zliatiny, ochranného povlaku alebo oboch.

Kyslík, kvapaliny, teplota, atmosféra, chemikálie, elektrické prúdy, špina a úlomky sú bežné vonkajšie premenné, ktoré ovplyvňujú koróziu. Každý z týchto komponentov má schopnosť slúžiť ako kanál pre iné časti, čo môže viesť k viacerým interakciám. Prostredie kovu bude mať tiež vplyv na to, ako sa správa korózia; napríklad kov ponorený do morskej vody nebude tak odolný voči korózii ako ten, ktorý je ponechaný vonku alebo uskladnený v chemickom závode. Keďže rôzne kovy ponúkajú rôzne druhy ochrany, je dôležité pochopiť, aký druh odolnosti proti korózii kov potrebuje, aby úspešne fungoval pri zamýšľanom použití.

Niekoľko populárnych zliatin vykazuje dobrú odolnosť voči korózii v okolitom aj prírodnom prostredí:

· Nerezová oceľ série 300 nie je sama osebe odolná voči korózii; potrebujú povlak, pasiváciu alebo pokovovanie, aby vykazovali odolnosť. Avšak 316 je známy svojou odolnosťou proti korózii v prostredí so slanou vodou. Nerezové ocele série 400 vykazujú dobrú odolnosť voči korózii voči miernym prírodným živlom.

· Medzi ďalšie kovy, ktoré ponúkajú dobrú odolnosť voči korózii prírodným prvkom, patrí mosadz 360 a 464, ktoré dobre fungujú v prostredí so slanou vodou.

· Dokončovacie procesy, pokovovanie a nátery, ktoré poskytujú odolnosť proti korózii, zahŕňajú, ale nie sú obmedzené na inhibítory hrdze, anodické hliníkové zliatiny, čierny oxid, chromátové konverzné nátery, galvanické pokovovanie, fosforečnan zinku alebo mangánu, farebný fosforečnan, žiarový hliník a galvanické pokovovanie zinkom .