Понимание твердости, прочности и ударной вязкости материалов

Твердость, прочность и ударная вязкость являются одними из основных и важных свойств, ожидаемых от металлов и других материалов. Одно или несколько из этих свойств будут определять их пригодность для конкретного приложения. Сегодня изо дня в день люди склонны использовать в разговоре слова «сильный», «жесткий» и «твердый», не зная, какое значение это слово может иметь в металлургии.

Сегодня мы узнаем о твердости, прочности и ударной вязкости металлов. Мы также узнаем их разницу и то, насколько они важны в разных приложениях. Вы также познакомитесь со стрессом и напряжением.

Стресс и напряжение

Напряжение – это мера силы, действующей на объект. Напряжения различаются по направлению, в котором действуют силы по отношению к материалу, которые могут быть сжимающими, растягивающими или сдвиговыми. Сжимающее напряжение — это напряжение, которое действует в продольном направлении, сжимая объект. В то время как растягивающее напряжение является полной противоположностью, действуя на расширение объекта. Напряжение кручения отличается тем, что оно является результатом сил, действующих в противоположных направлениях, которые служат для скручивания или создают нагрузку кручения.

С другой стороны, деформация материала является мерой степени, в которой он деформировался относительно своих первоначальных размеров. Например, когда материал, подвергающийся нагрузке с любого направления, должен отреагировать на нагрузку либо деформацией, либо полным разрушением.

Инженеры и ученые смогли предсказать реакцию материалов на воздействие сил разного уровня. Это также позволило классифицировать материалы на основе их свойств, которые могут включать хрупкость, пластичность, эластичность, твердость, ударную вязкость и прочность.

Что такое жесткость?

В общих чертах твердость — это способность материала выдерживать трение. Он хорошо известен и использует стойкость к истиранию. Твердость материала — это мера или способность его сопротивления локализованной деформации. Эта деформация в большинстве случаев вызвана истиранием (силы трения) или вдавливанием (постоянные боковые механические силы).

Алмаз обладает уникальной характеристикой твердости и известен как самое твердое вещество на земле, и его невероятно трудно поцарапать. В промышленном мире или инфраструктуре редко используется в важных приложениях, требующих жесткости. Однако сверла с алмазным наконечником невероятно распространены и доступны в различных размерах, в том числе для ручных дрелей, используемых для сверления металлов и твердых пород.

На субатомном уровне твердость определяется прочностью межмолекулярных связей. Хотя есть и пара вещей, которые вступают в игру. Однако твердость материала не отвечает за сопротивление приложению большой силы. Возьмем, к примеру, несмотря на твердость алмаза, его легко разбить кувалдой. Здесь мы можем отличить твердость от прочности.

Что такое прочность?

Прочность — это способность измерять величину силы, которую материал может поглотить без дробления. Такой материал, как металл, пластик или дерево, может подвергнуться определенной силе, прежде чем он сломается, что означает, что материал полностью выйдет из строя.

При этом материал может подвергаться упругой деформации или деформации, что позволяет ему вернуться в исходную форму без дробления. в ситуации, когда материал деформируется до дробления, он пластичен. Это означает, что пластичный материал также можно считать прочным.

Кроме того, ударная вязкость материала может определяться его пластичностью и прочностью. Хорошим примером ударной вязкости являются металлы и пеноматериалы, имеющие одинаковую ударную вязкость. Материалы сильно различаются по поведению в отношении напряжений и деформаций, но имеют одинаковые пределы текучести.

Металлы могут выдержать только очень небольшую деформацию, прежде чем они сломаются, и может потребоваться огромное усилие, прежде чем они деформируются. С другой стороны, пеноматериалы будут деформироваться при обычном усилии сжатия, но разрушатся только при таком же усилии, как металлы. Каучуки уникальны с точки зрения ударной вязкости, поскольку они обладают достаточной прочностью, чтобы выдерживать большую силу до того, как деформируются, и не разрушаются внезапно при деформации. Каучуки обладают как прочностью, так и пластичностью, что делает их уникальным прочным материалом. Теперь давайте разберемся с термином сила.

Что такое сила?

Прочность — это количество силы, которую материал может выдержать, чтобы сопротивляться деформации. Другими словами, чем выше сила, необходимая для изменения формы материала, тем прочнее материал. Среди вышеперечисленных свойств таких материалов, как металлы, дерево, резина и т. д., прочность, вероятно, является наиболее сложной. Можно также сказать, что это мера силы, которую объект может выдержать, прежде чем он подвергнется пластической деформации. Он также может подвергаться необратимой деформации, которая также известна как неустранимая деформация. То есть материал, подвергшийся пластической деформации, уже не вернется к своей первоначальной форме даже после снятия напряжения.

Например, сталь трудно разобрать, а значит, она обладает высокой прочностью. Но он совсем не прочный, так как может быстро деформироваться во всевозможные формы при очень небольшой силе.

Разница между прочностью и ударной вязкостью заключается в том, что ударная вязкость измеряет силу, необходимую для полного разрушения материала. В то время как прочность - это только количество силы, которое требуется материалу для достижения пластической деформации. В некоторых ситуациях, например в очень хрупком материале, таком как керамика, прочность и ударная вязкость играют важную роль, поскольку они практически совпадают.

Тем не менее, существуют различные типы прочности материала, которые вызывают различные напряжения, которым может подвергаться материал. Таким образом, материал может иметь уникальное значение прочности на сжатие и прочности на растяжение. Это зависит от способности материала выдерживать напряжение сжатия или растяжение. Кроме того, все материалы обладают собственной прочностью на сдвиг, которая измеряет способность выдерживать сдвиговое усилие до разрушения при скольжении.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о твердости, прочности и прочности:

Итак, большой вопрос сегодня «Разница между Твердостью, Прочностью и Прочностью».

Разница между твердостью, вязкостью и прочностью объяснена выше, но вкратце мы можем быстро сказать; твердость — это способность материала сопротивляться трению, а ударная вязкость — это способность измерять величину силы, которую материал может поглотить без дробления. наконец, прочность — это количество силы, которую материал может выдержать, чтобы сопротивляться деформации.

Заключение

Твердость, ударная вязкость и прочность — это чрезвычайно разные свойства, которые можно увидеть в разных материалах. В этой статье мы рассмотрели напряжение и деформацию и то, как они влияют на различные свойства таких материалов, как металлы, дерево, резина и т. д. Наконец, мы также рассмотрели разницу между твердостью, ударной вязкостью и прочностью.

Надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, прокомментируйте ваш любимый раздел в этой статье. И, пожалуйста, не забудьте поделиться с другими студентами технических специальностей, это может быть полезно. Спасибо!