Все 14 механических свойств материалов с примерами

Каковы механические свойства материалов?

механические свойства материалов определяют поведение материалов под действием внешних сил, называемых нагрузками. Они являются мерой прочности и долговечности материала при эксплуатации и имеют большое значение при проектировании инструментов, машин и конструкций.

Механические свойства чувствительны к структуре в том смысле, что они зависят от структуры кристалла и процесса его связывания и особенно от природы и поведения несовершенств, которые существуют внутри самого кристалла или на границах зерен.

Наиболее важные и полезные механические свойства материалов кратко объясняются ниже, чтобы читатели могли быстро и разумно выбрать подходящий материал для данного дизайна.

1. Сила

Сила материала является его способность к испытанию и разрушению под действием внешних нагрузок. Чем сильнее материал лучше загрузка это может выдержать. Таким образом, он определяет способность материала выдерживать напряжения без разрушения. Поскольку прочность варьируется в зависимости от типа нагрузки. Можно отменить прочность на растяжение, сжатие, сдвиг или кручение.

Максимальное напряжение, которое может выдержать любой материал до разрушения, называется его пределом прочности. . Тенденция материала — это его предел прочности при растяжении.

2. Эластичность

Эластичность это те механические свойства материалов, в силу которых деформация вызванное приложенной нагрузкой исчезает при удалении груза . Другими словами, упругость материала — это его способность возвращаться в исходное положение после деформации при снятии напряжения или нагрузки. Эластичность — это свойство материала при растяжении.

• Пропорциональный лимит :- Это максимальное напряжение, при котором материал будет поддерживать идеально равномерную скорость деформации по отношению к напряжению. Несмотря на то, что это значение трудно измерить, оно используется в важных приложениях, таких как точные инструменты, пружины и т. д.
• Предел эластичности :- Большинство материалов могут подвергаться нагрузкам немного выше пропорционального предела без постоянной деформации. Наибольшее напряжение, которое может выдержать материал, не принимая постоянной деформации, называется пределом упругости. . Таким образом, за пределом упругости материал сохраняет свою первоначальную форму и происходит необратимое изменение.
• Точка доходности :- При определенном напряжении пластичные материалы, в частности, перестают оказывать сопротивление растягивающим усилиям, т. Е. Текут, и происходит относительно большое постоянное изменение без заметного увеличения нагрузки. Эта точка называется точкой текучести. Некоторые материалы имеют определенный предел текучести. , и в этом случае предел текучести или предел текучести - это просто напряжение в этой точке. Мягкая сталь является примером этого.
• Доказательство стресса :- Большинство пластичных материалов демонстрируют прогрессивный предел текучести и другую меру предела текучести, обычно известную как условное напряжение. Испытательное напряжение определяется как величина нагрузки, которую материал может выдержать, не подвергаясь более чем небольшому схватыванию, общепринятая мера составляет 0,1 или 0,2 %. исходной длины датчика .

3. Жесткость

Сопротивление материала упругой деформации или прогибу называется жесткостью. или жесткость . Материал, который претерпевает небольшую деформацию под нагрузкой, имеет высокую степень жесткости или жесткости. Например, подвесные балки из стали и алюминия могут быть достаточно прочными, чтобы нести требуемую нагрузку, но алюминий будет «прогибаться». ”или отклонить дальше. Другими словами, стальная балка жестче или более жесткая, чем алюминиевая балка.

Если материал соответствует закону крючка, т. е. имеет линейную зависимость между напряжением и деформацией, его жесткость измеряется модулем Юнга E . Чем выше значение модуля Юнга, тем жестче материал.

При растяжении и сжатии это называется модулем жесткости. или «модуль упругости »; при сдвиге модуль жесткости , и обычно составляет 40 % от значения модуля Юнга для часто используемых материалов; при объемном искажении — модуля объемного сжатия.

Термин гибкость иногда используется как противоположность жесткости. Однако гибкость обычно связана с изгибом или изгибом. Также это может подразумевать использование гибки в пластическом диапазоне.

4. Пластичность

пластичность материала — это его способность подвергаться некоторой остаточной деформации. без разрыва отказа. Пластическая деформация произойдет только после того, как будет превышен диапазон упругости.

Пластичность важна при формовании, штамповке, экструзии и многих других процессах горячей или холодной обработки. Такие материалы, как глина, свинец. и т. д. пластичны при комнатной температуре, а Сталь пластична при ярком нагреве. Как правило, пластичность увеличивается с повышением температуры.

5. Пластичность

Пластичность одно из механических свойств материала, которое позволяет ему вытягиваться в тонкую проволоку . Мягкая сталь является пластичным материалом. Процентное удлинение и уменьшение площади при растяжении часто используются в качестве эмпирических показателей пластичности.

6. Ковкость (механические свойства материалов)

Податливость Способность материала распрямляться в тонкие листы без растрескивания при горячей или холодной обработке. Алюминий, медь, олово, свинец, сталь и т. д. относятся к ковким металлам.

Важно отметить, что некоторые материалы могут быть податливыми и пластичными. Ведущий например, его можно легко раскатать и сбить в тонкие листы, но нельзя вытянуть в проволоку. Хотя пластичность и ковкость часто используются взаимозаменяемо, пластичность считается свойством растяжения, а пластичность считается свойством сжатия.

Слова пластичность и ковкость делают его почти синонимом удобоукладываемости. или формируемость что явно связано с пластической деформацией.

7. Устойчивость

Упругость — это механические свойства материалов. который имеет емкость материала для поглощения потерь энергии при снятии нагрузки. Сохраненная энергия указывается точно в строке, если нагрузка удалена.

Максимальная энергия которая может храниться в теле предела эластичности, называется устойчивостью доказательства. , а также доказательство устойчивости на единицу объема. называется модулем упругости . Другими словами, модуль упругости определяется как количество энергии, необходимое для напряжения единицы объема материала до его пропорционального предела. Количество показывает способность материала выдерживать удары и вибрации.

8. Прочность

прочность является мерой количества энергии, которое материал может поглотить до того, как произойдет фактическое разрушение или разрушение. Например, если нагрузку внезапно приложить к куску мягкой стали, а затем к куску стекла, мягкая сталь поглотит гораздо больше энергии, прежде чем произойдет разрушение. Таким образом, говорят, что мягкая сталь намного прочнее стекла.

Прочность материала – это его способность противостоять как пластическим, так и упругим деформациям. Следовательно, это очень желательное качество. для деталей конструкций и машин, которые должны выдерживать удары и вибрацию. Марганцевая сталь, кованое железо, низкоуглеродистая сталь и т. д. — прочные материалы.

Работу или энергию, которую поглощает материал, иногда называют модулем ударной вязкости. Вязкость связана с ударной вязкостью, т. е. с устойчивостью к таким нагрузкам.

9. Твердость (механические свойства материалов)

Твердость является фундаментальным свойством, тесно связанным с прочностью. Твердость обычно определяется с точки зрения способности материала сопротивляться царапанью, истиранию, порезу, вдавливанию или проникновению. Важно отметить, что твердость металла не имеет прямого отношения к прокаливаемости металла.

В настоящее время используется множество методов определения твердости материала. Это Бринелл, Роквелл и Виккерс. .

10. Закаливаемость

Прокаливаемость указывает степень твердости который можно придать металлу, в частности стали, в процессе закалки. Он определяет глубину и распределение твердости, вызванной закалкой. . Прокаливаемость металла определяется с помощью теста Джомини. чтобы определить, насколько хорошо металл твердости от центра металла к границе раздела металла. Испытание Джомини (ISO 642:1999) включает нагрев образца стали (диаметром 25 мм и длиной 100 мм) до аустенитизации температура и закалка с одного конца контролируемой и стандартизированной струей воды. Говорят, что металл, способный к закалке по всей своей структуре, обладает более высокой прокаливаемостью.

11. Хрупкость ( Механические свойства материалов )

Хрупкость материала - это свойство ломаться без значительной остаточной деформации. Есть много материалов, которые ломаются или выходят из строя до того, как произойдет значительная деформация.

Такие материалы хрупкие, например, стекло, чугун. Поэтому говорят, что непластичный материал является хрупким материалом.

Обычно прочность хрупких материалов на растяжение составляет лишь часть их общей прочности.

12. Обрабатываемость

Обрабатываемость Это не внутренние механические свойства материалов, а результат сложного взаимодействия между заготовкой и различными режущими устройствами, работающими с разной скоростью при разных условиях смазки. В результате обрабатываемость измеряется эмпирически, и результат применим только в аналогичных условиях.

Однако, говоря простым языком, это легкость, с которой металл может быть удален при различных операциях механической обработки. Хорошая обрабатываемость подразумевает удовлетворительные результаты обработки.

Обрабатываемость металла указывается в процентах, что является индексом обрабатываемости. . Все металлы машин сравниваются с базовым стандартом. Стандартным металлом, используемым для 100-процентной оценки обрабатываемости, является автоматная сталь. Индекс обрабатываемости углеродистых сталей обычно колеблется от 40 до 60 процентов, а чугуна от 50 до 80 процентов.

13. Ползучесть

Ползучесть – это механические свойства материалов. Медленная и прогрессирующая деформация материала со временем при постоянном напряжении называется ползучестью . Самый простой тип деформации ползучести — вязкое течение. .

В зависимости от температуры напряжение даже ниже предела упругости может вызвать некоторую остаточную деформацию. Чаще всего это определяется как зависящая от времени деформация, возникающая под нагрузкой. Металлы обычно демонстрируют ползучесть при самых высоких температурах, в то время как пластик, резина и подобные аморфные материалы очень чувствительны к температуре ползучести.

Есть три этапа ползучести. В первом материал удлиняется быстро, но с уменьшающейся скоростью. На втором этапе скорость удлинения постоянна. На 3-й стадии скорость удлинения быстро увеличивается, пока материал не разрушается. Напряжение для определенной скорости деформации при постоянной температуре называется сопротивлением ползучести.

14. Усталость (механические свойства материалов)

усталость свойства материала определяют его поведение при воздействии тысяч или даже миллионов циклических нагрузок приложения, в которых максимальное напряжение, возникающее в каждом цикле, находится в пределах диапазона упругости материала. В этих условиях отказ может произойти после определенного количества приложений нагрузки, или материал может продолжать служить неопределенно долго. Во многих случаях компонент рассчитан на определенный срок службы при заданном цикле нагрузки; многие компоненты высокоскоростных авиационных и газотурбинных двигателей относятся к этому типу.

Итак, это были все разные механические свойства материалов. это полезно для получения информации о том, какой тип материала следует выбрать в соответствии с требованиями.