Межа міцності - максимальна напруга, з яким може піддаватися матеріал до моменту його руйнування. Якщо говорити про даному показнику по відношенню до металів, то тут він дорівнює співвідношенню критичного навантаження до площі його поперечного перерізу при проведенні тесту на розрив. В цілому ж міцність показує, яка сила потрібна для подолання і розриву внутрішніх зв`язків між молекулами матеріалу.
Яким чином проводиться випробування на міцність?
Тестування металів на міцність виконується за допомогою спеціалізованих механізмів, які дозволяють встановлювати необхідну потужність при випробуваннях на розрив. Складаються такі машини зі спеціального навантажує елемента, за допомогою якого створюється необхідне зусилля.
Устаткування для випробування металів на міцність дає можливість виробляти розтягнення тестованих матеріалів і встановлювати певні величини зусилля, яке додається до зразка. На сьогоднішній день існують гідравлічні і механічні типи механізмів для випробування матеріалів.
Види меж міцності
Межа міцності є одним з основних властивостей матеріалів. Інформація про граничну міцності тих чи інших матеріалів є вкрай важливою при необхідності визначення можливостей їх застосування в тих чи інших промислових сферах.
Виділяють кілька окремих меж міцності матеріалів:
- при стисненні;
- при згині;
- при крученні;
- при розтягуванні.
Формування поняття про межу міцності металів
Про межі міцності свого часу говорив ще Галілей, який визначив, що гранично-допустиму межу стиснення і розтягування матеріалів залежить від показника їх поперечного перерізу. Завдяки дослідженням вченого виникла раніше незвідана величина - напруга руйнування.
Сучасне вчення про міцність металів сформувалося в середині XX століття, що було необхідно виходячи з потреби в розробці наукового підходу для запобігання можливих руйнувань промислових споруд і машин під час їх експлуатації. До цього моменту при визначенні міцності матеріалу враховувалася лише ступінь його пластичності і пружності і абсолютно не враховувалася внутрішня структура.
Межа міцності стали
Сталь є основним сировинним матеріалом в більшості промислових сфер. Широко застосовується вона в будівництві. Саме тому для виконання конкретних завдань дуже важливо завчасно підбирати високоякісний, дійсно відповідний тип стали. Від правильного розрахунку межі міцності певної марки стали безпосередньо залежить результат і якість виконаних робіт.
Як приклад можна навести кілька значень граничних показників міцності сталей. Дані значення засновані на вимогах державних стандартів і являють собою рекомендовані параметри. Так, для виробів, відлитих з конструкційної нелегованої сталі, передбачений стандарт ГОСТ 977-88, згідно з яким, граничне значення міцності при випробуванні на розтяг становить близько 50-60 кг / мм2, що дорівнює приблизно 400-550 МПа. Аналогічна марка стали після проходження процедури загартування набуває значення опору на розтяг більше 700 МПа.
Об`єктивний межа міцності стали 45 (або будь-який інший марки матеріалу, в рівній мірі як і заліза або чавуну, а також інших сплавів металу) залежить від цілого ряду чинників, які повинні визначатися виходячи з поставлених завдань, що лягають на матеріал при його застосуванні.
міцність міді
У звичайних умовах кімнатної температури відпалена технічна мідь володіє межею міцності близько 23 кг / мм2. При значних температурних навантаженнях на матеріал його гранична міцність істотно знижується. На показниках граничної міцності міді відбивається наявність в металі всіляких домішок, які можуть як підвищувати даний показник, так і призводити до його зниження.
міцність алюмінію
Відпалений фракція технічного алюмінію при кімнатній температурі відрізняється межею міцності до 8 кг / мм2. Підвищення чистоти матеріалу збільшує його пластичність, але відбивається на зниженні міцності. Як приклад можна взяти алюміній, показник чистоти якого становить 99,99%. В даному випадку гранична міцність матеріалу досягає близько 5 кг / мм2.
Зменшення межі міцності алюмінієвою тестової заготовки спостерігається при її нагріванні під час проведення випробувань на розтяг. У свою чергу, зниження температури металу в межах від +27 до -260проЗ тимчасово підвищує досліджуваний показник в 4 рази, а при випробуванні фракції алюмінію найвищої чистоти - в цілих 7 разів. У той же час трохи підвищити міцність алюмінію можна методом його легування.
міцність заліза
На сьогоднішній день методом промислової і хімічної обробки вдалося отримати ниткоподібні кристали заліза з межею міцності до 13 000 Мпа. Поряд з цим, міцність технічного заліза, яке широко застосовується в найрізноманітніших сферах, становить близько 300 МПа.
Природно, кожен зразок матеріалу при його дослідженні на рівень міцності володіє своїми дефектами. На практиці доведено, що реальна об`єктивна гранична міцність будь-якого металу, незалежно від його фракції, менше в порівнянні з даними, отриманими в ході теоретичних розрахунків. Дану інформацію необхідно обов`язково брати до уваги при виборі певного типу і марки металу для виконання конкретних завдань.
