מאפיינים מכניים של מתכות: מבוא

אחיזה איתנה בתכונות המכאניות של מתכת תעזור לך לקבוע איזה חומר יתאים ליישום שלך כשאתה קונה מחברים כמו סיכות דיבל.

מאפיינים מכניים של מתכות: רשימה

כמה מהמאפיינים המכניים החשובים ביותר שיש להבין הם:

יכולת התקשות:היכולת של מתכת להגיע לקשיות רצויה.

יכולת עיבוד:מדידה כדי לקבוע באיזו קלות ניתן לחתוך מתכת.

עמידות בפני קורוזיה:יכולתה של מתכת לעמוד בפני אלמנטים או סביבות קורוזיביות או מתדרדרות.

בתוך מאפיינים אלה, מספר מאפיינים אחרים הופכים הכרחיים להבנה. אלה כוללים:

מתח מתיחה:סוג של לחץ המושך חומר לכיוונים מנוגדים.

חוזק מתיחה:הכמות המקסימלית של מתח מתיחה שחומר יכול לעמוד בו.

גְמִישׁוּת:יכולתה של מתכת לחזור לצורתה המקורית לאחר שחוותה כוח מעוות.

דפורמציה פלסטית:דפורמציה קבועה (אך לא שבירה) של מתכת.

חוזק תפוקה:הנקודה שבה ההתנהגות האלסטית של מתכת מפנה את מקומה לעיוות פלסטי.

מתח גזירה:הלחץ של כוח שעלול לגרום למתכת להישבר או לחתוך לאורך מישוריה.

מְשִׁיכוּת:מדידה של יכולתה של מתכת לעבור דפורמציה פלסטית מבלי להישבר.

קשיחות:שילוב של משיכות מתכת וחוזק מתיחה.

בואו נסתכל לעומק על כל אחד מהמאפיינים הללו כדי להבין טוב יותר כיצד הם פועלים יחד כדי להמחיש התנהגות של מתכת.

קשיחות

קשיחותהוא הפוטנציאל של מתכת להגיע לרצויקַשִׁיוּת– מדידת עמידות מתכת בפני דפורמציה פלסטית, המושפעת מחוזק המתיחה ותכונות האלסטיות של החומר. כדי לקבוע אם מתכת ניתנת להתקשות במידה הרצויה, חשוב להבין כיצד נמדדת קשיות.

קַשִׁיוּת

כדי להשיג קשיות, יש לחמם מתכת לשלב אוסטניטי, שהוא שלב מוצק בטמפרטורה גבוהה שבו אטומים מתארגנים מחדש, ולאחר מכן לקרר במהירות לשלב מרטנסיטי, שהוא מצב מוקשה של פלדה המתפתח כאשר הפלדה האוסטניטית מתקררת. מהר מדי כדי שהאטומים יחזרו לתצורה המקורית שלהם. טיפול החום האופציונלי המכונה חיסום מאפשר להתאים את קשיות המתכת לדרגות שונות.

ניתן למדוד את הקשיות של מתכת במגוון בדיקות, כאשר הנפוצות ביותר הן מבחני Rockwell, Brinell, Vickers ו-Knoop. כל תוצאת בדיקה מוצגת כמספר ואחריו קיצור הבדיקה, אם כי חלק מהבדיקות מוסיפות מרכיבים נוספים לתוצאות הסופיות, כמו ערך הכוח המופעל, ייצוג של סוג החומר והזמן שחלף במהלך הבדיקה. עבור כל בדיקה, מספר קשיות נמוך יותר מייצג חומרים רכים יותר, בעוד שמספרים גבוהים יותר מייצגים חומרים קשים יותר.

יכולת עיבוד

יכולת עיבוד היא תכונת מתכת סובייקטיבית למדי המעידה על המידה שבה ניתן לחתוך מתכת בקלות. לא ניתן למדוד אותו במדויק (בניגוד לקשיות) מכיוון שגורמים חיצוניים משפיעים על מאפיין זה. משתנים אלו כוללים את חומר חיתוך המתכת, טמפרטורת החומר והאוויר שמסביב, שימוש בנוזלי חיתוך, מהירות החיתוך ועוד.

אבל AISI ראתה שיש צורך במסגרת שתשמש בסיס לקביעת יכולת עיבוד. זה הוביל ליצירת ה-Chinability Index, המשתמש בנוסחה סטנדרטית כדי לדרג את יכולת העיבוד של מתכות שונות.

דירוגי עיבוד

התהליך כלל השוואת יכולת העיבוד של כל מתכת לזו של פלדה קרה שנמשכה B1112, שקיבלה דירוג עיבוד (MR) של 1 ושימשה כמתכת הסטנדרטית. AISI בחנה מתכות שונות מול המהירות שבה ניתן לחתוך B1112 עם חיי כלי ספציפי על מנת לספק דירוג.

ה-MR המתקבל עבור כל מתכת מבוטא כאחוז, כאשר B1112 מקבל 100%. אם מתכת מקבלת ציון מתחת ל-100%, קשה יותר לעבד אותה מאשר B1112. אם הוא מקבל ציון מעל 100%, קל יותר לעיבוד. לדוגמה, לפלדת פחמן 1095 יש MR של כ-45% בגלל תכולת הפחמן שלה. לאלומיניום 6061, לעומת זאת, יש MR קרוב יותר ל-270%.

עמידות בפני קורוזיה

קורוזיההוא כאשר מתכת מתדרדרת ומאבדת מצפיפות מכיוון שהיא לא יכולה לעמוד באינטראקציה בינה לבין הסביבה החיצונית.עמידות בפני קורוזיההיא היכולת של מתכת להתנגד לאינטראקציה הזו, בדרך כלל בשל איפור הסגסוגת שלה, ציפוי מגן או שניהם.

חמצן, נוזלים, טמפרטורה, אטמוספירה, כימיקלים, זרמים חשמליים, לכלוך ופסולת הם משתנים חיצוניים שכיחים המשפיעים על קורוזיה. לכל אחד מהרכיבים הללו יש את היכולת לשמש ערוץ לחלקים אחרים, מה שעשוי לגרום ליותר אינטראקציות. גם לסביבת המתכת תהיה השפעה על אופן התנהלות הקורוזיה; לדוגמה, מתכת הטבולה במי ים לא תהיה עמידה בפני קורוזיה כמו זו שנשארת בחוץ או נשמרת במפעל כימי. מכיוון שמתכות שונות מציעות סוגים שונים של הגנה, חשוב להבין איזה סוג של עמידות בפני קורוזיה מתכת צריכה כדי לתפקד בהצלחה ביישום המיועד לה.

מספר סגסוגות פופולריות מראות עמידות טובה בפני קורוזיה הן בסביבות הסביבה והן בסביבות טבעיות:

· נירוסטה מסדרת 300 אינם עמידים בפני קורוזיה בפני עצמם; הם צריכים ציפוי, פסיבציה או ציפוי כדי להפגין התנגדות. עם זאת, 316 ידוע בעמידותו בפני קורוזיה בסביבות מים מלוחים. פלדות אל חלד מסדרת 400 מציגות עמידות טובה בפני קורוזיה בפני אלמנטים טבעיים עדינים.

· מתכות אחרות המציעות עמידות טובה בפני קורוזיה לאלמנטים טבעיים כוללות פליז 360 ו-464, הפועלות היטב בסביבות מים מלוחים.

· תהליכי גימור, ציפויים וציפויים המספקים עמידות בפני קורוזיה כוללים בין היתר מעכבי חלודה, סגסוגות אלומיניום אנודיזציה, תחמוצת שחורה, ציפוי המרת כרומט, ציפוי אלקטרו, אבץ או פוספט מנגן, פוספט צבעוני, אלומיניום בטבילה חמה וציפוי אבץ .