Osnovna mehanička svojstva metalnih materijala

Svojstva metalnih materijala se generalno dijele u dvije kategorije: procesne performanse i upotrebne performanse. Takozvane procesne performanse odnose se na performanse metalnih materijala pod određenim uslovima hladne i tople obrade tokom procesa proizvodnje mehaničkih dijelova. Kvalitet procesnih performansi metalnih materijala određuje njihovu prilagodljivost obradi i oblikovanju tokom procesa proizvodnje. Zbog različitih uslova obrade, različita su i potrebna procesna svojstva, kao što su performanse lijevanja, zavarljivost, kovnost, performanse termičke obrade, obradivost rezanjem itd. Takozvane performanse odnose se na performanse metalnih materijala pod uslovima upotrebe mehaničkih dijelova, što uključuje mehanička svojstva, fizička svojstva, hemijska svojstva itd. Performanse metalnih materijala određuju njihov opseg upotrebe i vijek trajanja.

U industriji proizvodnje mašina, opći mehanički dijelovi se koriste na normalnoj temperaturi, normalnom pritisku i u medijima koji nisu jako korozivni, a tokom upotrebe, svaki mehanički dio će podnijeti različita opterećenja. Sposobnost metalnih materijala da se odupru oštećenjima pod opterećenjem naziva se mehanička svojstva (ili mehanička svojstva). Mehanička svojstva metalnih materijala su glavna osnova za projektovanje i odabir materijala dijelova. Ovisno o prirodi primijenjenog opterećenja (kao što su zatezanje, kompresija, torzija, udar, ciklično 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 zamora. Svako mehaničko svojstvo se zasebno 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 zatezanja, kompresije, savijanja, smicanja itd., čvrstoća se također dijeli na zateznu čvrstoću, tlačnu čvrstoću, čvrstoću na savijanje, čvrstoću na smicanje itd. Često postoji određeni odnos između različitih čvrstoća. U upotrebi se zatezna 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 se najčešće korištena metoda za mjerenje tvrdoće u proizvodnji koristi kao metoda tvrdoće utiskivanjem, koja koristi utiskivač određenog geometrijskog oblika za utiskivanje u površinu metalnog materijala koji se testira pod određenim opterećenjem, a vrijednost tvrdoće se mjeri na osnovu stepena 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 je ranije bilo riječi su mehanički pokazatelji performansi metala pod statičkim opterećenjem. U stvari, mnogi mašinski dijelovi rade pod cikličnim opterećenjem i pod takvim uslovima dolazi do zamora materijala.

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.