Minden fém deformálódik (megnyúlik vagy összenyomódik), ha nagyobb vagy kisebb mértékben megterhelődik. Ez a deformáció a fémfeszültségnek nevezett fémfeszültség látható jele, és ezen fémek úgynevezett jellemzője miatt lehetséges hajlékonyság—A képességük, hogy hosszúkásak vagy hosszúak legyenek, törés nélkül.
A stressz kiszámítása
Feszültség a területegységre eső erő, az σ = F / A egyenlet szerint.
A stresszt gyakran a görög sigma (σ) betű képviseli és newton / négyzetméter, vagy pascál (Pa) fejezi ki. Nagyobb igénybevétel esetén megapascálokban fejezik ki (106 vagy 1 millió Pa) vagy gigapascal (109 vagy 1 milliárd Pa).
Az erő (F) tömeg x gyorsulás, tehát 1 newton az a tömeg, amely egy 1 kilogrammos tárgy gyorsításához 1 méter / másodperc négyzetsebességgel szükséges. Az egyenletben szereplő (A) terület pedig konkrétan a fém keresztmetszeti területe, amely stressznek van kitéve.
Tegyük fel, hogy egy 6 centiméter átmérőjű rúdra 6 newton erő hat. A rúd keresztmetszetének területét az A = π r képlet segítségével számoljuk ki
2. A sugár az átmérő fele, tehát a sugár 3 cm vagy 0,03 m, a terület pedig 2,2826 x 10-3 m2.A = 3,14 x (0,03 m)2 = 3,14 x 0,0009 m2 = 0,002826 m2 vagy 2,2826 x 10-3 m2
Most a területet és az ismert erőt használjuk az egyenletben a stressz kiszámításához:
σ = 6 newton / 2,2826 x 10-3 m2 = 2,123 newton / m2 vagy 2123 Pa.
A törzs kiszámítása
Törzs a deformáció (nyújtás vagy összenyomás) mértéke, amelyet a feszültség okoz, osztva a fém kezdeti hosszúságával, az ε = dl / l egyenlet szerint0. Ha egy fémdarab hossza megnövekszik a stressz miatt, akkor húzófeszültségnek nevezzük. Ha csökken a hossza, akkor ezt nyomóerőnek nevezzük.
A törzset gyakran görög epsilon (ε) betű képviseli, és az egyenletben dl a hossz és az l változása0 a kezdeti hossz.
A törzsnek nincs mértékegysége, mert a hossza elosztva egy hosszúsággal, ezért csak számként van kifejezve. Például egy kezdetben 10 centiméter hosszú drót 11,5 centiméterre húzódik; törzse 0,15.
ε = 1,5 cm (a hossz vagy a nyújtás mennyiségének változása) / 10 cm (kezdeti hossz) = 0,15.
Rugalmas anyagok
Egyes fémek, mint például a rozsdamentes acél és sok más ötvözet, képlékenyek és stressz hatására hoznak. Más fémek, például öntöttvas, törés és stressz hatására gyorsan eltörnek. Természetesen még a rozsdamentes acél is gyengül és eltörik, ha kellő stressznek van kitéve.
Az olyan fémek, mint az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acél, hajlanak meg, nem pedig stressz hatására. A stressz egy bizonyos szintjén azonban jól érthető hozampontot érnek el. Amint elérik ezt a hozamot, a fém megerõsödik. A fém kevésbé alakítható, és bizonyos értelemben keményebbé válik. De bár a törzskeményedés kevésbé könnyíti meg a fém deformálódását, a fém is törékenyebbé válik. A törékeny fém elég könnyen eltörhet vagy meghibásodhat.
Törékeny anyagok
Egyes fémek eredendően törékenyek, ami azt jelenti, hogy különösen hajlamosak a törésre. A törékeny fémek közé tartoznak a magas szén-dioxid-tartalmú acélok. A gömbölyű anyagokkal ellentétben ezeknek a fémeknek nincs pontosan meghatározott hozama. Ehelyett, amikor elérnek egy bizonyos stresszszintet, megtörnek.
A törékeny fémek nagyon hasonlóan viselkednek, mint más törékeny anyagok, például az üveg és a beton. Mint ezek az anyagok, ezek is bizonyos szempontból erősek - de mivel nem hajlíthatók meg vagy nyújthatók ki, bizonyos felhasználásokra nem alkalmasak.
Metal Fáradtság
A képlékeny fémek stressz hatására deformálódnak. Ha a feszültséget eltávolítják, mielőtt a fém elérné a hozampontját, a fém visszatér korábbi alakjához. Miközben úgy tűnik, hogy a fém visszatért eredeti állapotába, molekuláris szinten apró hibák jelentek meg.
Valahányszor a fém deformálódik, majd visszatér eredeti alakjához, újabb molekuláris hibák lépnek fel. Sok deformáció után annyi molekuláris hiba van, hogy a fém megreped. Amikor elegendő repedés keletkezik az egyesülésükhöz, visszafordíthatatlan fáradtság jelentkezik.