Podstawowe właściwości mechaniczne materiałów metalowych

Właściwości materiałów metalowych ogólnie dzieli się na dwie kategorie: wydajność procesu i wydajność użytkowania.Tak zwana wydajność procesu odnosi się do wydajności materiałów metalowych w określonych warunkach przetwarzania na zimno i na gorąco podczas procesu produkcyjnego części mechanicznych.Jakość procesu technologicznego materiałów metalowych determinuje ich zdolność do przystosowania się do obróbki i formowania w procesie produkcyjnym.Ze względu na różne warunki przetwarzania różnią się również wymagane właściwości procesu, takie jak wydajność odlewania, spawalność, podatność na kucie, wydajność obróbki cieplnej, obrabialność skrawania itp. Tzw. Wydajność odnosi się do właściwości użytkowych materiałów metalowych w warunkach stosowania części mechaniczne, które obejmują właściwości mechaniczne, właściwości fizyczne, właściwości chemiczne itp. Właściwości materiałów metalowych determinują ich zakres zastosowania i żywotność.

W przemyśle maszynowym ogólne części mechaniczne są stosowane w normalnej temperaturze, normalnym ciśnieniu i mediach nie silnie korozyjnych, a podczas użytkowania każda część mechaniczna będzie wytrzymywała różne obciążenia.Zdolność materiałów metalowych do wytrzymania uszkodzeń pod obciążeniem nazywa się właściwościami mechanicznymi (lub właściwościami mechanicznymi).Właściwości mechaniczne materiałów metalowych stanowią główną podstawę przy projektowaniu i doborze materiałów części.W zależności od charakteru przyłożonego obciążenia (takiego jak rozciąganie, ściskanie, skręcanie, uderzenie, obciążenie cykliczne itp.) właściwości mechaniczne wymagane w przypadku materiałów metalowych również będą się różnić.Powszechnie stosowane właściwości mechaniczne obejmują: wytrzymałość, plastyczność, twardość, wytrzymałość, odporność na wielokrotne uderzenia i granicę zmęczenia.Poniżej omówiono każdą właściwość mechaniczną oddzielnie.

1. Siła

Wytrzymałość odnosi się do odporności materiału metalowego na uszkodzenia (nadmierne odkształcenie plastyczne lub pękanie) pod obciążeniem statycznym.Ponieważ obciążenie działa w formie rozciągania, ściskania, zginania, ścinania itp., wytrzymałość dzieli się również na wytrzymałość na rozciąganie, wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie, wytrzymałość na ścinanie itp. Często istnieje pewna zależność pomiędzy różnymi wytrzymałościami.W użyciu, wytrzymałość na rozciąganie jest powszechnie stosowana jako najbardziej podstawowy wskaźnik wytrzymałości.

2. Plastyczność

Plastyczność odnosi się do zdolności materiału metalowego do wywoływania odkształcenia plastycznego (odkształcenia trwałego) bez zniszczenia pod obciążeniem.

3. Twardość

Twardość jest miarą tego, jak twardy lub miękki jest materiał metalowy.Obecnie najczęściej stosowaną metodą pomiaru twardości w produkcji jest metoda wgłębna, która polega na wciśnięciu wgłębnika o określonym kształcie geometrycznym w powierzchnię badanego materiału metalowego pod pewnym obciążeniem i dokonaniu pomiaru twardości w oparciu o stopień wcięcia.
Powszechnie stosowane metody obejmują twardość Brinella (HB), twardość Rockwella (HRA, HRB, HRC) i twardość Vickersa (HV).

4. Zmęczenie

Wytrzymałość, plastyczność i twardość omówione wcześniej to wszystkie mechaniczne wskaźniki wydajności metalu pod obciążeniem statycznym.W rzeczywistości wiele części maszyn pracuje pod cyklicznym obciążeniem i w takich warunkach występuje zmęczenie części.

5. Odporność na uderzenia

Obciążenie działające na część maszyny z bardzo dużą prędkością nazywa się obciążeniem udarowym, a zdolność metalu do wytrzymywania uszkodzeń pod obciążeniem udarowym nazywa się udarnością.