Якостта на метала се отнася до способността на металните материали да издържат на деформация и повреда, когато са подложени на външни сили. Той е един от важните показатели за измерване на механичните свойства на металните материали.
Определение и класификация на якостта на метала
Якостта на метала може да бъде разделена на много видове според различните форми на външна сила.
Якост на опън (якост на опън):
Отнася се за максималната сила на опън, която метален материал може да издържи при изпитване на опън, т.е. максималната стойност на напрежението, достигната от образеца по време на процеса на опън, докато не се счупи. Якостта на опън е максималната носеща способност на метален материал при статични условия на опън.
Якост на натиск:
Отнася се до максималната способност на метален материал да устои на повреда при натиск. Подобно на якостта на опън, но посоката на силата е противоположна.
Якост на огъване:
Отнася се до способността на метален материал да устои на повреда, когато е подложен на сила на огъване. Той отразява механичните свойства на материала при натоварване на огъване.
Якост на срязване:
се отнася до максималната способност на метален материал да устои на повреда при срязване при сила на срязване. Силата на срязване е сила, перпендикулярна на повърхността на материала, която причинява относително приплъзване вътре в материала.
Якост на умора:
се отнася до максималното напрежение, което метален материал може да издържи, без да се счупи в рамките на определен брой цикли (като 10^7 пъти), когато е подложен на променливо напрежение (или променливо напрежение). Якостта на умора е важен показател за ефективност на материала при променливо натоварване.
Якост и твърдост на усукване
Освен това има други показатели за якост като якост на усукване и твърдост, които се използват за характеризиране на механичните свойства на металните материали при различни условия на напрежение.
Фактори, влияещи върху якостта на метала
Кристалната структура на метала:размерът на зърното, ориентацията на кристала и свойствата на границите на зърното ще повлияят на здравината на метала. Колкото по-малък е размерът на зърното и повече граници на зърното, толкова по-висока е якостта на металния материал обикновено.
Легиращи елементи:Силата на металните материали може да бъде значително променена чрез добавяне на легиращи елементи. Легиращите елементи могат да променят кристалната структура, размера на зърното и свойствата на границите на зърното на метала, като по този начин влияят на здравината на материала.
Студена обработка и топлинна обработка:Студената обработка (като студено валцуване, студено изтегляне и т.н.) може значително да подобри здравината на металните материали, тъй като студената обработка може да доведе до дислокации и да ограничи растежа на зърната. Топлинната обработка (като отгряване, закаляване и т.н.) може да регулира здравината на металните материали чрез промяна на кристалната структура.
температура:Температурата оказва значително влияние върху здравината на металните материали. При високи температури якостта на металите обикновено намалява, тъй като кристалната структура става нестабилна. При ниски температури обаче някои метали могат да проявят отлична якост, което се нарича нискотемпературен укрепващ ефект.
Граници на зърното и дефекти:Границите на зърната са интерфейси между съседни зърна, където има нередности в подреждането на атомите. Границите на зърната могат да възпрепятстват движението на дислокациите, като по този начин увеличават здравината на материалите.
В допълнение, дефекти (като включвания, кухини и т.н.) също могат да намалят здравината на металните материали.
Методи за изпитване на якост на метала
Тест на опън:Металната проба се разтяга на машина за механични изпитвания, докато се счупи, и данните за силата и деформацията на пробата се записват, за да се получи крива напрежение-деформация. Еластичният модул, границата на провлачване, якостта на опън и други параметри на метала могат да бъдат изчислени от тази крива.
Забележка:
Резултатите от изпитване на опън на метал обикновено се изразяват чрез крива на опън, която описва връзката между натоварването и деформацията на образеца по време на процеса на опън. Кривата на опън може да бъде разделена на еластичен етап, етап на провлачване, етап на укрепване и етап на шийка и счупване.
Еластичен етап:В ранния етап на разтягане пробата претърпява еластична деформация, т.е. когато външната сила бъде премахната, пробата може да се върне в първоначалното си състояние. Еластичният модул на материала може да бъде измерен на този етап.
Етап на добив:Когато пробата достигне границата на провлачване, започва да се получава пластична деформация, тоест деформацията е необратима. Точката на провлачване е важна основа за оценка на границата на провлачване на материала.
Етап на укрепване:След етапа на провлачване пробата навлиза в етапа на укрепване, якостта на опън на материала постепенно се увеличава и пластичната деформация продължава да се развива.
Етап на шийка и счупване:Когато пробата достигне границата на якост на опън, настъпва значително локално свиване (прегъване) и след това пробата се счупва. Счупването е крайният резултат от изпитването на опън и важна основа за оценка на свойствата на опън на материала.
Резултатите от изпитването на опън на метала обикновено се изразяват чрез крива на опън, която описва съотношението натоварване-деформация на пробата по време на процеса на разтягане. Кривата на опън може да бъде разделена на еластичен етап, етап на провлачване, етап на укрепване и етап на шийка и счупване.
