Механічні властивості металів: вступ

Тверде розуміння механічних властивостей металу допоможе вам визначити, який матеріал підійде для вашого застосування, коли ви купуєте кріплення, як-от шпильки.

Механічні властивості металів: Список

Ось деякі з найважливіших механічних властивостей, які слід зрозуміти:

Загартовуваність:Здатність металу досягати бажаної твердості.

Оброблюваність:Вимірювання, щоб визначити, наскільки легко можна розрізати метал.

Стійкість до корозії:Здатність металу протистояти корозійним або руйнівним елементам або середовищам.

У межах цих властивостей необхідно зрозуміти кілька інших властивостей. Серед них:

Межа розтягування:Тип напруги, яка тягне матеріал у протилежних напрямках.

Міцність на розрив:Максимальна сила розтягування, яку може витримати матеріал.

Еластичність:Здатність металу повертатися до початкової форми після дії деформуючої сили.

Пластична деформація:Постійна деформація (але не руйнування) металу.

Межа текучості:Точка, в якій пружність металу змінюється пластичною деформацією.

Напруга зсуву:Напруга сили, яка може призвести до розриву або розрізу металу вздовж його площин.

Пластичність:Вимірювання здатності металу зазнавати пластичної деформації без руйнування.

Міцність:Поєднання пластичності металу та міцності на розрив.

Давайте глибше розглянемо кожну з цих властивостей, щоб краще зрозуміти, як вони працюють разом, щоб проілюструвати поведінку металу.

Прогартовуваність

Прогартовуваністьце потенціал металу для досягнення бажаноготвердість– вимірювання опору металу пластичній деформації, на яке впливають міцність матеріалу на розрив і пружні властивості. Щоб визначити, чи можна загартувати метал до потрібного ступеня, важливо зрозуміти, як вимірюється твердість.

Твердість

Щоб досягти твердості, метал необхідно нагріти до аустенітної фази, яка є високотемпературною твердою фазою, де атоми перегруповуються, а потім швидко охолодити до мартенситної фази, яка є загартованим станом сталі, який розвивається, коли аустенітна сталь охолоджується занадто швидко, щоб атоми могли повернутися до своєї початкової конфігурації. Додаткова термічна обробка, відома як загартування, дозволяє регулювати твердість металу в різному ступені.

Твердість металу можна виміряти за допомогою різноманітних тестів, найпоширенішими з яких є тести Роквелла, Брінелля, Віккерса та Кнупа. Кожен результат тесту відображається як число, за яким слідує абревіатура тесту, хоча деякі тести додають інші компоненти до остаточних результатів, як-от значення прикладеної сили, представлення типу матеріалу та час, що минув під час тесту. Для кожного тесту нижче число твердості означає більш м’які матеріали, а вищі числа – більш тверді матеріали.

Оброблюваність

Оброблюваність — це досить суб’єктивна властивість металу, яка вказує на ступінь легкості різання металу. Її неможливо точно виміряти (на відміну від твердості), оскільки на цю характеристику впливають зовнішні фактори. Ці змінні включають матеріал для різання металу, температуру матеріалу та навколишнього повітря, використання ріжучої рідини, швидкість різання тощо.

Але AISI побачив, що існує потреба в структурі, яка б служила основою для визначення оброблюваності. Це призвело до створення індексу оброблюваності, який використовує стандартну формулу для оцінки оброблюваності різних металів.

Рейтинги оброблюваності

Процес передбачав порівняння оброблюваності кожного металу з холоднотягнутою сталлю B1112, якій було присвоєно рейтинг оброблюваності (MR) 1 і вона слугувала стандартним металом. AISI досліджувала різні метали зі швидкістю, з якою B1112 можна було різати з конкретним ресурсом інструменту, щоб надати оцінку.

Отриманий MR для кожного металу виражається у відсотках, при цьому B1112 отримує 100%. Якщо показник металу нижче 100%, його важче обробити, ніж B1112. Якщо він набирає більше 100%, його легше обробити. Наприклад, вуглецева сталь 1095 має MR близько 45% через вміст вуглецю. Алюміній 6061, з іншого боку, має MR ближче до 270%.

Стійкість до корозії

Корозіяце коли метал псується і втрачає щільність, оскільки він не може протистояти взаємодії між собою та зовнішнім середовищем.Стійкість до корозіїце здатність металу протистояти цій взаємодії, як правило, завдяки складу його сплаву, захисному покриттю або обом.

Кисень, рідини, температура, атмосфера, хімічні речовини, електричні струми, бруд і сміття є звичайними зовнішніми змінними, які впливають на корозію. Кожен із цих компонентів може служити каналом для інших частин, що може призвести до більшої взаємодії. Середовище металу також впливатиме на поведінку корозії; наприклад, метал, занурений у морську воду, не буде таким стійким до корозії, як той, який залишили на вулиці або зберігали на хімічному заводі. Оскільки різні метали пропонують різні типи захисту, важливо розуміти, який тип стійкості до корозії потрібен металу, щоб успішно функціонувати в призначеному для нього застосуванні.

Кілька популярних сплавів демонструють хорошу стійкість до корозії як у навколишньому, так і в природному середовищі:

· Нержавіюча сталь серії 300 сама по собі не стійка до корозії; їм потрібне покриття, пасивація або покриття для демонстрації стійкості. Однак 316 відомий своєю стійкістю до корозії в солоній воді. Нержавіюча сталь серії 400 демонструє хорошу корозійну стійкість до м’яких природних елементів.

· Інші метали, які забезпечують хорошу корозійну стійкість до природних елементів, включають латунь 360 і 464, які добре працюють у солоній воді.

· Процеси обробки, покриття та покриття, які забезпечують стійкість до корозії, включають, але не обмежуються, інгібітори іржі, анодування алюмінієвих сплавів, чорний оксид, хроматні конверсійні покриття, гальванічне покриття, фосфат цинку або марганцю, кольоровий фосфат, гаряче занурення алюмінію та цинкове гальванічне покриття .