خواص مکانیکی اساسی مواد فلزی

خواص مواد فلزی به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود: عملکرد فرآیند و عملکرد استفاده. به اصطلاح عملکرد فرآیند به عملکرد مواد فلزی در شرایط پردازش سرد و گرم مشخص در طول فرآیند ساخت قطعات مکانیکی اشاره دارد. کیفیت عملکرد فرآیند مواد فلزی، سازگاری آن را با پردازش و شکل‌دهی در طول فرآیند تولید تعیین می‌کند. با توجه به شرایط مختلف پردازش، خواص فرآیند مورد نیاز نیز متفاوت است، مانند عملکرد ریخته‌گری، جوش‌پذیری، جعل‌پذیری، عملکرد عملیات حرارتی، فرآیندپذیری برش و غیره. اصطلاحاً عملکرد به عملکرد مواد فلزی در شرایط استفاده اطلاق می‌شود. قطعات مکانیکی که شامل خواص مکانیکی، خواص فیزیکی، خواص شیمیایی و غیره می شود. عملکرد مواد فلزی محدوده استفاده و عمر مفید آن را تعیین می کند.

در صنعت ماشین سازی از قطعات مکانیکی عمومی در دمای معمولی، فشار معمولی و محیط های غیر خورنده استفاده می شود و در حین استفاده، هر قطعه مکانیکی بارهای متفاوتی را تحمل می کند. توانایی مواد فلزی برای مقاومت در برابر آسیب تحت بار، خواص مکانیکی (یا خواص مکانیکی) نامیده می شود. خواص مکانیکی مواد فلزی مبنای اصلی طراحی و انتخاب مواد قطعات است. بسته به ماهیت بار اعمال شده (مانند کشش، فشار، پیچش، ضربه، بار چرخه ای و غیره)، خواص مکانیکی مورد نیاز برای مواد فلزی نیز متفاوت خواهد بود. خواص مکانیکی معمولاً مورد استفاده عبارتند از: استحکام، انعطاف پذیری، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر ضربه چندگانه و حد خستگی. هر ویژگی مکانیکی به طور جداگانه در زیر مورد بحث قرار گرفته است.

1. قدرت

استحکام به توانایی یک ماده فلزی برای مقاومت در برابر آسیب (تغییر شکل پلاستیک یا شکستگی بیش از حد) تحت بار استاتیک اشاره دارد. از آنجایی که بار به صورت کشش، فشار، خمش، برش و غیره عمل می کند، مقاومت نیز به مقاومت کششی، مقاومت فشاری، مقاومت خمشی، مقاومت برشی و غیره تقسیم می شود که اغلب رابطه خاصی بین مقاومت های مختلف وجود دارد. در استفاده، استحکام کششی به طور کلی به عنوان اساسی ترین شاخص مقاومت استفاده می شود.

2. پلاستیک

پلاستیسیته به توانایی یک ماده فلزی برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک (تغییر شکل دائمی) بدون تخریب تحت بار اشاره دارد.

3-سختی

سختی میزان سختی یا نرمی یک ماده فلزی است. در حال حاضر متداول‌ترین روش برای اندازه‌گیری سختی در تولید، روش سختی فرورفتگی است که از یک فرورفتگی با شکل هندسی خاص برای فشار دادن به سطح ماده فلزی مورد آزمایش تحت بار معین استفاده می‌کند و مقدار سختی اندازه‌گیری می‌شود. بر اساس درجه فرورفتگی
روش های رایج مورد استفاده عبارتند از سختی برینل (HB)، سختی راکول (HRA، HRB، HRC) و سختی ویکرز (HV).

4. خستگی

استحکام، پلاستیسیته و سختی که قبلاً مورد بحث قرار گرفت، همه شاخص‌های عملکرد مکانیکی فلز تحت بار استاتیکی هستند. در واقع بسیاری از قطعات ماشین ها تحت بارگذاری چرخه ای کار می کنند و در چنین شرایطی خستگی در قطعات ایجاد می شود.

5. چقرمگی ضربه

باری که روی قطعه ماشین با سرعت بسیار بالا وارد می شود، بار ضربه ای و توانایی فلز در مقاومت در برابر آسیب تحت بار ضربه را چقرمگی ضربه می گویند.