9 WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE METALI - CHEMIA - 2025

Właściwości mechaniczne metali obejmują plastyczność, kruchość, kowalność, twardość, ciągliwość, elastyczność, wiązkość i sztywność. Wszystkie te właściwości mogą się różnić w zależności od metalu, co umożliwia ich zróżnicowanie i klasyfikację z punktu widzenia zachowania mechanicznego.

Te właściwości są mierzone, gdy metal jest poddawany działaniu siły lub obciążenia. Inżynierowie mechanicy obliczają każdą z wartości właściwości mechanicznych metali w zależności od przyłożonych do nich sił.

Podobnie naukowcy zajmujący się materiałami nieustannie eksperymentują z różnymi metalami w różnych warunkach, aby ustalić ich właściwości mechaniczne.

Dzięki eksperymentom z metalami udało się określić ich właściwości mechaniczne. Należy zauważyć, że w zależności od rodzaju, rozmiaru i wytrzymałości zastosowanego do metalu, uzyskane przez niego wyniki będą się różnić.

Dlatego naukowcy chcieli ujednolicić parametry procedur eksperymentalnych, aby móc porównać wyniki uzyskiwane dla różnych metali przy zastosowaniu tych samych sił.

Główne właściwości mechaniczne metali

1- Plastyczność

Jest to mechaniczna właściwość metali całkowicie przeciwna do elastyczności. Plastyczność definiuje się jako zdolność metali do zachowania nadanego kształtu po poddaniu ich działaniu naprężeń.

Metale są zwykle bardzo plastyczne, dlatego po odkształceniu z łatwością zachowają swój nowy kształt.

2- Kruchość

Kruchość jest właściwością całkowicie przeciwną do twardości, ponieważ oznacza łatwość, z jaką metal może zostać złamany po poddaniu go działaniu naprężeń.

W wielu przypadkach metale są stapiane ze sobą w celu zmniejszenia współczynnika kruchości i umożliwienia większej tolerancji obciążeń.

Kruchość jest również definiowana jako zmęczenie podczas badań wytrzymałości mechanicznej metali.

W ten sposób metal może być kilkakrotnie poddawany temu samemu naprężeniu przed pęknięciem, co daje rozstrzygający wynik na jego kruchość.

3- Kowalność

Kowalność odnosi się do łatwości, z jaką metal musi być walcowany bez powodowania pęknięcia w jego strukturze.

Wiele metali lub stopów metali ma wysoki współczynnik kowalności, tak jest w przypadku aluminium, które jest bardzo plastyczne, lub stali nierdzewnej.

4- Twardość

Twardość definiuje się jako odporność metalu na działanie środków ściernych. Jest to odporność każdego metalu na zarysowanie lub penetrację przez ciało.

Większość metali wymaga stopu w celu zwiększenia ich twardości. Tak jest w przypadku złota, które samo w sobie nie byłoby tak twarde, jak zmieszane z brązem.

Historycznie twardość mierzono w skali empirycznej, określanej na podstawie zdolności jednego metalu do zarysowania drugiego lub odporności na uderzenie diamentu.

Obecnie twardość metali mierzy się za pomocą standardowych procedur, takich jak test Rockwella, Vickersa czy Brinella.

Wszystkie te testy mają na celu uzyskanie rozstrzygających wyników bez uszkadzania badanego metalu.

5- Ciągliwość

Ciągliwość to zdolność metalu do odkształcenia przed pęknięciem. W tym sensie jest to właściwość mechaniczna całkowicie przeciwna do kruchości.

Ciągliwość można podać jako procent maksymalnego wydłużenia lub jako maksymalne zmniejszenie powierzchni.

Podstawowym sposobem wyjaśnienia, jak plastyczny jest materiał, może być jego zdolność do przekształcenia w drut lub drut. Bardzo plastycznym metalem jest miedź.

6- Elastyczność

Elastyczność definiowana jako zdolność metalu do odzyskania kształtu po poddaniu go działaniu siły zewnętrznej.

Ogólnie metale nie są zbyt elastyczne, z tego powodu często mają wgniecenia lub ślady wybrzuszeń, z których nigdy się nie odzyskają.

Gdy metal jest elastyczny, można również powiedzieć, że jest sprężysty, ponieważ jest zdolny do elastycznego pochłaniania energii, która powoduje jego odkształcenie.

7- Wytrwałość

Twardość jest pojęciem równoległym do kruchości, ponieważ oznacza zdolność materiału do przeciwstawienia się działaniu siły zewnętrznej bez pękania.

Metale i ich stopy są generalnie twarde. Tak jest w przypadku stali, której wytrzymałość pozwala na jej zastosowanie w zastosowaniach budowlanych, które wymagają wytrzymywania dużych obciążeń bez powodowania pęknięć.

Twardość metali można mierzyć w różnych skalach. W niektórych testach do metalu przykładane są stosunkowo niewielkie siły, takie jak lekkie uderzenia lub wstrząsy. W innych przypadkach często stosuje się większe siły.

W każdym przypadku współczynnik udarności metalu zostanie podany w takim zakresie, aby po poddaniu go naprężeniu nie wykazywał żadnego rodzaju pęknięcia.

8- Sztywność

Sztywność jest mechaniczną właściwością metali. Dzieje się tak, gdy do metalu przyłożona jest siła zewnętrzna i musi on wytworzyć siłę wewnętrzną, aby go podtrzymać. Ta wewnętrzna siła nazywana jest „stresem”.

W ten sposób sztywność to zdolność metalu do przeciwstawiania się odkształceniom pod wpływem naprężeń.

9- Zmienność właściwości

Badania właściwości mechanicznych metali nie zawsze dają takie same wyniki, wynika to z możliwych zmian w rodzaju sprzętu, procedurze lub operatorze używanym podczas badań.

Jednak nawet gdy wszystkie te parametry są kontrolowane, istnieje niewielki margines zmienności wyników właściwości mechanicznych metali.

Wynika to z faktu, że wielokrotnie proces wytwarzania lub ekstrakcji metali nie zawsze jest jednorodny. Dlatego wyniki pomiaru właściwości metali mogą ulec zmianie.

W celu złagodzenia tych różnic zaleca się kilkakrotne wykonanie tego samego badania odporności mechanicznej na tym samym materiale, ale na różnych próbkach wybranych losowo.

Bibliografia

1. Rozdział 6. Właściwości mechaniczne metali. (2004). Pobrane z Mechanical Properties of Metals: virginia.edu.
2. Guru, W. (2017). Weld Guru. Pobrane z Guide to the Mechanical Properties of Metals: Welguru.com.
3. Kailas, SV (sf). Rozdział 4. Właściwości mechaniczne metali. Uzyskane z Material Science: nptel.ac.in.
4. Materia, T. (sierpień 2002). Total Matter. Uzyskane z Mechanical Properties of Metals: totalmateria.com.
5. Zespół, M. (2 marca 2014). ME Mechanical. Uzyskane z Mechanical Properties of Metals: me-mechanicalengineering.com.