Staalsterkte is een complex kenmerk dat verschillende mechanische eigenschappen omvat die samen de weerstand van het materiaal tegen externe krachten en spanningen bepalen. Om het te begrijpen, moet u een reeks factoren evalueren, van treksterkte/vloeisterkte/schuifsterkte/druksterkte tot omgevingsomstandigheden.
Wat is staalsterkte?
Staalsterkte is een algemene term die niet precies kan worden gekwantificeerd. Het wordt het beste als volgt gedefinieerd en omvat een aantal afzonderlijke mechanische eigenschappen van staal:
Staalsterkteis de culminatie van alle mechanische gedragingen die resulteren in een algehele weerstand tegen spanningen, druk en energieën uit de omgeving voordat er breuk of onomkeerbare vervorming optreedt.
Voor meer informatie over mechanische eigenschappen, bezoek onze Inleiding totMechanische eigenschappen van metalen.
Soorten mechanische staalsterkte
Fundamenteel kan de sterkte van staal worden verdeeld in vier afzonderlijke metrieken, waarvan elk het breekpunt van het staal is onder de specifieke kracht of spanning die erop wordt uitgeoefend. Om een collectieve observatie te creëren, moet elk van de vier vormen van sterkte afzonderlijk en in samenhang met elkaar worden bekeken.
Treksterkte: De mate waarin staal bestand is tegen uit elkaar trekken (ook wel ultieme treksterkte genoemd).
Trekspanning:Trekt materialen in tegengestelde richtingen.
Vloeisterkte:Het punt waarop het elastische gedrag van een metaal overgaat in plastische vervorming.
Elasticiteit:Het vermogen van een materiaal om terug te veren naar zijn oorspronkelijke vorm nadat het een vervormende kracht heeft ondergaan.
Plastische vervorming:Punt van permanente vervorming (maar geen breuk).
Schuifsterkte:Het vermogen van staal om breuken en snijwonden langs de vlakken te weerstaan.
Schuifspanning:Kracht die van de zijkant, het midden of uit tegengestelde richtingen komt en op slechts een deel van het metaal inwerkt, kan het metaal snijden of breken.
Druksterkte: Het vermogen van staal om bestand te zijn tegen samendrukking, knijpen of verkleinen (niet zo relevant bij de beoordeling van stalen bevestigingsmiddelen).
Drukspanning:Kracht die staal samendrukt, waardoor het korter wordt en in een laterale richting uit elkaar valt.
Deze sterktes hebben allemaal invloed op elkaar. Treksterkte beïnvloedt vloei- en schuifsterkte, druksterkte beïnvloedt vloeisterkte, enzovoort. Het is van cruciaal belang om te voorkomen dat u ze in een vacuüm beoordeelt. Aangezien de meeste andere statistieken zijn afgeleid van treksterkte, is het uiteindelijk voordelig om daar te beginnen.
Andere mechanische eigenschappen die de sterkte beïnvloeden
Een metaal kan sterk zijn zonder heel hard te zijn als de trek-, vloei-, schuif- en druksterktes in acht worden genomen. Hierbij wordt de sterkte van het staal beïnvloed door de hardheid en ductiliteit.
Hardheid
De relatie tussen hardheid en sterkte is complex, vooral omdat ze vergelijkbare dingen meten:
Krachtmeet de weerstand tegen externe krachten en spanningen.
Hardheidmeet de weerstand tegen plastische vervorming.
Hetzelfde concept wordt getest in een breed scala aan hardheidstests: hoeveel kracht is er nodig om een object in een materiaal te drukken en een blijvende indruk achter te laten? Het lijkt erop dat de weerstand van een metaal tegen een externe kracht toeneemt met zijn hardheid, wat duidt op zijn sterkte. In werkelijkheid is een grotere hardheid vaak gecorreleerd met een hogere treksterkte en vloeigrens.
Het staal moet echter extra krachten kunnen weerstaan, zoals scheuren. Een extreem hard staal kan zo broos worden dat het snel breekt, wat de grens markeert waarop sterkte niet langer een voordeel is. Sterker nog, te veel hardheid kan staal verzwakken.
Ductiliteit
Omdat dit een lastige relatie is om te kwantificeren, beginnen we met een definitie:
Ductiliteit:De mate waarin een metaal plastisch kan vervormen zonder te breken.
De ductiliteit wordt gemeten met behulp van twee tests:
Verlenging:Meet hoe ver een materiaal uitrekt voordat het breekt. De test markeert twee punten op het materiaal voordat het wordt uitgerekt. Zodra het is uitgerekt tot het breekpunt, worden de punten opnieuw gemeten en wordt de verlenging berekend aan de hand van de twee afstanden.
Verlaging van de oppervlakte:Meet hoeveel het gebied afneemt van het beginpunt tot het breekpunt. De test meet de diameter van het materiaal voor het rekken en na het breken en berekent het verschil.
Een manier om naar de lage treksterkte en vloeisterkte van ductiel staal te kijken, is om te zien hoe weinig het bestand is tegen plastische vervorming. Maar omdat het moeilijk is om iets te breken dat gemakkelijk buigt, heeft het waarschijnlijk een lagere schuifsterkte. Als het eenmaal is kromgetrokken, is het echter flexibel en bestand tegen splijten.
Bewerkbaarheid
Bewerkbaarheid is de mate waarin een materiaal kan worden gesneden met weinig tot geen afbrokkeling of verslechtering van de oppervlaktekwaliteit. Een materiaal met een slechte bewerkbaarheid zou meer kracht nodig hebben en waarschijnlijk resulteren in schade, terwijl een materiaal met een hoge bewerkbaarheid eenvoudig en met weinig weerstand kan worden gesneden.
Verminderde treksterkte wordt doorgaans geassocieerd met goede bewerkbaarheid; vergelijk de moeilijkheid van het snijden van stopverf met gebakken klei. De link met schuifsterkte is hetzelfde: een materiaal breekt gemakkelijk langs zijn vlakken als het bewerkt kan worden.
Taaiheid
Treksterkte en ductiliteit zijn twee eigenschappen die samen taaiheid vormen. Een materiaal wordt als taai beschouwd als het beide eigenschappen heeft, dat wil zeggen, als het alleen kan buigen wanneer het wordt blootgesteld aan een aanzienlijke kracht en toch bestand is tegen breken. Dit is vooral gunstig in gevallen waarin het metaal vermoeid of beschadigd is, omdat de ductiliteit de snelheid vertraagt waarmee kleine scheurtjes breken.
Treksterkte speelt ongetwijfeld een rol bij taaiheid. Taaie staalsoorten hebben vaak ook een hoge vloeigrens omdat treksterkte en vloeigrens vaak samenwerken. Een ander teken van een hoge schuifsterkte is het vermogen om breuk onder kracht te weerstaan.
Staalsterkte is een complex kenmerk dat verschillende mechanische eigenschappen omvat die de weerstand tegen externe krachten en spanningen bepalen. Het is belangrijk om te begrijpen hoe het werkt, zodat u de potentiële prestaties in uw toepassing kunt evalueren;Het technische ondersteuningsteam van Wenqihelpt u bij het overwegen van verschillende sterktefactoren, zodat u het juiste materiaal voor uw behoeften kunt kiezen.
