धातु सामग्री के यांत्रिक गुणों का सारांश

ताकत का तन्यता परीक्षण मुख्य रूप से स्ट्रेचिंग प्रक्रिया के दौरान क्षति का विरोध करने के लिए धातु सामग्री की क्षमता निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, और सामग्री के यांत्रिक गुणों के मूल्यांकन के लिए महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है।

1. तन्यता परीक्षण

तन्यता परीक्षण सामग्री यांत्रिकी के बुनियादी सिद्धांतों पर आधारित है। कुछ शर्तों के तहत सामग्री के नमूने पर तन्य भार लागू करने से, यह तब तक तन्य विरूपण का कारण बनता है जब तक कि नमूना टूट न जाए। परीक्षण के दौरान, विभिन्न भारों के तहत प्रायोगिक नमूने की विकृति और नमूना टूटने पर अधिकतम भार दर्ज किया जाता है, ताकि सामग्री की उपज शक्ति, तन्य शक्ति और अन्य प्रदर्शन संकेतकों की गणना की जा सके।

तनाव σ = एफ/ए

σ तन्य शक्ति (एमपीए) है

एफ तन्य भार है (एन)

ए नमूने का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है

2. तन्य वक्र

स्ट्रेचिंग प्रक्रिया के कई चरणों का विश्लेषण:

एक। छोटे भार के साथ ओपी चरण में, बढ़ाव भार के साथ एक रैखिक संबंध में होता है, और एफपी सीधी रेखा बनाए रखने के लिए अधिकतम भार है।

बी। भार एफपी से अधिक होने के बाद, तन्य वक्र एक गैर-रैखिक संबंध लेना शुरू कर देता है। नमूना प्रारंभिक विरूपण चरण में प्रवेश करता है, और भार हटा दिया जाता है, और नमूना अपनी मूल स्थिति में वापस आ सकता है और लोचदार रूप से विकृत हो सकता है।

सी। लोड Fe से अधिक होने के बाद, लोड हटा दिया जाता है, विरूपण का हिस्सा बहाल किया जाता है, और अवशिष्ट विरूपण का हिस्सा बरकरार रखा जाता है, जिसे प्लास्टिक विरूपण कहा जाता है। Fe को लोचदार सीमा कहा जाता है।

डी। जब भार और बढ़ जाता है, तो तन्य वक्र सॉटूथ दिखाता है। जब भार बढ़ता या घटता नहीं है, तो प्रायोगिक नमूने के निरंतर बढ़ाव की घटना को उपज कहा जाता है। उपज के बाद, नमूना स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण से गुजरना शुरू कर देता है।

ई. उपज के बाद, नमूना विरूपण प्रतिरोध, कार्य सख्त और विरूपण सुदृढ़ीकरण में वृद्धि दर्शाता है। जब भार एफबी तक पहुंचता है, तो नमूने का वही हिस्सा तेजी से सिकुड़ जाता है। फेसबुक ताकत की सीमा है.

एफ। सिकुड़न की घटना से नमूने की वहन क्षमता में कमी आती है। जब लोड Fk तक पहुंचता है, तो नमूना टूट जाता है। इसे फ्रैक्चर लोड कहा जाता है.

नम्य होने की क्षमता

उपज शक्ति वह अधिकतम तनाव मान है जिसे एक धातु सामग्री प्लास्टिक विरूपण की शुरुआत से लेकर बाहरी बल के अधीन होने पर पूर्ण फ्रैक्चर तक झेल सकती है। यह मान उस महत्वपूर्ण बिंदु को चिह्नित करता है जहां सामग्री लोचदार विरूपण चरण से प्लास्टिक विरूपण चरण में परिवर्तित होती है।

वर्गीकरण

ऊपरी उपज शक्ति: उपज होने पर पहली बार बल गिरने से पहले नमूने के अधिकतम तनाव को संदर्भित करता है।

कम उपज शक्ति: उपज चरण में न्यूनतम तनाव को संदर्भित करता है जब प्रारंभिक क्षणिक प्रभाव को नजरअंदाज कर दिया जाता है। चूँकि निम्न उपज बिंदु का मान अपेक्षाकृत स्थिर होता है, इसे आमतौर पर सामग्री प्रतिरोध के संकेतक के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसे उपज बिंदु या उपज शक्ति कहा जाता है।

गणना सूत्र

ऊपरी उपज शक्ति के लिए: आर = एफ / एसₒ, जहां उपज चरण में पहली बार बल गिरने से पहले एफ अधिकतम बल है, और एसₒ नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है।

कम उपज शक्ति के लिए: आर = एफ / एसₒ, जहां एफ प्रारंभिक क्षणिक प्रभाव को नजरअंदाज करते हुए न्यूनतम बल एफ है, और एसₒ नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है।

इकाई

उपज शक्ति की इकाई आमतौर पर एमपीए (मेगापास्कल) या एन/एमएम² (न्यूटन प्रति वर्ग मिलीमीटर) होती है।

उदाहरण

उदाहरण के तौर पर कम कार्बन स्टील को लें, इसकी उपज सीमा आमतौर पर 207MPa है। जब इस सीमा से अधिक बाहरी बल के अधीन किया जाता है, तो कम कार्बन स्टील स्थायी विरूपण उत्पन्न करेगा और इसे बहाल नहीं किया जा सकता है; जब इस सीमा से कम बाहरी बल के अधीन किया जाता है, तो कम कार्बन स्टील अपनी मूल स्थिति में वापस आ सकता है।

धातु सामग्री के यांत्रिक गुणों के मूल्यांकन के लिए उपज ताकत महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है। यह बाहरी ताकतों के संपर्क में आने पर प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने की सामग्रियों की क्षमता को दर्शाता है।

तन्यता ताकत

तन्य शक्ति किसी सामग्री की तन्य भार के तहत क्षति का विरोध करने की क्षमता है, जिसे विशेष रूप से अधिकतम तनाव मान के रूप में व्यक्त किया जाता है जिसे सामग्री तन्य प्रक्रिया के दौरान झेल सकती है। जब सामग्री पर तन्य तनाव उसकी तन्य शक्ति से अधिक हो जाता है, तो सामग्री प्लास्टिक विरूपण या फ्रैक्चर से गुजर जाएगी।

गणना सूत्र

तन्य शक्ति (σt) की गणना सूत्र है:

σt = एफ / ए

जहां एफ अधिकतम तन्य बल (न्यूटन, एन) है जिसे नमूना टूटने से पहले झेल सकता है, और ए नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र (वर्ग मिलीमीटर, मिमी²) है।

इकाई

तन्य शक्ति की इकाई आमतौर पर एमपीए (मेगापास्कल) या एन/एमएम² (न्यूटन प्रति वर्ग मिलीमीटर) होती है। 1 एमपीए 1,000,000 न्यूटन प्रति वर्ग मीटर के बराबर है, जो 1 एन/मिमी² के भी बराबर है।

प्रभावित करने वाले कारक

तन्यता ताकत कई कारकों से प्रभावित होती है, जिसमें रासायनिक संरचना, सूक्ष्म संरचना, गर्मी उपचार प्रक्रिया, प्रसंस्करण विधि आदि शामिल हैं। विभिन्न सामग्रियों में अलग-अलग तन्यता ताकत होती है, इसलिए व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, यांत्रिक गुणों के आधार पर उपयुक्त सामग्रियों का चयन करना आवश्यक है। सामग्री.

व्यावहारिक अनुप्रयोग

सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के क्षेत्र में तन्यता ताकत एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और इसका उपयोग अक्सर सामग्री के यांत्रिक गुणों का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है। संरचनात्मक डिजाइन, सामग्री चयन, सुरक्षा मूल्यांकन आदि के संदर्भ में, तन्य शक्ति एक ऐसा कारक है जिस पर विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, निर्माण इंजीनियरिंग में, स्टील की तन्यता ताकत यह निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण कारक है कि यह भार का सामना कर सकता है या नहीं; एयरोस्पेस के क्षेत्र में, हल्के और उच्च शक्ति वाली सामग्रियों की तन्यता ताकत विमान की सुरक्षा सुनिश्चित करने की कुंजी है।

थकान शक्ति:

धातु थकान उस प्रक्रिया को संदर्भित करती है जिसमें सामग्री और घटक धीरे-धीरे चक्रीय तनाव या चक्रीय तनाव के तहत एक या कई स्थानों पर स्थानीय स्थायी संचयी क्षति उत्पन्न करते हैं, और एक निश्चित संख्या में चक्रों के बाद दरारें या अचानक पूर्ण फ्रैक्चर होते हैं।

विशेषताएँ

समय में अचानकता: धातु थकान विफलता अक्सर स्पष्ट संकेतों के बिना थोड़े समय में अचानक होती है।

स्थिति में स्थानीयता: थकान विफलता आमतौर पर स्थानीय क्षेत्रों में होती है जहां तनाव केंद्रित होता है।

पर्यावरण और दोषों के प्रति संवेदनशीलता: धातु थकान पर्यावरण और सामग्री के अंदर छोटे दोषों के प्रति बहुत संवेदनशील है, जो थकान प्रक्रिया को तेज कर सकती है।

प्रभावित करने वाले कारक

तनाव का आयाम: तनाव का परिमाण सीधे धातु के थकान जीवन को प्रभावित करता है।

औसत तनाव परिमाण: औसत तनाव जितना अधिक होगा, धातु का थकान जीवन उतना ही कम होगा।

चक्रों की संख्या: जितनी अधिक बार धातु चक्रीय तनाव या खिंचाव के अधीन होती है, थकान क्षति का संचय उतना ही अधिक गंभीर होता है।

निवारक उपाय

सामग्री चयन का अनुकूलन करें: उच्च थकान सीमा वाली सामग्री का चयन करें।

तनाव एकाग्रता को कम करना: संरचनात्मक डिजाइन या प्रसंस्करण विधियों के माध्यम से तनाव एकाग्रता को कम करें, जैसे गोलाकार कोने संक्रमण का उपयोग करना, क्रॉस-अनुभागीय आयाम बढ़ाना आदि।

सतह का उपचार: सतह के दोषों को कम करने और थकान शक्ति में सुधार करने के लिए धातु की सतह पर पॉलिश करना, छिड़काव करना आदि।

निरीक्षण और रखरखाव: दरार जैसे दोषों का तुरंत पता लगाने और मरम्मत करने के लिए धातु के घटकों का नियमित रूप से निरीक्षण करें; थकान की संभावना वाले हिस्सों को बनाए रखें, जैसे घिसे हुए हिस्सों को बदलना और कमजोर कड़ियों को मजबूत करना।

धातु थकान एक सामान्य धातु विफलता मोड है, जो अचानक, स्थानीयता और पर्यावरण के प्रति संवेदनशीलता की विशेषता है। तनाव का आयाम, औसत तनाव का परिमाण और चक्रों की संख्या धातु की थकान को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं।

एसएन वक्र: विभिन्न तनाव स्तरों के तहत सामग्रियों के थकान जीवन का वर्णन करता है, जहां एस तनाव का प्रतिनिधित्व करता है और एन तनाव चक्रों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है।

थकान शक्ति गुणांक सूत्र:

(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)

जहां (Ka) लोड कारक है, (Kb) आकार कारक है, (Kc) तापमान कारक है, (Kd) सतह गुणवत्ता कारक है, और (Ke) विश्वसनीयता कारक है।

एसएन वक्र गणितीय अभिव्यक्ति:

(\सिग्मा^एम एन = सी)

जहां (\sigma) तनाव है, N तनाव चक्रों की संख्या है, और m और C भौतिक स्थिरांक हैं।

गणना चरण

सामग्री स्थिरांक निर्धारित करें:

प्रयोगों के माध्यम से या प्रासंगिक साहित्य का संदर्भ लेकर एम और सी के मान निर्धारित करें।

तनाव एकाग्रता कारक निर्धारित करें: तनाव एकाग्रता कारक K निर्धारित करने के लिए भाग के वास्तविक आकार और आकार, साथ ही फ़िललेट्स, कीवेज़ आदि के कारण तनाव एकाग्रता पर विचार करें। थकान शक्ति की गणना करें: एसएन वक्र और तनाव के अनुसार एकाग्रता कारक, भाग के डिज़ाइन जीवन और कामकाजी तनाव स्तर के साथ मिलकर, थकान शक्ति की गणना करता है।

2. प्लास्टिसिटी:

प्लास्टिसिटी किसी सामग्री के उस गुण को संदर्भित करती है, जो बाहरी बल के अधीन होने पर, बाहरी बल अपनी लोचदार सीमा से अधिक होने पर बिना टूटे स्थायी विरूपण उत्पन्न करता है। यह विकृति अपरिवर्तनीय है, और बाहरी बल हटा दिए जाने पर भी सामग्री अपने मूल आकार में वापस नहीं आएगी।

प्लास्टिसिटी सूचकांक और इसकी गणना सूत्र

बढ़ाव (δ)

परिभाषा: नमूना के मूल गेज लंबाई तक तन्यता खंडित होने के बाद बढ़ाव गेज अनुभाग के कुल विरूपण का प्रतिशत है।

सूत्र: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%

जहां L0 नमूने की मूल गेज लंबाई है;

नमूना टूटने के बाद L1 गेज की लंबाई है।

खंडीय कमी (Ψ)

परिभाषा: खंडीय कमी नमूना के मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में टूटने के बाद नेकिंग बिंदु पर क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में अधिकतम कमी का प्रतिशत है।

सूत्र: Ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%

जहां F0 नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है;

नमूना टूटने के बाद एफ1 नेकिंग बिंदु पर क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है।

3. कठोरता

धातु कठोरता धातु सामग्री की कठोरता को मापने के लिए एक यांत्रिक संपत्ति सूचकांक है। यह धातु की सतह पर स्थानीय आयतन में विरूपण का विरोध करने की क्षमता को इंगित करता है।

धातु की कठोरता का वर्गीकरण और प्रतिनिधित्व

धातु की कठोरता में विभिन्न परीक्षण विधियों के अनुसार विभिन्न प्रकार के वर्गीकरण और प्रतिनिधित्व के तरीके होते हैं। मुख्य रूप से निम्नलिखित शामिल हैं:

ब्रिनेल कठोरता (एचबी):

आवेदन का दायरा: आमतौर पर इसका उपयोग तब किया जाता है जब सामग्री नरम होती है, जैसे अलौह धातु, स्टील गर्मी उपचार से पहले या एनीलिंग के बाद।

परीक्षण सिद्धांत: परीक्षण भार के एक निश्चित आकार के साथ, एक निश्चित व्यास की कठोर स्टील की गेंद या कार्बाइड की गेंद को परीक्षण के लिए धातु की सतह में दबाया जाता है, और एक निर्दिष्ट समय के बाद लोड को उतार दिया जाता है, और इंडेंटेशन का व्यास परीक्षण की जाने वाली सतह पर माप किया जाता है।

गणना सूत्र: ब्रिनेल कठोरता मान इंडेंटेशन के गोलाकार सतह क्षेत्र द्वारा भार को विभाजित करके प्राप्त भागफल है।

रॉकवेल कठोरता (एचआर):

आवेदन का दायरा: आम तौर पर उच्च कठोरता वाली सामग्रियों के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे गर्मी उपचार के बाद कठोरता।

परीक्षण सिद्धांत: ब्रिनेल कठोरता के समान, लेकिन विभिन्न जांच (हीरा) और विभिन्न गणना विधियों का उपयोग करना।

प्रकार: अनुप्रयोग के आधार पर, एचआरसी (उच्च कठोरता सामग्री के लिए), एचआरए, एचआरबी और अन्य प्रकार होते हैं।

विकर्स कठोरता (एचवी):

आवेदन का दायरा: माइक्रोस्कोप विश्लेषण के लिए उपयुक्त।

परीक्षण सिद्धांत: 120 किलोग्राम से कम भार वाली सामग्री की सतह और 136° के शीर्ष कोण के साथ एक हीरे के वर्ग शंकु इंडेंटर को दबाएं, और विकर्स कठोरता मान प्राप्त करने के लिए सामग्री इंडेंटेशन पिट के सतह क्षेत्र को लोड मान से विभाजित करें।

लीब कठोरता (एचएल):

विशेषताएं: पोर्टेबल कठोरता परीक्षक, मापने में आसान।

परीक्षण सिद्धांत: कठोरता सतह पर प्रभाव डालने के बाद इम्पैक्ट बॉल हेड द्वारा उत्पन्न उछाल का उपयोग करें, और नमूना सतह से 1 मिमी पर पंच की रिबाउंड गति और प्रभाव गति के अनुपात से कठोरता की गणना करें।