Čvrstoća čelika je složen atribut, koji obuhvata nekoliko mehaničkih svojstava koja zajedno određuju otpornost materijala na vanjske sile i naprezanja. Razumijevanje zahtijeva procjenu niza faktora, od vlačne/popustljivosti/smične/tlačne čvrstoće do uslova okoline.
Šta je čvrstoća čelika?
Čvrstoća čelika je opći izraz koji se ne može precizno kvantificirati. Najbolje se definira na sljedeći način i uključuje niz različitih karakteristika mehaničkih svojstava čelika:
Snaga čelikaje kulminacija svih mehaničkih ponašanja koje rezultiraju ukupnom otpornošću na naprezanja, pritiske i energije iz okoline prije loma ili nepovratne deformacije.
Za više informacija o mehaničkim svojstvima, posjetite naš Uvod uMehanička svojstva metala.
Vrste mehaničke čvrstoće čelika
U osnovi, čvrstoća čelika se može podijeliti na četiri različite metrike, od kojih je svaka tačka loma čelika pod specifičnom silom ili naprezanjem primijenjenim na njega. Da bi se stvorilo kolektivno zapažanje, svaki od četiri oblika snage treba posmatrati zasebno iu kombinaciji jedan s drugim.
Vlačna čvrstoća: Sposobnost čelika da se odupre razvlačenju (poznata i kao krajnja vlačna čvrstoća).
Vlačni napon:Povlači materijale u suprotnim smjerovima.
Snaga prinosa:Tačka u kojoj elastično ponašanje metala ustupa mjesto plastičnoj deformaciji.
Elastičnost:Sposobnost materijala da se vrati u prvobitni oblik nakon što je iskusio deformirajuću silu.
Plastična deformacija:Tačka trajne deformacije (ali ne i loma).
Smična čvrstoća:Sposobnost čelika da se odupre lomljenju ili rezanju duž svojih ravnina.
napon smicanja:Sila koja dolazi iz bočnih, srednjih ili suprotnih smjerova, djelujući na samo dio metala, koja bi ga mogla rasjeći ili slomiti.
Kompresivna snaga: Sposobnost čelika da se odupre stiskanju, sabijanju ili smanjenju veličine (nije relevantno kada se procjenjuju čelični zatvarači).
Kompresijsko naprezanje:Sila koja gura čelik zajedno kako bi ga skratila i raširila u bočnom smjeru.
Sve ove snage će uticati jedna na drugu. Vlačna čvrstoća utječe na popuštanje i čvrstoću na smicanje, čvrstoća na pritisak utječe na čvrstoću tečenja itd. Ključno je izbjeći njihovu procjenu u vakuumu. Budući da je većina drugih metrika izvedena iz vlačne čvrstoće, u konačnici je korisno početi od toga.
Ostala mehanička svojstva koja utječu na čvrstoću
Metal može biti jak, a da pritom nije vrlo tvrd ako se uzme u obzir njegova vlačna čvrstoća, popuštanje, smična i tlačna čvrstoća. Ovdje na čvrstoću čelika utječu njegova tvrdoća i duktilnost.
Tvrdoća
Odnos između tvrdoće i čvrstoće je složen, posebno zato što mjere slične stvari:
Snagamjeri otpornost na vanjske sile i naprezanja.
Tvrdoćamjeri sposobnost otpornosti na plastičnu deformaciju.
Isti koncept se testira u širokom spektru testova tvrdoće: koliko je snage potrebno da se predmet pritisne u materijal i ostavi trajno udubljenje? Čini se da se otpor metala prema vanjskoj sili povećava s njegovom tvrdoćom, što označava njegovu snagu. U stvari, veća tvrdoća ima tendenciju da bude u korelaciji sa većom zateznom i čvrstoćom tečenja.
Čelik, međutim, mora izdržati dodatne sile, kao što je pucanje. Izuzetno tvrdi čelik može postati toliko krhak da se lako lomi, označavajući prag na kojem čvrstoća više nije prednost. U stvari, prevelika tvrdoća može oslabiti čelik.
Duktilnost
Ovo je također teško kvantificirati odnos, pa ćemo početi s definicijom:
duktilnost:Mjera sposobnosti metala da se podvrgne plastičnoj deformaciji bez loma.
Duktilnost se mjeri pomoću dva testa:
izduženje:Mjeri koliko se materijal rasteže prije nego što se slomi. Test označava dvije tačke na materijalu prije nego što se istegne. Kada se rastegne do tačke loma, tačke se ponovo mere i izduženje se izračunava na osnovu dva rastojanja.
Smanjenje površine:Mjeri koliko se područje smanjuje od početne do tačke loma. Testovi mjere promjer materijala prije istezanja i nakon lomljenja i izračunavaju razliku.
Jedan od načina da se sagleda niska vlačna i čvrstoća duktilnog čelika je da se vidi koliko je malo otporan na plastičnu deformaciju. Ali pošto je teško slomiti nešto što se lako savija, vjerovatno ima manju otpornost na smicanje. Međutim, kada se iskrivi, fleksibilan je i otporan je na cepanje.
Obradivost
Obradivost je stepen do kojeg se materijal može rezati uz malo ili nimalo lomljenja ili pogoršanja kvaliteta površine. Materijal loše obradivosti zahtijevao bi više sile i vjerovatno bi rezultirao oštećenjem, dok se materijal visoke obradivosti može rezati jednostavno i sa malim otporom.
Smanjena vlačna čvrstoća se obično povezuje sa dobrom mašinskom obradivom; uporedite težinu rezanja kita sa pečenom glinom. Veza sa čvrstoćom na smicanje je ista: materijal se lako lomi duž svojih ravnina ako se može obraditi.
Čvrstoća
Vlačna čvrstoća i duktilnost su dvije karakteristike koje zajedno čine žilavost. Materijal se smatra čvrstim ako ima oba kvaliteta, odnosno ako se može savijati samo kada je podvrgnut značajnoj sili, a da se i dalje odupire lomljenju. Ovo je posebno korisno u slučajevima kada je metal zamoren ili oštećen, jer duktilnost usporava brzinu lomljenja sitnih pukotina.
Zatezna čvrstoća nesumnjivo ima ulogu u žilavosti. Čvrsti čelici često imaju i visoku čvrstoću tečenja jer zatezna i čvrstoća tečenja često sarađuju. Još jedan znak visoke čvrstoće na smicanje bi bila sposobnost da izdrži lomljenje pod silom.
Čvrstoća čelika je složena osobina koja uključuje različita mehanička svojstva koja određuju njegovu otpornost na vanjske sile i naprezanja. Važno je razumjeti kako funkcionira kako biste mogli procijeniti njegove potencijalne performanse u vašoj aplikaciji;Wenqijev tim za inženjersku podrškupomaže vam da uzmete u obzir različite faktore čvrstoće kako biste mogli odabrati pravi materijal za svoje potrebe.
