Malzemelerin Akma Dayanımı ve Çekme Dayanımı: Açıklanan Farklar

1. Verim Kriterleri

Mühendislikte yaygın olarak kullanılan üç akma kriteri şunlardır:

(1) Oransal Limit - Gerilme-gerinim eğrisinde doğrusal bir ilişkiyi koruyan en yüksek gerilme, uluslararası olarak σp olarak gösterilir. Gerilme σp değerini aştığında malzemenin akmaya başladığı kabul edilir.

(2) Elastik Limit - Bir test numunesinin yüklenmesi ve boşaltılmasından sonra, standart artık kalıcı deformasyon olmamasıdır. Malzemenin elastik olarak tamamen iyileşebildiği en yüksek gerilme genellikle uluslararası olarak σel olarak gösterilir. Gerilme σel değerini aştığında malzemenin akmaya başladığı kabul edilir.

(3) Akma Dayanımı - Standart, σ0.2 veya σys olarak sembolize edilen akma dayanımı olarak alınan 0.2% kalıntı deformasyon gerilimi gibi belirli bir kalıntı deformasyondur.

2. Akma Dayanımını Etkileyen Faktörler

Akma dayanımını etkileyen içsel faktörler şunları içerir:

Bağlanma, mikroyapı, yapı, atomik özellikler. Metalin akma dayanımının seramik ve polimerlerle karşılaştırılması, bağlanmanın temel etkisini göstermektedir.

Mikroyapısal etkiler açısından bakıldığında, dört güçlendirme mekanizması metal malzemelerin akma dayanımını etkileyebilir:

(1) Katı çözeltinin güçlendirilmesi;

(2) Gerilme sertleşmesi;

(3) Yağış güçlendirme ve dağılım güçlendirme;

(4) Tane sınırı ve alt tane güçlenmesi.

Çökelme ile güçlendirme ve tane inceltme, endüstriyel alaşımlarda akma dayanımını artırmak için kullanılan en yaygın yöntemlerdir. Bu güçlendirme mekanizmaları arasında ilk üçü malzeme mukavemetini artırırken plastikliği azaltır. Sadece tanelerin ve alt tanelerin rafine edilmesi hem mukavemeti hem de plastisiteyi artırabilir.

Akma dayanımını etkileyen dışsal faktörler şunları içerir:

Sıcaklık, gerinim oranı, gerilme durumu. Sıcaklık azaldıkça ve gerilme oranı arttıkça malzemenin akma dayanımı yükselir. Gövde merkezli kübik metaller sıcaklığa ve gerilme hızına karşı özellikle hassastır, bu da çeliğin düşük sıcaklıkta kırılganlığı olgusuna yol açar.

Gerilme durumunun etkisi de önemlidir. Akma dayanımı malzemenin temel bir özelliğini yansıtmasına rağmen, farklı gerilme durumları farklı akma dayanımlarına neden olacaktır. Tipik olarak, bir malzemenin akma dayanımına atıfta bulunduğumuzda, tek yönlü gerilim altındaki akma dayanımına atıfta bulunmuş oluruz.

3. Akma Dayanımının Mühendislik Açısından Önemi

Geleneksel mukavemet tasarım yöntemleri, plastik malzemeler için standart olarak akma mukavemetini kullanır ve izin verilen gerilimi [σ]=σys/n olarak tanımlar; burada güvenlik faktörü n tipik olarak 2 veya daha büyüktür. Gevrek malzemeler için standart olarak çekme dayanımı kullanılır ve izin verilen gerilme [σ]=σb/n olarak tanımlanır, burada güvenlik faktörü n tipik olarak 6'dır.

Geleneksel mukavemet tasarım yöntemlerinin takip edilmesinin kaçınılmaz olarak yüksek akma mukavemetli malzemelere aşırı vurgu yapılmasına yol açacağını unutmamak önemlidir. Ancak malzemenin akma dayanımı arttıkça kırılma direnci azalır ve gevrek kırılma riski artar.

Akma dayanımı sadece doğrudan uygulama önemine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda mühendislikte malzemelerin belirli mekanik davranışlarını ve işlem performansını kabaca ölçer.

Örneğin, malzemenin akma dayanımındaki bir artış, onu gerilme korozyonuna karşı daha hassas hale getirir ve hidrojen gevrekleşmesi. Bir malzemenin akma dayanımı düşükse, daha iyi soğuk şekillendirme ve kaynak özellikleri. Bu nedenle akma dayanımı, kaynak özelliklerinin vazgeçilmez bir anahtar göstergesidir. malzeme özellikleri.

Bir malzeme akmaya başladıktan sonra, devam eden deformasyon iş sertleşmesine neden olacaktır.

4. İş Güçlendirme Endeksinin Pratik Önemi n

İş sertleşme indeksi n, bir malzemenin akmaya başladıktan ve deforme olmaya devam ettikten sonra gerinim sertleşmesini yansıtır ve boyun verme oluşmaya başladığında maksimum gerilimi belirler. n ayrıca bir malzemenin üretebileceği maksimum düzgün gerinimi de belirler, bu da soğukta çok önemli bir değerdir. şekillendirme süreçleri.

Çalışan parçalar için, malzemelerin belirli iş sertleştirme özelliklerine sahip olması da gereklidir.

Aksi takdirde, zaman zaman aşırı yükler altında, aşırı plastik deformasyon meydana gelecek ve potansiyel olarak yerel düzensiz deformasyon veya kırılma ile sonuçlanacaktır.

Bu nedenle, bir malzemenin iş sertleştirme kabiliyeti, parçaların güvenli kullanımı için güvenilir bir garantidir.

Gerinim sertleşmesi, malzeme mukavemetini arttırmanın önemli bir yoludur. Paslanmaz çelik büyük bir iş sertleştirme indeksine n=0,5 sahiptir, bu da yüksek bir üniform deformasyon miktarı ile sonuçlanır.

Paslanmaz çeliğin akma dayanımı yüksek olmamasına rağmen, soğuk deformasyon yoluyla önemli ölçüde iyileştirilebilir. Yüksek karbonlu çelik tel, kurşun banyosu izotermal işlem ve çekme işleminden sonra 2000MPa'nın üzerine çıkabilir.

Ancak geleneksel gerinim güçlendirme yöntemleri sadece mukavemeti artırırken plastikliği önemli ölçüde azaltabilir. Bazılarında yeni malzemeler geliştirilirken, mikroyapı ve dağılımındaki değişikliklerin deformasyon sırasında hem mukavemeti hem de plastisiteyi artırabileceği belirtilmektedir.

5. Çekme Dayanımı

Çekme mukavemeti, malzemeler boyunlanma göstermediğinde kırılmaya karşı direnci temsil eder. Ürün tasarımında kırılgan malzemeler kullanıldığında, bunların izin verilen gerilimi çekme mukavemetine dayanır. Genel plastik malzemeler için çekme mukavemeti ne anlama gelir?

Çekme mukavemeti sadece maksimum düzgün plastik deformasyon direncini temsil etmesine rağmen, statik gerilim altında malzemenin sınır yük taşıma kapasitesini gösterir. Çekme mukavemeti σb'ye karşılık gelen harici yük, numunenin dayanabileceği maksimum yüktür.

Boyunlanma sürekli gelişiyor ve gerçek gerilim artıyor olsa da, dış yük hızla düşmektedir.

Statik gerilim altında deformasyondan kırılmaya kadar malzemenin birim hacmi başına harcanan işe statik tokluk denir. Kesin konuşmak gerekirse, gerçek gerilme-gerinim eğrisinin altındaki alan olmalıdır.

Mühendislikte basitlik için yaklaşık olarak şu şekilde ifade edilir: Plastik malzemeler için statik tokluk, mukavemet ve plastisitenin kapsamlı bir göstergesidir.

Yay çeliği gibi saf yüksek mukavemetli malzemeler yüksek statik tokluğa sahip değildir ve iyi plastikliğe sahip düşük karbonlu çelik de yüksek statik tokluğa sahip değildir.

Sadece su verilmiş ve yüksek sıcaklıkta temperlenmiş orta karbonlu (alaşımlı) yapı çeliği en yüksek statik tokluğa sahiptir.

Sertlik, metallerin bağımsız bir temel özelliği değildir. Bir metalin küçük bir hacim içinde yüzeyinde deformasyona veya kırılmaya direnme kabiliyetini ifade eder.