Kekuatan logam merujuk kepada keupayaan bahan logam untuk menahan ubah bentuk dan kerosakan apabila tertakluk kepada daya luar. Ia adalah salah satu petunjuk penting untuk mengukur sifat mekanikal bahan logam.
Definisi dan klasifikasi kekuatan logam
Kekuatan logam boleh dibahagikan kepada banyak jenis mengikut bentuk daya luaran yang berbeza.
Kekuatan tegangan (kekuatan tegangan):
Merujuk kepada daya tegangan maksimum yang boleh ditahan oleh bahan logam dalam ujian tegangan, iaitu nilai tegasan maksimum yang dicapai oleh spesimen semasa proses tegangan sehingga ia pecah. Kekuatan tegangan ialah kapasiti galas maksimum bahan logam di bawah keadaan tegangan statik.
Kekuatan mampatan:
Merujuk kepada keupayaan maksimum bahan logam untuk menahan kerosakan di bawah tekanan. Sama seperti kekuatan tegangan, tetapi arah daya adalah bertentangan.
Kekuatan lenturan:
Merujuk kepada keupayaan bahan logam untuk menahan kerosakan apabila tertakluk kepada daya lentur. Ia mencerminkan sifat mekanikal bahan di bawah beban lentur.
Kekuatan ricih:
merujuk kepada keupayaan maksimum bahan logam untuk menahan kerosakan ricih di bawah daya ricih. Daya ricih ialah daya yang berserenjang dengan permukaan bahan, yang menyebabkan gelinciran relatif di dalam bahan.
Kekuatan keletihan:
merujuk kepada tegasan maksimum yang boleh ditahan oleh bahan logam tanpa putus dalam bilangan kitaran tertentu (seperti 10^7 kali) apabila dikenakan tegasan berselang-seli (atau terikan berselang-seli). Kekuatan keletihan ialah penunjuk prestasi penting bagi bahan di bawah beban berselang-seli.
Kekuatan kilasan dan kekerasan
Di samping itu, terdapat penunjuk kekuatan lain seperti kekuatan kilasan dan kekerasan, yang digunakan untuk mencirikan sifat mekanikal bahan logam di bawah keadaan tegasan yang berbeza.
Faktor yang mempengaruhi kekuatan logam
Struktur kristal logam:saiz butiran, orientasi kristal, dan sifat sempadan butiran akan mempengaruhi kekuatan logam. Semakin kecil saiz butiran dan lebih banyak sempadan butiran, semakin tinggi kekuatan bahan logam biasanya.
Unsur aloi:Kekuatan bahan logam boleh diubah dengan ketara dengan menambahkan unsur pengaloian. Unsur aloi boleh mengubah struktur kristal, saiz butiran, dan sifat sempadan butiran logam, dengan itu menjejaskan kekuatan bahan.
Kerja sejuk dan rawatan haba:Kerja sejuk (seperti rolling sejuk, lukisan sejuk, dll.) boleh meningkatkan kekuatan bahan logam dengan ketara kerana kerja sejuk boleh menyebabkan kehelan dan mengehadkan pertumbuhan bijirin. Rawatan haba (seperti penyepuhlindapan, pelindapkejutan, dll.) boleh melaraskan kekuatan bahan logam dengan menukar struktur kristal.
Suhu:Suhu mempunyai kesan yang ketara terhadap kekuatan bahan logam. Pada suhu tinggi, kekuatan logam biasanya berkurangan kerana struktur kristal menjadi tidak stabil. Walau bagaimanapun, pada suhu rendah, sesetengah logam boleh mempamerkan kekuatan yang sangat baik, yang dipanggil kesan pengukuhan suhu rendah.
Sempadan bijirin dan kecacatan:Sempadan butiran adalah antara muka antara butiran bersebelahan, di mana terdapat penyelewengan dalam susunan atom. Sempadan bijian boleh menghalang pergerakan terkehel, dengan itu meningkatkan kekuatan bahan.
Selain itu, kecacatan (seperti kemasukan, lompang, dll.) juga boleh mengurangkan kekuatan bahan logam.
Kaedah ujian untuk kekuatan logam
Ujian tegangan:Sampel logam diregangkan pada mesin ujian mekanikal sehingga ia pecah, dan data daya dan ubah bentuk sampel direkodkan untuk mendapatkan lengkung tegasan-terikan. Modulus elastik, kekuatan hasil, kekuatan tegangan dan parameter lain logam boleh dikira dari lengkung ini.
Catatan:
Keputusan ujian tegangan logam biasanya dinyatakan dengan lengkung tegangan, yang menerangkan hubungan antara beban dan ubah bentuk spesimen semasa proses tegangan. Lengkung tegangan boleh dibahagikan kepada peringkat anjal, peringkat hasil, peringkat pengukuhan, dan peringkat leher dan patah.
Peringkat elastik:Pada peringkat awal regangan, sampel mengalami ubah bentuk elastik, iaitu, apabila daya luaran dikeluarkan, sampel boleh kembali ke keadaan asalnya. Modulus keanjalan bahan boleh diukur dalam peringkat ini.
Peringkat hasil:Apabila sampel mencapai titik hasil, ubah bentuk plastik mula berlaku, iaitu, ubah bentuk tidak dapat dipulihkan. Titik hasil adalah asas penting untuk menilai kekuatan hasil bahan.
Peringkat pengukuhan:Selepas peringkat hasil, sampel memasuki peringkat pengukuhan, kekuatan tegangan bahan secara beransur-ansur meningkat, dan ubah bentuk plastik terus berkembang.
Peringkat leher dan patah tulang:Apabila sampel mencapai had kekuatan tegangan, pengecutan tempatan yang ketara (necking) berlaku, dan kemudian sampel pecah. Patah adalah hasil akhir ujian tegangan dan asas penting untuk menilai sifat tegangan bahan.
Keputusan ujian tegangan logam biasanya dinyatakan dengan lengkung tegangan, yang menerangkan hubungan beban-ubah bentuk sampel semasa proses regangan. Lengkung tegangan boleh dibahagikan kepada peringkat anjal, peringkat hasil, peringkat pengukuhan, dan peringkat leher dan patah.
