Osnovna mehanička svojstva metalnih materijala

Svojstva metalnih materijala općenito se dijele u dvije kategorije: procesne performanse i uporabne performanse. Takozvane procesne performanse odnose se na performanse metalnih materijala pod određenim uvjetima hladne i vruće obrade tijekom procesa proizvodnje mehaničkih dijelova. Kvaliteta procesnih performansi metalnih materijala određuje njihovu prilagodljivost obradi i oblikovanju tijekom procesa proizvodnje. Zbog različitih uvjeta obrade, različita su i potrebna procesna svojstva, kao što su performanse lijevanja, zavarljivost, kovnost, performanse toplinske obrade, obradivost rezanjem itd. Takozvane performanse odnose se na performanse metalnih materijala pod uvjetima upotrebe mehaničkih dijelova, što uključuje mehanička svojstva, fizikalna svojstva, kemijska svojstva itd. Performanse metalnih materijala određuju njihov raspon upotrebe i vijek trajanja.

U industriji proizvodnje strojeva, opći mehanički dijelovi koriste se pri normalnoj temperaturi, normalnom tlaku i medijima koji nisu jako korozivni, a tijekom upotrebe svaki mehanički dio podnosi različita opterećenja. Sposobnost metalnih materijala da se odupru oštećenjima pod opterećenjem naziva se mehanička svojstva (ili mehanička svojstva). Mehanička svojstva metalnih materijala glavna su osnova za projektiranje i odabir materijala dijelova. Ovisno o prirodi primijenjenog opterećenja (kao što su napetost, kompresija, torzija, udar, cikličko opterećenje itd.), mehanička svojstva potrebna za metalne materijale također će biti različita. Uobičajeno korištena mehanička svojstva uključuju: čvrstoću, plastičnost, tvrdoću, žilavost, otpornost na višestruke udarce i granicu umora. Svako mehaničko svojstvo zasebno se razmatra u nastavku.

1. Snaga

Čvrstoća se odnosi na sposobnost metalnog materijala da se odupre oštećenjima (prekomjernoj plastičnoj deformaciji ili lomu) pod statičkim opterećenjem. Budući da opterećenje djeluje u obliku napetosti, kompresije, savijanja, smicanja itd., čvrstoća se također dijeli na vlačnu čvrstoću, tlačnu čvrstoću, savojnu čvrstoću, smičnu čvrstoću itd. Često postoji određeni odnos između različitih čvrstoća. U upotrebi 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 uništenja pod opterećenjem.

3. Tvrdoća

Tvrdoća je mjera koliko je metalni materijal tvrd ili mekan. Trenutno je najčešće korištena metoda mjerenja tvrdoće u proizvodnji metoda tvrdoće utiskivanjem, koja koristi utiskivač određenog geometrijskog oblika za utiskivanje u površinu metalnog materijala koji se testira pod određenim opterećenjem, a vrijednost tvrdoće mjeri se na temelju stupnja utiskivanja.
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 se ranije raspravljalo su mehanički pokazatelji performansi metala pod statičkim opterećenjem. Zapravo, mnogi strojni dijelovi rade pod cikličkim opterećenjem, a u takvim uvjetima dolazi do zamora dijelova.

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.