Terminologia dotycząca właściwości mechanicznych stali

Terminologia związana z właściwościami mechanicznymi stali:

1. Granica plastyczności (σs)

Kiedy stal lub próbka jest rozciągana, jeśli naprężenie przekracza granicę sprężystości, a nawet jeśli naprężenie już nie wzrasta, stal lub próbka w dalszym ciągu podlega znacznemu odkształceniu plastycznemu, zjawisko to nazywa się plastycznością. Minimalna wartość naprężenia, przy której następuje uplastycznienie, nazywana jest granicą plastyczności. Niech Ps będzie siłą zewnętrzną w granicy plastyczności s, a Fo polem przekroju poprzecznego próbki. Następnie granica plastyczności σs = Ps/Fo (MPa), gdzie MPa nazywana jest megapaskalami i równa się N (Newton) / mm² (MPa = 10⁶ Pa, Pa: Pascal = N/m²).

2. Granica plastyczności (σ₀.₂)

Granica plastyczności niektórych materiałów metalicznych jest bardzo niewyraźna, co utrudnia pomiar. Dlatego też, aby zmierzyć charakterystykę plastyczności materiałów, naprężenie, przy którym trwałe szczątkowe odkształcenie plastyczne wynosi pewną wartość (zwykle 0,2% pierwotnej długości), definiuje się jako warunkową granicę plastyczności lub po prostu granicę plastyczności σ₀.₂.

3. Wytrzymałość na rozciąganie (σb)

Maksymalne naprężenie, jakie osiąga materiał podczas próby rozciągania, od początku do pęknięcia. Reprezentuje odporność stali na pękanie. Z wytrzymałością na rozciąganie związane są wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na zginanie itp.

Niech Pb będzie maksymalną siłą rozciągającą osiągniętą przed pęknięciem materiału, a Fo polem przekroju poprzecznego próbki. Następnie wytrzymałość na rozciąganie σb = Pb/Fo (MPa).

4. Wydłużenie (δs)

Procent wydłużenia plastycznego materiału po pęknięciu do pierwotnej długości próbki nazywany jest wydłużeniem lub współczynnikiem wydłużenia.

5. Stosunek plastyczności do wytrzymałości (σs/σb)

Stosunek granicy plastyczności (granicy plastyczności) do wytrzymałości stali na rozciąganie nazywany jest stosunkiem plastyczności do wytrzymałości. Wyższy współczynnik granicy plastyczności ogólnie wskazuje na wyższą niezawodność elementów konstrukcyjnych. Zazwyczaj granica plastyczności dla stali węglowej wynosi 0,6-0,65, dla niskostopowej stali konstrukcyjnej 0,65-0,75, a dla stopowej stali konstrukcyjnej 0,84-0,86.

6. Twardość

Twardość reprezentuje odporność materiału na wgniecenie przez twardszy przedmiot. Jest to jeden z ważnych wskaźników wydajności materiałów metalicznych. Ogólnie rzecz biorąc, wyższa twardość oznacza lepszą odporność na zużycie. Powszechnie stosowane wskaźniki twardości obejmują twardość Brinella, twardość Rockwella i twardość Vickersa.

⑴ Twardość Brinella (HB)

Kulka ze stali hartowanej o określonym rozmiarze (zwykle o średnicy 10 mm) jest wciskana w powierzchnię materiału pod pewnym obciążeniem (zwykle 3000 kg). Po pewnym czasie stosunek obciążenia do powierzchni wcięcia jest wartością twardości Brinella (HB), wyrażoną w kgf/mm² (N/mm²).

(2) Twardość Rockwella (HR)

Gdy HB > 450 lub próbka jest zbyt mała, nie można zastosować testu twardości Brinella i zamiast tego stosuje się test twardości Rockwella. Wykorzystuje stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym 120° lub kulkę stalową o średnicy 1,59 mm lub 3,18 mm wciskaną pod pewnym obciążeniem w powierzchnię materiału, a twardość materiału określana jest na podstawie głębokości wcięcia. W zależności od twardości badanego materiału wyraża się ją za pomocą trzech różnych skal:

HRA: Twardość uzyskana przy obciążeniu 60 kg i wgłębniku stożkowym diamentowym; stosowany do materiałów o wyjątkowo dużej twardości (takich jak węglik spiekany).

HRB: Twardość uzyskana przy obciążeniu 100 kg i kulce ze stali hartowanej o średnicy 1,58 mm; stosowany do materiałów o stosunkowo małej twardości (takich jak stal wyżarzana i żeliwo).

HRC: Twardość uzyskana przy obciążeniu 150 kg i wgłębniku stożkowym diamentowym; stosowany do materiałów o bardzo dużej twardości (takich jak stal hartowana). (3) Twardość Vickersa (HV)

Wgłębnik diamentowy kwadratowy o kącie wierzchołkowym 136° służy do wciskania w powierzchnię materiału pod obciążeniem do 120 kg. Wartość twardości Vickersa (HV) oblicza się, dzieląc wartość obciążenia przez powierzchnię wcięcia.