Osnovna mehanička svojstva metalnih materijala

Svojstva metalnih materijala općenito se dijele u dvije kategorije: procesna izvedba i uporabna izvedba. Takozvana izvedba procesa odnosi se na izvedbu metalnih materijala pod određenim hladnim i vrućim uvjetima obrade tijekom procesa proizvodnje mehaničkih dijelova. Kvaliteta izvedbe procesa metalnih materijala određuje njihovu prilagodljivost obradi i oblikovanju tijekom procesa proizvodnje. Zbog različitih uvjeta obrade, zahtijevana procesna svojstva su također različita, kao što su izvedba lijevanja, zavarljivost, kovljivost, izvedba toplinske obrade, obradivost rezanjem itd. Takozvana izvedba odnosi se na izvedbu metalnih materijala u uvjetima uporabe mehaničkih dijelova, što uključuje mehanička svojstva, fizikalna svojstva, kemijska svojstva itd. Performanse metalnih materijala određuju njihov raspon uporabe i vijek trajanja.

U industriji proizvodnje strojeva, opći mehanički dijelovi koriste se pri normalnoj temperaturi, normalnom tlaku i slabo korozivnim medijima, a tijekom uporabe svaki će mehanički dio podnijeti različita opterećenja. Sposobnost metalnih materijala da se odupru oštećenjima pod opterećenjem nazivamo mehaničkim svojstvima (ili mehaničkim svojstvima). Mehanička svojstva metalnih materijala glavna su osnova za dizajn i izbor materijala dijelova. Ovisno o prirodi primijenjenog opterećenja (kao što je napetost, kompresija, torzija, udar, cikličko opterećenje itd.), mehanička svojstva potrebna za metalne materijale također će biti različita. Uobičajena mehanička svojstva uključuju: čvrstoću, plastičnost, tvrdoću, žilavost, otpornost na višestruke udare i granicu zamora. Svako mehaničko svojstvo raspravlja se zasebno u nastavku.

1. Snaga

Čvrstoća se odnosi na sposobnost metalnog materijala da se odupre oštećenjima (pretjeranoj plastičnoj deformaciji ili lomu) pod statičkim opterećenjem. Budući da opterećenje djeluje u obliku napetosti, pritiska, savijanja, smicanja itd., čvrstoća se također dijeli na vlačnu čvrstoću, tlačnu čvrstoću, savojnu čvrstoću, posmičnu čvrstoću itd. Često postoji određeni odnos između različitih čvrstoća. U uporabi se vlačna čvrstoća općenito koristi kao najosnovniji indeks čvrstoće.

2. Plastičnost

Plastičnost se odnosi na sposobnost metalnog materijala da proizvede plastičnu deformaciju (trajnu deformaciju) bez razaranja pod opterećenjem.

3. Tvrdoća

Tvrdoća je mjera koliko je metalni materijal tvrd ili mekan. Trenutno je najčešće korištena metoda za mjerenje tvrdoće u proizvodnji metoda tvrdoće utiskivanjem, koja koristi utiskivač određenog geometrijskog oblika koji se utisne u površinu metalnog materijala koji se ispituje pod određenim opterećenjem, a vrijednost tvrdoće se mjeri na temelju stupnja udubljenja.
Uobičajeno korištene metode uključuju tvrdoću po Brinellu (HB), tvrdoću po Rockwellu (HRA, HRB, HRC) i tvrdoću po Vickersu (HV).

4. Umor

Čvrstoća, plastičnost i tvrdoća o kojima smo prethodno govorili svi su pokazatelji mehaničkih svojstava metala pod statičkim opterećenjem. U stvari, mnogi dijelovi stroja rade pod cikličkim opterećenjem i pod takvim će se uvjetima u dijelovima pojaviti zamor.

5. Udarna žilavost

Opterećenje koje djeluje na strojni dio vrlo velikom brzinom naziva se udarno opterećenje, a sposobnost metala da se odupre oštećenjima pod udarnim opterećenjem naziva se udarna žilavost.