Mechanické vlastnosti inženýrských materiálů

Pro dokončení materiálu pro inženýrský výrobek nebo aplikaci je důležité pochopit mechanické vlastnosti materiálu. Mechanické vlastnosti materiálu jsou ty, které ovlivňují mechanickou pevnost a schopnost materiálu být tvarován do vhodného tvaru. Některé typické mechanické vlastnosti materiálu zahrnují:

• Pevnost

• Odpornost na zlomení

• Tvrdost

• Ztvrditelnost

• Křehkost

• Kujnost

• Tažnost

• Plížení a posouvání

• Pružnost

• Únavová pevnost

Pevnost

Je to vlastnost materiálu, která odporuje deformaci nebo rozpadu materiálu při působení vnějších sil nebo zatěžování. Materiály, které vybíráme pro naše inženýrské výrobky, musí mít vhodnou mechanickou pevnost, aby byly schopny pracovat za různých mechanických sil nebo zatěžování.

Odpornost na zlomení

Je to schopnost materiálu absorbovat energii a plasticky se deformovat bez prolámu. Numerická hodnota je určena množstvím energie na jednotku objemu. Jednotka je Joule/m3. Hodnota odpornosti na zlomení materiálu může být určena charakteristikami napětí-deformace materiálu. Pro dobré odpornosti na zlomení by měly materiály mít dobré pevnost a tažnost.

Například: křehké materiály, které mají dobré pevnost, ale omezenou tažnost, nejsou dostatečně odolné. Naopak, materiály s dobrou tažností, ale nízkou pevností, také nejsou dostatečně odolné. Proto by materiál, aby byl odolný, měl být schopen snést jak vysoké napětí, tak deformaci.

Tvrdost

Je to schopnost materiálu odolávat trvalé změně tvaru vlivem vnějšího napětí. Existuje několik měřítek tvrdosti – Škrábací tvrdost, Děrovací tvrdost a Odrážející tvrdost.

1. Škrábací tvrdost
   Škrábací tvrdost je schopnost materiálů odolávat škrábání povrchové vrstvy vlivem vnější síly.

2. Děrovací tvrdost
   Je to schopnost materiálů odolávat dutinám vlivem úderu tvrdých a ostrých předmětů.

3. Odrážející tvrdost
   Odrážející tvrdost je také nazývána dynamická tvrdost. Je určena výškou „odrazu“ kladiva s diamantovým hrotem, které je spuštěno z pevné výšky na materiál.

Ztvrditelnost

Je to schopnost materiálu dosáhnout tvrdosti prostřednictvím tepelného zpracování. Určuje se hloubkou, do které se materiál stane tvrdý. SI jednotka ztvrditelnosti je metr (podobně jako délka). Ztvrditelnost materiálu je nepřímo úměrná svařitelnosti materiálu.

Křehkost

Křehkost materiálu ukazuje, jak snadno se lámá, když je podroben síle nebo zatěžování. Když je křehký materiál podroben napětí, absorbuje velmi malé množství energie a prolomí se bez významné deformace. Křehkost je opakem tažnosti materiálu. Křehkost materiálu závisí na teplotě. Některé kovy, které jsou tažné při normální teplotě, se stávají křehkými při nízké teplotě.

Kujnost

Kujnost je vlastnost tuhých materiálů, která ukazuje, jak snadno se materiál deformuje pod vlivem tlakového napětí. Kujnost je často kategorizována schopností materiálu být formován do tvaru tenké desky buď bušením nebo valením. Tato mechanická vlastnost je aspektem plasticity materiálu. Kujnost materiálu závisí na teplotě. S rostoucí teplotou se kujnost materiálu zvyšuje.

Tažnost

Tažnost je vlastnost tuhého materiálu, která ukazuje, jak snadno se materiál deformuje pod vlivem tahového napětí. Tažnost je často kategorizována schopností materiálu být protažen do drátu buď táhnutím nebo tažením. Tato mechanická vlastnost je také aspektem plasticity materiálu a závisí na teplotě. S rostoucí teplotou se tažnost materiálu zvyšuje.

Plížení a posouvání

Plížení je vlastnost materiálu, která ukazuje tendenci materiálu pomalu se pohybovat a trvale se deformovat pod vlivem vnějšího mechanického napětí. Výsledkem je dlouhotrvající expozice velkému vnějšímu mechanickému napětí uvnitř limitu pružnosti. Plížení je více závažné u materiálů, které jsou dlouho vystaveny teplu. Posouvání v materiálu je rovina s vysokou hustotou atomů.

Pružnost

Pružnost je schopnost materiálu absorbovat energii, když je elastičně deformován působením napětí a uvolnit tuto energii, když je napětí odebráno. Pružnost v průkazu je definována jako maximální energie, kterou lze absorbovat bez trvalé deformace. Modul pružnosti je definován jako maximální energie, kterou lze absorbovat na jednotku objemu bez trvalé deformace. Může být určen integrací křivky napětí-deformace od nuly do elastického limitu. Jeho jednotka je joule/m3.

Únavová pevnost

Únavová pevnost je oslabení materiálu způsobené opakovaným zatěžováním materiálu. Když je materiál vystaven cyklickému zatěžování a zatěžování většímu než určitá práhová hodnota, ale mnohem nižší než pevnost materiálu (limit konečného tahového napětí nebo limit pružnosti), začínají se tvořit mikroskopické trhliny na hranicích krystalických zrn a rozhraních. Nakonec trhlina dosáhne kritické velikosti. Tato trhlina se náhle šíří a struktura se prolomí. Tvar struktury velmi ovlivňuje únavovou pevnost. Čtvercové otvory a ostré rohy vedou k zvýšeným napětím, kde začíná únavová trhlina.

Prohlášení: Respektujte původní, dobaře články stojí za sdílení, pokud dojde k porušení autorských práv, kontaktujte pro odebrání.