Mehanička svojstva inženjerskih materijala

Za završnu obradu materijala za inženjerski proizvod ili aplikaciju, važno je razumjeti mekaničke svojstva materijala. Mekanička svojstva materijala su ona koja utječu na mehaničku čvrstoću i sposobnost materijala da se oblikuje u prikladan oblik. Neke od tipičnih mehaničkih svojstava materijala uključuju:

• Čvrstoća

• Tvrdost

• Žestokoća

• Otpornost na ohrabrenje

• Krhotljivost

• Kovanost

• Plastičnost

• Creep i slipanje

• Elastičnost

• Umor

Čvrstoća

To je svojstvo materijala koje se protivi deformaciji ili rušenju materijala u prisutnosti vanjskih sila ili opterećenja. Materijali koje odaberemo za naše inženjerske proizvode moraju imati prikladnu mehaničku čvrstoću kako bi mogli raditi pod različitim mehaničkim silama ili opterećenjima.

Tvrdost

To je sposobnost materijala da apsorbira energiju i plastično se deformira bez loma. Numerička vrijednost određuje se količinom energije po jedinici volumena. Njegova jedinica je Joule/m3. Vrijednost tvrdosti materijala može se odrediti karakteristikama napon-deformacija materijala. Za dobru tvrdost, materijali trebaju imati dobru čvrstoću i plastičnost.

Primjerice: krhotljivi materijali s dobrim čvršću ali ograničenom plastičnošću nisu dovoljno tvrdi. S druge strane, materijali s dobrom plastičnošću ali niskom čvršću također nisu dovoljno tvrdi. Stoga, da bi bio tvrd, materijal treba moći izdržati i visoke napone i deformacije.

Žestokoća

To je sposobnost materijala da se suprotstavlja trajnoj promjeni oblika zbog vanjskog stresa. Postoji nekoliko mjera žestokoće – otarivanje, ubočavanje i povratna žestokoća.

1. Otarivanje
   Otarivanje je sposobnost materijala da se suprotstavlja otrancima vanjskog sloja površine zbog vanjske sile.

2. Ubočavanje
   To je sposobnost materijala da se suprotstavlja ubočavanju zbog udara vanjskih tvrdih i oštrih predmeta.

3. Povratna žestokoća
   Povratna žestokoća se također naziva dinamička žestokoća. Određuje se visinom "skoka" dimantnog čekića ispustenog s fiksne visine na materijal.

Otpornost na ohrabrenje

To je sposobnost materijala da postigne žestokoću putem toplinske obrade. Određuje se dubinom do koje materijal postaje tvrd. SI jedinica otpornosti na ohrabrenje je metar (slično duljini). Otpornost na ohrabrenje materijala je obrnuto proporcionalna svarenosti materijala.

Krhotljivost

Krhotljivost materijala pokazuje koliko lako se materijal lomi kada je izložen sili ili opterećenju. Kada je krhotljivi materijal izložen naponu, apsorbira vrlo malo energije i lomi se bez značajne deformacije. Krhotljivost je suprotna plastičnosti materijala. Krhotljivost materijala ovisi o temperaturi. Neki metali koji su plastični pri normalnoj temperaturi postaju krhotljivi pri niskoj temperaturi.

Kovanost

Kovanost je svojstvo čvrstih materijala koje pokazuje koliko lako se materijal deformira pod kompresivnim naponom. Kovanost se često kategorizira sposobnošću materijala da se oblikuje u oblik tanke ploče lupanjem ili valjanjem. Ovo mehaničko svojstvo je aspekt plastičnosti materijala. Kovanost materijala ovisi o temperaturi. S porastom temperature, kovanost materijala raste.

Plastičnost

Plastičnost je svojstvo čvrstog materijala koje pokazuje koliko lako se materijal deformira pod tenzilnim naponom. Plastičnost se često kategorizira sposobnošću materijala da se istegne u žicu vlačenjem ili povlačenjem. Ovo mehaničko svojstvo je također aspekt plastičnosti materijala i ovisi o temperaturi. S porastom temperature, plastičnost materijala raste.

Creep i slipanje

Creep je svojstvo materijala koje pokazuje tendenciju materijala da se sporo pomiče i trajno deformira pod utjecajem vanjskog mehaničkog napon