धातु सामग्री के यांत्रिक गुणों का सारांश

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

1। तन्य परीक्षण

तन्यता परीक्षण सामग्री यांत्रिकी के बुनियादी सिद्धांतों पर आधारित है। कुछ शर्तों के तहत सामग्री के नमूने के लिए एक तन्यता लोड लागू करके, यह तन्य विरूपण का कारण बनता है जब तक कि नमूना टूट जाता है। परीक्षण के दौरान, अलग -अलग भार के तहत प्रयोगात्मक नमूने की विरूपण और नमूना ब्रेक दर्ज होने पर अधिकतम भार, ताकि उपज की ताकत, तन्यता ताकत और सामग्री के अन्य प्रदर्शन संकेतकों की गणना की जा सके।

तनाव σ = एफ/ए

σ तन्यता ताकत (MPA) है

F तन्य लोड (n) है

A नमूना का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है

2। तन्य वक्र

स्ट्रेचिंग प्रक्रिया के कई चरणों का विश्लेषण:

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

बी। लोड एफपी से अधिक होने के बाद, तन्यता वक्र एक गैर-रैखिक संबंध लेना शुरू कर देता है। नमूना प्रारंभिक विरूपण चरण में प्रवेश करता है, और लोड को हटा दिया जाता है, और नमूना अपनी मूल स्थिति में लौट सकता है और इलास्टिक रूप से विकृत हो सकता है।

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

डी। जब लोड आगे बढ़ता है, तो तन्यता वक्र Sawtooth दिखाता है। जब लोड में वृद्धि या कमी नहीं होती है, तो प्रयोगात्मक नमूने के निरंतर बढ़ाव की घटना को उपज कहा जाता है। उपज देने के बाद, नमूना स्पष्ट प्लास्टिक विरूपण से गुजरना शुरू कर देता है।

ई। उपज देने के बाद, नमूना विरूपण प्रतिरोध में वृद्धि, काम कठोरता और विरूपण को मजबूत करता है। जब लोड एफबी तक पहुंचता है, तो नमूने का एक ही हिस्सा तेजी से सिकुड़ जाता है। एफबी ताकत की सीमा है।

एफ। सिकुड़न की घटना नमूने की असर क्षमता में कमी की ओर ले जाती है। जब लोड एफके तक पहुंचता है, तो नमूना टूट जाता है। इसे फ्रैक्चर लोड कहा जाता है।

नम्य होने की क्षमता

उपज शक्ति अधिकतम तनाव मूल्य है जो एक धातु सामग्री प्लास्टिक विरूपण की शुरुआत से बाहर हो सकती है जब बाहरी बल के अधीन होने पर फ्रैक्चर को पूरा करने के लिए। यह मान महत्वपूर्ण बिंदु को चिह्नित करता है जहां सामग्री लोचदार विरूपण चरण से प्लास्टिक विरूपण चरण में संक्रमण होती है।

वर्गीकरण

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

कम उपज की ताकत: प्रारंभिक क्षणिक प्रभाव को नजरअंदाज करने पर उपज चरण में न्यूनतम तनाव को संदर्भित करता है। चूंकि निचले उपज बिंदु का मूल्य अपेक्षाकृत स्थिर है, इसलिए इसका उपयोग आमतौर पर सामग्री प्रतिरोध के एक संकेतक के रूप में किया जाता है, जिसे उपज बिंदु या उपज शक्ति कहा जाता है।

गणना सूत्र

ऊपरी उपज की ताकत के लिए: r = f / sₒ, जहां F फोर्स से पहले अधिकतम बल होता है, उपज चरण में पहली बार गिरता है, और S, नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है।

कम उपज शक्ति के लिए: r = f / sₒ, जहां f न्यूनतम बल है f प्रारंभिक क्षणिक प्रभाव को अनदेखा करता है, और Sₒ नमूने का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है।

इकाई

उपज की शक्ति की इकाई आमतौर पर MPA (मेगापास्कल) या N/mm - (न्यूटन प्रति वर्ग मिलीमीटर) होती है।

उदाहरण

एक उदाहरण के रूप में कम कार्बन स्टील लें, इसकी उपज सीमा आमतौर पर 207mpa है। जब इस सीमा से अधिक बाहरी बल के अधीन होता है, तो कम कार्बन स्टील स्थायी विरूपण का उत्पादन करेगा और इसे बहाल नहीं किया जा सकता है; जब इस सीमा से कम बाहरी बल के अधीन होता है, तो कम कार्बन स्टील अपनी मूल स्थिति में लौट सकता है।

धातु सामग्री के यांत्रिक गुणों के मूल्यांकन के लिए उपज शक्ति महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है। यह बाहरी बलों के अधीन होने पर प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने के लिए सामग्रियों की क्षमता को दर्शाता है।

तन्यता ताकत

तन्य शक्ति तन्यता लोड के तहत क्षति का विरोध करने के लिए एक सामग्री की क्षमता है, जिसे विशेष रूप से अधिकतम तनाव मूल्य के रूप में व्यक्त किया जाता है जो सामग्री तन्यता प्रक्रिया के दौरान झेल सकती है। जब सामग्री पर तन्यता तनाव इसकी तन्यता ताकत से अधिक हो जाता है, तो सामग्री प्लास्टिक विरूपण या फ्रैक्चर से गुजरती है।

गणना सूत्र

तन्यता ताकत (σt) के लिए गणना सूत्र है:

σt = f / a

जहां एफ अधिकतम तन्यता बल (न्यूटन, एन) है कि नमूना तोड़ने से पहले झेल सकता है, और ए नमूना का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है (स्क्वायर मिलीमीटर, एमएमएम)।

इकाई

तन्यता ताकत की इकाई आमतौर पर एमपीए (मेगापास्कल) या एन/मिमी ((न्यूटन प्रति वर्ग मिलीमीटर) होती है। 1 एमपीए प्रति वर्ग मीटर 1,000,000 न्यूटन के बराबर है, जो 1 एन/मिमी के बराबर है।

प्रभावकारी कारक

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

व्यावहारिक अनुप्रयोग

सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग के क्षेत्र में तन्य शक्ति एक बहुत महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और अक्सर सामग्री के यांत्रिक गुणों का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया जाता है। संरचनात्मक डिजाइन, सामग्री चयन, सुरक्षा मूल्यांकन, आदि के संदर्भ में, तन्यता ताकत एक 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 क्या यह भार का सामना कर सकता है; एयरोस्पेस के क्षेत्र में, हल्के और उच्च शक्ति वाली सामग्री की तन्यता ताकत विमान की सुरक्षा सुनिश्चित करने की कुंजी है।

थकान की ताकत:

धातु की 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 का उत्पादन करते हैं, और एक निश्चित संख्या में चक्रों के बाद दरारें या अचानक पूर्ण फ्रैक्चर होते हैं।

विशेषताएँ

समय में अचानक: धातु की 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 की थकान पर्यावरण के प्रति बहुत संवेदनशील है और सामग्री के अंदर छोटे दोष हैं, जो थकान प्रक्रिया में तेजी ला सकती है।

प्रभावकारी कारक

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

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

चक्रों की संख्या: धातु जितनी बार चक्रीय तनाव या तनाव के तहत होती है, थकान क्षति के संचय को अधिक गंभीर होता है।

निवारक उपाय

सामग्री चयन का अनुकूलन करें: उच्च थकान सीमा के साथ सामग्री का चयन करें।

तनाव एकाग्रता को कम करना: संरचनात्मक डिजाइन या प्रसंस्करण विधियों के माध्यम से तनाव एकाग्रता को कम करना, जैसे कि गोल कोने के संक्रमण का उपयोग करना, क्रॉस-सेक्शनल आयामों में वृद्धि, आदि।

भूतल उपचार: सतह के दोषों को कम करने और थकान की ताकत में सुधार करने के लिए धातु की सतह पर चमकाने, छिड़काव आदि।

निरीक्षण और रखरखाव: नियमित रूप से धातु के घटकों का निरीक्षण करें ताकि दरारें जैसे दोषों का तुरंत पता लगाया जा सके और मरम्मत की जा सके; थकान से ग्रस्त भागों को बनाए रखें, जैसे कि पहना भागों को बदलना और कमजोर लिंक को मजबूत करना।

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

एसएन वक्र: विभिन्न तनाव स्तरों के तहत सामग्री 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 (का) लोड फैक्टर है, (केबी) आकार कारक है, (केसी) तापमान कारक है, (केडी) सतह की गुणवत्ता कारक है, और (के) विश्वसनीयता कारक है।

एसएन वक्र गणितीय अभिव्यक्ति:

(\ sigma^m n = c)

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 उल्लेख करके एम और सी के मूल्यों का निर्धारण करें।

तनाव एकाग्रता कारक का निर्धारण करें: भाग के वास्तविक आकार और आकार पर विचार करें, साथ ही साथ तनाव एकाग्रता के कारण होने वाले तनाव एकाग्रता, तनाव एकाग्रता कारक K का निर्धारण करने के लिए। थकान की ताकत की गणना करें: एसएन वक्र और तनाव के अनुसार एकाग्रता कारक, डिजाइन जीवन के साथ संयुक्त और भाग के तनाव स्तर के स्तर, थकान की ताकत की गणना करते हैं।

2। प्लास्टिसिटी:

प्लास्टिसिटी एक सामग्री की संपत्ति को संदर्भित करता है, जो बाहरी बल के अधीन होने पर, बाहरी बल को तोड़ने के बिना स्थायी विरूपण का उत्पादन करता है जब बाहरी बल उसकी लोचदार सीमा से अधिक हो जाता है। यह विरूपण अपरिवर्तनीय है, और सामग्री अपने मूल आकार में वापस नहीं आएगी, भले ही बाहरी बल हटा दिया गया हो।

प्लास्टिसिटी इंडेक्स और इसकी गणना सूत्र

बढ़ाव

परिभाषा: बढ़ाव मूल गेज लंबाई के लिए तन्य फ्रैक्चर होने के बाद गेज अनुभाग के कुल विरूपण का प्रतिशत है।

सूत्र: Δ = (l1 - l0) / l0 × 100%

जहां L0 नमूना का मूल गेज लंबाई है;

नमूना टूटने के बाद L1 गेज की लंबाई है।

खंडीय कमी

परिभाषा: खंड की कमी मूल क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में टूटने के बाद गर्दन बिंदु पर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में अधिकतम कमी का प्रतिशत है।

सूत्र: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%

जहां F0 नमूना का मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है;

F1 नमूना टूटने के बाद गर्दन बिंदु पर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है।

3। कठोरता

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

धातु कठोरता का वर्गीकरण और प्रतिनिधित्व

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

BRINELL HARNESS (HB):

आवेदन का दायरा: आम तौर पर उपयोग किया जाता है जब सामग्री नरम होती है, जैसे कि गैर-फेरस धातुएं, गर्मी उपचार से पहले या एनीलिंग के बाद स्टील।

परीक्षण सिद्धांत: परीक्षण लोड के एक निश्चित आकार के साथ, एक निश्चित व्यास के एक कठोर स्टील बॉल या कार्बाइड बॉल को धातु की सतह में दबाया जाता है, और एक निर्दिष्ट समय के बाद लोड को अनलोड किया जाता है, और इंडेंटेशन का व्यास का व्यास परीक्षण की जाने वाली सतह पर मापा जाता है।

गणना सूत्र: ब्रिनेल हार्डनेस वैल्यू इंडेंटेशन के गोलाकार सतह क्षेत्र द्वारा लोड को विभाजित करके प्राप्त भागफल है।

रॉकवेल हार्डनेस (एचआर):

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

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

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

विकर्स कठोरता (एचवी):

आवेदन का दायरा: माइक्रोस्कोप विश्लेषण के लिए उपयुक्त।

परीक्षण सिद्धांत: 120 किग्रा से कम के भार के साथ सामग्री की सतह को दबाएं और 136 ° के वर्टेक्स कोण के साथ एक डायमंड स्क्वायर शंकु इंडेंटर, और विकर्स हार्डनेस वैल्यू प्राप्त करने के लिए लोड वैल्यू द्वारा सामग्री इंडेंटेशन पिट के सतह क्षेत्र को विभाजित करें।

लीब हार्डनेस (एचएल):

विशेषताएं: पोर्टेबल कठोरता परीक्षक, मापने में आसान।

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