درک استحکام فولاد: چگونه روابط خصوصیات مکانیکی بر عملکرد فولاد تأثیر می گذارد

استحکام فولاد یک ویژگی پیچیده است که خواص مکانیکی متعددی را در بر می گیرد که با هم مقاومت ماده در برابر نیروها و تنش های خارجی را تعیین می کند. درک آن مستلزم ارزیابی طیف وسیعی از عوامل، از مقاومت کششی/تسلیم/برشی/فشاری تا شرایط محیطی است.

استحکام فولاد چیست؟

استحکام فولاد یک عبارت کلی است که نمی توان آن را به طور دقیق تعیین کرد. بهترین تعریف آن به صورت زیر است و شامل تعدادی ویژگی مکانیکی متمایز فولاد است:
استحکام فولادنقطه اوج تمام رفتارهای مکانیکی است که منجر به مقاومت کلی در برابر تنش ها، فشارها و انرژی های محیط قبل از شکستن یا تغییر شکل برگشت ناپذیر می شود.

برای اطلاعات بیشتر در مورد خواص مکانیکی، به معرفی ما مراجعه کنیدخواص مکانیکی فلزات.

انواع استحکام مکانیکی فولاد

اساساً، استحکام فولاد را می‌توان به چهار معیار مجزا تقسیم کرد که هر کدام نقطه شکست فولاد تحت نیروی خاص یا تنش اعمال شده به آن است. برای ایجاد یک مشاهده جمعی، هر یک از چهار شکل قدرت باید به طور جداگانه و در ارتباط با یکدیگر دیده شوند.

مقاومت کششی: توانایی فولاد برای مقاومت در برابر جدا شدن (همچنین به عنوان مقاومت کششی نهایی شناخته می شود).

تنش کششی:مواد را در جهت مخالف می کشد.

قدرت تسلیم:نقطه ای که در آن رفتار الاستیک فلز جای خود را به تغییر شکل پلاستیک می دهد.

قابلیت ارتجاعی:توانایی یک ماده برای برگشت به شکل اولیه خود پس از تجربه یک نیروی تغییر شکل.

تغییر شکل پلاستیک:نقطه تغییر شکل دائمی (اما نه شکستگی).

مقاومت برشی:توانایی فولاد برای مقاومت در برابر شکستن یا بریدن در امتداد صفحات خود.

تنش برشی:نیرویی که از سمت، وسط یا مخالف وارد می‌شود و فقط بر روی بخشی از فلز وارد می‌شود و می‌تواند آن را بریده یا بشکند.

مقاومت فشاری: توانایی فولاد برای مقاومت در برابر فشرده شدن، فشرده شدن، یا کاهش اندازه (در ارزیابی اتصال دهنده های فولادی مناسب نیست).

تنش فشاری:نیرویی که فولاد را به هم فشار می دهد تا کوتاه شود و در جهت جانبی پخش شود.

این نقاط قوت همگی روی یکدیگر تأثیر خواهند داشت. استحکام کششی بر تسلیم و استحکام برشی، مقاومت فشاری بر استحکام تسلیم و غیره تأثیر می‌گذارد. اجتناب از ارزیابی آنها در خلاء بسیار مهم است. از آنجایی که بیشتر معیارهای دیگر از استحکام کششی به دست می‌آیند، در نهایت شروع از آنجا سودمند است.

سایر خواص مکانیکی که بر استحکام تأثیر می گذارند

اگر استحکام کششی، تسلیم، برشی و فشاری آن در نظر گرفته شود، یک فلز می تواند بدون سختی بسیار قوی باشد. این جایی است که استحکام فولاد تحت تأثیر سختی و شکل پذیری آن قرار می گیرد.

سختی

رابطه بین سختی و استحکام پیچیده است، به ویژه به این دلیل که آنها چیزهای مشابه را اندازه گیری می کنند:

استحکام - قدرتمقاومت در برابر نیروها و تنش های خارجی را اندازه گیری می کند.

سختیتوانایی مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک را اندازه گیری می کند.

همین مفهوم در طیف گسترده‌ای از تست‌های سختی آزمایش می‌شود: برای فشار دادن یک جسم به یک ماده و ایجاد فرورفتگی ماندگار چقدر نیرو لازم است؟ به نظر می رسد که مقاومت یک فلز در برابر نیروی خارجی با سختی آن افزایش می یابد و نشان دهنده استحکام آن است. در واقع، سختی بیشتر با مقاومت کششی و تسلیم بالاتر مرتبط است.
با این حال، فولاد باید در برابر نیروهای اضافی مانند ترک مقاومت کند. یک فولاد بسیار سخت می تواند آنقدر شکننده شود که به آسانی بشکند و آستانه ای را مشخص کند که در آن استحکام دیگر مزیتی محسوب نمی شود. در واقع، سختی بیش از حد می تواند فولاد را ضعیف کند.

شکل پذیری

کمیت کردن این رابطه نیز سخت است، بنابراین ما با یک تعریف شروع می کنیم:

شکل پذیری:اندازه گیری توانایی یک فلز برای تغییر شکل پلاستیک بدون شکستن.

شکل پذیری با دو آزمون اندازه گیری می شود:

ازدیاد طول:اندازه گیری میزان کشش یک ماده قبل از شکستن. آزمایش قبل از اینکه ماده کشیده شود، دو نقطه را روی آن مشخص می کند. هنگامی که آن را به نقطه شکست خود کشیده، نقاط دوباره اندازه گیری شده و ازدیاد طول با دو فاصله محاسبه می شود.

کاهش مساحت:اندازه گیری میزان کاهش منطقه از نقطه شروع تا نقطه شکست آن. آزمایش ها قطر مواد را قبل از کشش و بعد از شکستن اندازه گیری می کند و تفاوت را محاسبه می کند.

یکی از راه‌های بررسی مقاومت کششی و تسلیم پایین فولاد انعطاف‌پذیر این است که ببینیم چقدر در برابر تغییر شکل پلاستیک مقاومت می‌کند. اما از آنجایی که شکستن چیزی که به راحتی خم می شود دشوار است، احتمالاً مقاومت برشی کمتری دارد. با این حال، پس از تاب برداشتن، انعطاف پذیر است و در برابر شکافتن مقاومت می کند.

ماشینی بودن

ماشین‌پذیری درجه‌ای است که ممکن است یک ماده بدون بریدگی یا افت کیفیت سطح بریده شود. یک ماده ماشینکاری ضعیف به نیروی بیشتری نیاز دارد و احتمالاً منجر به آسیب می شود، در حالی که یک ماده ماشینکاری بالا را می توان به سادگی و با مقاومت کمی برش داد.
کاهش استحکام کششی معمولاً با ماشین کاری خوب مرتبط است. مقایسه سختی برش بتونه با خاک رس پخته پیوند با استحکام برشی یکسان است: اگر بتوان یک ماده را ماشین کاری کرد، به راحتی در امتداد صفحات خود شکسته می شود.

سختی

استحکام کششی و شکل پذیری دو ویژگی هستند که با هم چقرمگی را تشکیل می دهند. ماده ای سخت در نظر گرفته می شود که هر دو ویژگی را داشته باشد، یعنی زمانی که بتواند در مقابل شکستگی مقاومت کند، فقط زمانی که تحت تأثیر نیروی قابل توجهی قرار می گیرد خم شود. این به ویژه در مواردی که فلز خسته یا آسیب دیده است مفید است، زیرا شکل پذیری سرعت شکستن شکاف های کوچک را کاهش می دهد.
استحکام کششی بدون شک در چقرمگی نقش دارد. فولادهای سخت اغلب دارای استحکام تسلیم بالایی نیز هستند زیرا استحکام کششی و تسلیم اغلب با هم همکاری می کنند. یکی دیگر از نشانه های مقاومت برشی بالا، توانایی مقاومت در برابر شکست در اثر نیرو است.

استحکام فولاد یک ویژگی پیچیده است که شامل خواص مکانیکی مختلفی است که مقاومت آن در برابر نیروها و تنش های خارجی را تعیین می کند. درک نحوه عملکرد آن بسیار مهم است تا بتوانید عملکرد بالقوه آن را در برنامه خود ارزیابی کنید.تیم پشتیبانی مهندسی Wenqiبه شما کمک می کند تا عوامل مختلف قدرت را در نظر بگیرید تا بتوانید مواد مناسب را برای نیازهای خود انتخاب کنید.