Terase tugevus on keeruline omadus, mis hõlmab mitmeid mehaanilisi omadusi, mis koos määravad materjali vastupidavuse välisjõududele ja pingetele. Selle mõistmine nõuab mitmesuguste tegurite hindamist, alates tõmbe-/saagist/nihke-/survetugevusest kuni keskkonnatingimusteni.
Mis on terase tugevus?
Terase tugevus on üldine lause, mida ei saa täpselt kvantifitseerida. Seda saab kõige paremini määratleda järgmiselt ja see sisaldab mitmeid terase mehaanilisi omadusi:
Terase tugevuson kõigi mehaaniliste käitumiste kulminatsioon, mille tulemuseks on üldine vastupidavus keskkonnast tulevatele pingetele, survetele ja energiatele enne purunemist või pöördumatut deformatsiooni.
Mehaaniliste omaduste kohta lisateabe saamiseks külastage meie sissejuhatustMetallide mehaanilised omadused.
Terase mehaanilise tugevuse tüübid
Põhimõtteliselt võib terase tugevuse jagada neljaks erinevaks mõõdikuks, millest igaüks on terase murdepunkt sellele rakendatava konkreetse jõu või pinge all. Kollektiivse vaatluse loomiseks tuleks kõiki nelja jõuvormi vaadelda eraldi ja üksteisega koos.
Tõmbetugevus: Terase võime taluda lahtitõmbumist (tuntud ka kui ülim tõmbetugevus).
Tõmbepinge:Tõmbab materjale vastassuundades.
Saagise tugevus:Punkt, kus metalli elastne käitumine annab teed plastilisele deformatsioonile.
Elastsus:Materjali võime pärast deformeerivat jõudu tagasi põrkuda algsele kujule.
Plastiline deformatsioon:Püsideformatsiooni (kuid mitte purunemise) punkt.
Nihketugevus:Terase võime vastu seista purunemisele või lõikamisele piki selle tasapinda.
Nihkepinge:Jõud, mis tuleb küljelt, keskelt või vastassuundadest, mõjudes ainult metalli lõigule, mis võib selle viiludeks lõigata või purustada.
Survetugevus: Terase võime seista vastu pigistamisele, kokkusurumisele või suuruse vähendamisele (pole nii oluline terasest kinnitusdetailide hindamisel).
Kompressioonistress:Jõud, mis surub terast kokku, et seda lühendada ja külgsuunas hajutada.
Kõik need tugevused mõjutavad üksteist. Tõmbetugevus mõjutab voolavus- ja nihketugevust, survetugevus mõjutab voolavuspiiri jne. Oluline on vältida nende vaakumis hindamist. Kuna enamik teisi mõõdikuid on tuletatud tõmbetugevusest, on lõppkokkuvõttes kasulik alustada sellest.
Muud tugevust mõjutavad mehaanilised omadused
Metall võib olla tugev, olemata väga kõva, kui võtta arvesse selle tõmbe-, tootlikkust, nihke- ja survetugevust. See on koht, kus terase tugevust mõjutavad selle kõvadus ja elastsus.
Kõvadus
Kõvaduse ja tugevuse suhe on keeruline, eriti kuna need mõõdavad sarnaseid asju:
Tugevusmõõdab vastupidavust välisjõududele ja pingetele.
Kõvadusmõõdab plastilise deformatsiooni vastupanuvõimet.
Sama kontseptsiooni testitakse paljude kõvaduskatsete käigus: kui palju jõudu on vaja, et suruda objekt materjali sisse ja jätta püsiv taane? Näib, et metalli vastupidavus välisjõule suureneb koos selle kõvadusega, mis näitab selle tugevust. Tegelikkuses kipub suurem kõvadus olema korrelatsioonis suurema tõmbe- ja voolavustugevusega.
Teras peab aga vastu pidama lisajõududele, näiteks pragunemisele. Äärmiselt kõva teras võib muutuda nii rabedaks, et puruneb kergesti, tähistades läve, mille juures tugevus ei ole enam eelis. Tegelikult võib liiga suur kõvadus terast nõrgendada.
Plastilisus
Seda seost on ka raske kvantifitseerida, seega alustame määratlusega:
plastilisus:Metalli võime mõõta plastilist deformatsiooni ilma purunemata.
Mugavust mõõdetakse kahe testiga:
Pikendamine:Mõõdab, kui kaugele materjal venib enne purunemist. Test märgib materjalil kaks punkti enne selle venitamist. Kui see on venitatud murdepunktini, mõõdetakse punkte uuesti ja pikenemine arvutatakse kahe vahemaa järgi.
Pindala vähendamine:Mõõdab, kui palju ala väheneb alguspunktist murdepunktini. Katsete käigus mõõdetakse materjali läbimõõt enne venitamist ja pärast purunemist ning arvutatakse erinevus.
Üks viis plastilise terase madala tõmbe- ja voolavuspiiri vaatamiseks on näha, kui vähe see plastilisele deformatsioonile vastu peab. Kuid kuna midagi, mis kergesti paindub, on raske murda, on sellel tõenäoliselt väiksem nihketugevus. Kui see on aga kõverdunud, on see painduv ja ei lõhene.
Masinatavus
Töödeldatavus on määr, milleni materjali saab lõigata vähese või ilma killustumiseta või pinnakvaliteedi halvenemisega. Halvasti töödeldav materjal vajaks rohkem jõudu ja põhjustaks tõenäoliselt kahjustusi, samas kui suure töödeldavusega materjali saab lõigata lihtsalt ja vähese takistusega.
Vähendatud tõmbetugevus on tavaliselt seotud hea töödeldavusega; võrrelge pahtli lõikamise raskust küpsetatud saviga. Seos nihketugevusega on sama: materjal puruneb kergesti piki oma tasapinda, kui seda saab töödelda.
Sitkus
Tõmbetugevus ja elastsus on kaks omadust, mis koos moodustavad sitkuse. Materjali peetakse sitkeks, kui sellel on mõlemad omadused, st kui see võib painduda ainult siis, kui sellele mõjub märkimisväärne jõud, kuid samas ei suuda see puruneda. See on eriti kasulik juhtudel, kui metall on väsinud või kahjustatud, kuna elastsus aeglustab väikeste pragude purunemise kiirust.
Tõmbetugevusel on sitkuses kahtlemata oma roll. Tugevatel terastel on sageli ka kõrge voolavuspiir, kuna tõmbe- ja voolavuspiir teevad sageli koostööd. Teine märk suurest nihketugevusest on võime taluda jõu mõjul purunemist.
Terase tugevus on keeruline omadus, mis hõlmab mitmesuguseid mehaanilisi omadusi, mis määravad ära selle vastupidavuse välisjõududele ja pingetele. Oluline on mõista, kuidas see töötab, et saaksite hinnata selle potentsiaalset toimivust oma rakenduses;Wenqi inseneri tugimeeskondaitab teil arvestada erinevate tugevusteguritega, et saaksite valida oma vajadustele sobiva materjali.
