Механічні властивості інженерних матеріалів

Для завершення матеріалу для інженерного продукту або програми важливо зрозуміти механічні властивості матеріалу. Механічні властивості матеріалу – це ті, які впливають на механічну міцність та здатність матеріалу приймати відповідну форму. Деякі типові механічні властивості матеріалу включають:

• Міцність

• Протистоянність розриву

• Твердість

• Закалювання

• Хрупкість

• Ковалільність

• Пластичність

• Повзучість та зсув

• Еластичність

• Втома

Міцність

Це властивість матеріалу, яка протистоїть деформації або руйнуванню матеріалу під дією зовнішніх сил або навантаження. Матеріали, які ми використовуємо для наших інженерних продуктів, повинні мати відповідну механічну міцність, щоб бути здатними працювати за різних механічних силах або навантаженні.

Протистоянність розриву

Це здатність матеріалу поглинати енергію та пластично деформуватися без розриву. Її числове значення визначається кількістю енергії на одиницю об'єму. Його одиницею є Дж/м3. Значення протистоянності розриву матеріалу можна визначити за допомогою характеристик напруження-деформації матеріалу. Для хорошої протистояності розриву матеріали повинні мати добру міцність та пластичність.

Наприклад, хрупкі матеріали, які мають добру міцність, але обмежену пластичність, не достатньо протистоять розриву. Навпаки, матеріали, які мають добру пластичність, але низьку міцність, також не достатньо протистоять розриву. Тому, щоб бути стійким до розриву, матеріал повинен бути здатний витримувати як високі напруження, так і деформації.

Твердість

Це здатність матеріалу протистояти постійному зміні форми під дією зовнішніх напружень. Існують різні міри твердості – Скребнева твердість, Вдавлена твердість та Пружна твердість.

1. Скребнева твердість
   Скребнева твердість – це здатність матеріалів протистояти подряпинам поверхневого шару під дією зовнішніх сил.

2. Вдавлена твердість
   Це здатність матеріалів протистояти вдавленню через удари зовнішніх твердих та гострих об'єктів.

3. Пружна твердість
   Пружна твердість також називається динамічною твердістю. Вона визначається висотою "підскоку" молотка з алмазним насадом, спущеного з фіксованої висоти на матеріал.

Закалювання

Це здатність матеріалу набути твердості шляхом термічної обробки. Вона визначається глибиною, до якої матеріал стає твердим. Одиниця SI закалювання метр (аналогічно довжині). Закалювання матеріалу обернено пропорційне до зварюваності матеріалу.

Хрупкість

Хрупкість матеріалу показує, наскільки легко він розривається, коли на нього діє сила або навантаження. Коли хрупкий матеріал піддається напруженню, він поглинає дуже мало енергії і розривається без значної деформації. Хрупкість є протилежністю до пластичності матеріалу. Хрупкість матеріалу залежить від температури. Деякі металли, які є пластичними при нормальній температурі, стають хрупкими при низьких температурах.

Ковалільність

Ковалільність – це властивість твердих матеріалів, яка показує, наскільки легко матеріал деформується під дією стиснення. Ковалільність часто характеризується здатністю матеріалу утворювати тонкий лист за допомогою молотіння або вальцювання. Ця механічна властивість є аспектом пластичності матеріалу. Ковалільність матеріалу залежить від температури. Зі зростанням температури, ковалільність матеріалу збільшується.

Пластичність

Пластичність – це властивість твердого матеріалу, яка показує, наскільки легко матеріал деформується під дією розтягування. Пластичність часто характеризується здатністю матеріалу утворювати дріт за допомогою потягування або витягування. Ця механічна властивість також є аспектом пластичності матеріалу і залежить від температури. Зі зростанням температури, пластичність матеріалу збільшується.

Повзучість та зсув

Повзучість – це властивість матеріалу, яка показує тенденцію матеріалу повільно переміщатися та перманентно деформуватися під впливом зовнішніх механічних напружень. Це результат довготривалого впливу великих зовнішніх механічних напружень всередині меж віддачі. Повзучість більш суттєва в матеріалах, які довго піддаються нагріву. Зсув у матеріалі – це площина з високою щільністю атомів.

Еластичність

Еластичність – це здатність матеріалу поглинати енергію, коли він еластично деформується за допомогою напруження, та віддавати енергію, коли напруження зникає. Доказова еластичність визначається як максимальна енергія, яку можна поглинати без постійної деформації. Модуль еластичності визначається як максимальна енергія, яку можна поглинати на одиницю об'єму без постійної деформації. Він може бути визначений інтегруванням кривої напруження-деформації від нуля до еластичного межі. Його одиницею є Дж/м3.

Втома

Втома – це ослаблення матеріалу, спричинене повторюваним навантаженням. Коли матеріал піддається циклічному навантаженню, і навантаження перевищує певне порігове значення, але значно нижче межі міцності матеріалу (межі максимальної розтяжної міцності або межі текучести), починають утворюватися мікро тріщини на границях зерен та інтерфейсах. Остаточно тріщина досягає критичного розміру. Ця тріщина розширюється раптово, і конструкція розривається. Форма конструкції сильно впливає на втому. Квадратні отвори та гострі кути призводять до збільшення напружень, де втомна тріщина починається.

Заява: Поважайте оригінал, добре статті варті поділу, якщо є порушення авторських прав зв'яжіться для видалення.