สมบัติทางกลของโลหะ: บทนำ

การเข้าใจคุณสมบัติทางกลของโลหะอย่างแน่นหนาจะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าวัสดุชนิดใดที่เหมาะกับการใช้งานของคุณเมื่อคุณเลือกซื้อตัวยึด เช่น หมุดเดือย

สมบัติทางกลของโลหะ: รายการ

คุณสมบัติทางกลที่สำคัญที่สุดที่ควรทำความเข้าใจคือ:

ความสามารถในการชุบแข็ง:ความสามารถของโลหะในการเข้าถึงความแข็งตามที่ต้องการ

ความสามารถในการแปรรูป:การวัดเพื่อพิจารณาว่าสามารถตัดโลหะได้ง่ายเพียงใด

ความต้านทานการกัดกร่อน:ความสามารถของโลหะในการต้านทานองค์ประกอบหรือสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือเสื่อมสภาพ

ภายในคุณสมบัติเหล่านั้น คุณสมบัติอื่นๆ อีกหลายรายการจำเป็นต้องเข้าใจ ได้แก่:

ความเครียดแรงดึง:ความเค้นชนิดหนึ่งที่ดึงวัสดุไปในทิศทางตรงกันข้าม

ความต้านแรงดึง:ค่าความเค้นดึงสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้

ความยืดหยุ่น:ความสามารถของโลหะในการเด้งกลับคืนสู่รูปร่างเดิมหลังจากประสบกับแรงเปลี่ยนรูป

การเปลี่ยนรูปพลาสติก:การเสียรูปถาวร (แต่ไม่แตกหัก) ของโลหะ

ความแข็งแรงของผลผลิต:จุดที่พฤติกรรมยืดหยุ่นของโลหะทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติก

ความเครียดเฉือน:ความเครียดจากแรงที่อาจทำให้โลหะแตกหรือเฉือนไปตามระนาบของมัน

ความเหนียว:การวัดความสามารถของโลหะในการรับการเปลี่ยนรูปพลาสติกโดยไม่แตกหัก

ความเหนียว:การผสมผสานระหว่างความเหนียวและความต้านทานแรงดึงของโลหะ

เรามาดูคุณสมบัติแต่ละอย่างให้ละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นว่าคุณสมบัติเหล่านี้ทำงานร่วมกันอย่างไรเพื่อแสดงพฤติกรรมของโลหะได้อย่างไร

ความสามารถในการชุบแข็ง

ความสามารถในการชุบแข็งคือศักยภาพของโลหะที่จะบรรลุตามที่ต้องการความแข็ง– การวัดความต้านทานของโลหะต่อการเสียรูปพลาสติก ซึ่งได้รับอิทธิพลจากความต้านทานแรงดึงและคุณสมบัติยืดหยุ่นของวัสดุ เพื่อตรวจสอบว่าโลหะสามารถชุบแข็งได้ตามระดับที่ต้องการหรือไม่ สิ่งสำคัญคือต้องทำความเข้าใจวิธีการวัดความแข็ง

ความแข็ง

เพื่อให้ได้ความแข็ง โลหะจะต้องถูกให้ความร้อนจนถึงระยะออสเทนนิติก ซึ่งเป็นสถานะของแข็งที่มีอุณหภูมิสูง โดยที่อะตอมจะจัดเรียงตัวใหม่ จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วจนถึงระยะมาร์เทนซิติก ซึ่งเป็นสถานะชุบแข็งของเหล็กที่พัฒนาขึ้นเมื่อเหล็กกล้าออสเทนนิติกเย็นตัวลง เร็วเกินไปที่อะตอมจะกลับคืนสู่สภาพเดิม การอบชุบด้วยความร้อนเสริมที่เรียกว่าการแบ่งเบาบรรเทาช่วยให้สามารถปรับความแข็งของโลหะได้หลายองศา

ความแข็งของโลหะสามารถวัดได้ด้วยการทดสอบที่หลากหลาย โดยการทดสอบที่พบบ่อยที่สุดคือการทดสอบ Rockwell, Brinell, Vickers และ Knoop ผลการทดสอบแต่ละรายการจะแสดงเป็นตัวเลขตามด้วยตัวย่อการทดสอบ แม้ว่าการทดสอบบางอย่างจะเพิ่มส่วนประกอบอื่นๆ ในผลลัพธ์สุดท้าย เช่น ค่าแรงที่ใช้ การแสดงประเภทของวัสดุ และเวลาที่ผ่านไประหว่างการทดสอบ สำหรับการทดสอบแต่ละครั้ง ตัวเลขความแข็งที่ต่ำกว่าหมายถึงวัสดุที่อ่อนกว่า ในขณะที่ตัวเลขที่สูงกว่าหมายถึงวัสดุที่แข็งกว่า

ความสามารถในการแปรรูป

ความสามารถในการแปรรูปเป็นคุณสมบัติของโลหะที่ค่อนข้างเป็นส่วนตัว ซึ่งบ่งชี้ถึงระดับที่สามารถตัดโลหะได้ง่าย ไม่สามารถวัดได้แน่ชัด (ต่างจากความแข็ง) เนื่องจากปัจจัยภายนอกมีอิทธิพลต่อคุณลักษณะนี้ ตัวแปรเหล่านี้ได้แก่ วัสดุตัดโลหะ อุณหภูมิของวัสดุและอากาศโดยรอบ การใช้น้ำมันตัด ความเร็วของการตัด และอื่นๆ

แต่ AISI เห็นว่าจำเป็นต้องมีเฟรมเวิร์กที่จะทำหน้าที่เป็นรากฐานในการพิจารณาความสามารถในการแปรรูป สิ่งนี้นำไปสู่การสร้างดัชนีความสามารถในการแปรรูป ซึ่งใช้สูตรมาตรฐานเพื่อประเมินความสามารถในการแปรรูปโลหะชนิดต่างๆ

การให้คะแนนความสามารถในการแปรรูป

กระบวนการนี้เป็นการเปรียบเทียบความสามารถในการแปรรูปของโลหะแต่ละชนิดกับเหล็กดึงเย็น B1112 ซึ่งได้รับการกำหนดพิกัดความสามารถในการขึ้นรูป (MR) ที่ 1 และทำหน้าที่เป็นโลหะมาตรฐาน AISI ตรวจสอบโลหะหลายชนิดเทียบกับความเร็วที่สามารถตัด B1112 ด้วยอายุการใช้งานเครื่องมือที่กำหนด เพื่อให้คะแนน

ผลลัพธ์ MR ของโลหะแต่ละชนิดจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ โดยที่ B1112 จะได้รับ 100% หากคะแนนโลหะต่ำกว่า 100% การตัดเฉือนจะยากกว่า B1112 หากคะแนนเกิน 100% ก็จะง่ายต่อการตัดเฉือน ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าคาร์บอน 1,095 มี MR ประมาณ 45% เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอน ในทางกลับกัน อะลูมิเนียม 6061 มี MR ใกล้ถึง 270%

ความต้านทานการกัดกร่อน

การกัดกร่อนคือเมื่อโลหะเสื่อมสภาพและสูญเสียความหนาแน่นเนื่องจากไม่สามารถทนต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวมันเองกับสภาพแวดล้อมภายนอกได้ความต้านทานการกัดกร่อนคือความสามารถของโลหะในการต้านทานปฏิกิริยาดังกล่าว ซึ่งมักเกิดจากการผสมของโลหะผสม การเคลือบป้องกัน หรือทั้งสองอย่าง

ออกซิเจน ของเหลว อุณหภูมิ บรรยากาศ สารเคมี กระแสไฟฟ้า สิ่งสกปรก และเศษซาก เป็นตัวแปรภายนอกทั่วไปที่ส่งผลต่อการกัดกร่อน แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้มีความสามารถทำหน้าที่เป็นช่องทางสำหรับส่วนอื่นๆ ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการโต้ตอบกันมากขึ้น สภาพแวดล้อมของโลหะจะส่งผลต่อพฤติกรรมการกัดกร่อนด้วย ตัวอย่างเช่น โลหะที่แช่อยู่ในน้ำทะเลจะไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนได้เท่ากับโลหะที่ถูกทิ้งไว้ข้างนอกหรือเก็บไว้ในโรงงานเคมี เนื่องจากโลหะแต่ละชนิดให้การปกป้องที่แตกต่างกัน จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจว่าโลหะชนิดใดที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนเพื่อให้ทำงานได้สำเร็จตามวัตถุประสงค์การใช้งาน

โลหะผสมยอดนิยมหลายชนิดมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีทั้งในสภาพแวดล้อมโดยรอบและตามธรรมชาติ:

· สเตนเลส 300 ซีรีส์ไม่ทนต่อการกัดกร่อนในตัวเอง พวกเขาต้องการการเคลือบ การทู่ หรือการชุบเพื่อแสดงความต้านทาน อย่างไรก็ตาม 316 ขึ้นชื่อในเรื่องความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมน้ำเค็ม เหล็กกล้าไร้สนิมซีรีส์ 400 มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีต่อองค์ประกอบทางธรรมชาติที่ไม่รุนแรง

· โลหะอื่น ๆ ที่ให้ความต้านทานการกัดกร่อนต่อองค์ประกอบตามธรรมชาติได้ดี ได้แก่ ทองเหลือง 360 และ 464 ซึ่งทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมน้ำเค็ม

· กระบวนการตกแต่งขั้นสุดท้าย การชุบ และการเคลือบที่ให้ความต้านทานการกัดกร่อน รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงสารยับยั้งสนิม อลูมิเนียมอัลลอยด์อโนไดซ์ ออกไซด์สีดำ การเคลือบแปลงโครเมต การชุบด้วยไฟฟ้า สังกะสีหรือแมงกานีสฟอสเฟต สีฟอสเฟต อลูมิเนียมจุ่มร้อน และการชุบด้วยสังกะสีด้วยไฟฟ้า .