Что такое металлическая деформация и усталость металла?

Все металлы деформируются (растягиваются или сжимаются), когда они напряжены, в большей или меньшей степени. Эта деформация является видимым признаком деформации металла.

В металлургии деформация может быть определена как деформация металла из-за напряжения. Другими словами, это показатель того, насколько металл был растянут или сжат по сравнению с его первоначальной длиной. Если есть увеличение длины куска металла из-за напряжения, это называется растягивающей деформацией.

Но если есть сокращение длины, это сжимающая деформация.

Металлический штамм в ковких (изгибаемых) материалах

Некоторые металлы (например, нержавеющая сталь и многие другие сплавы) вызывают стресс. Это позволяет им изгибаться или деформироваться, не разбиваясь. Другие металлы, такие как чугун, перелом и быстро разрушаются при стрессе. Однако даже нержавеющая сталь, наконец, ослабляется и ломается при достаточном напряжении.

Металлы, такие как изгиб из низкоуглеродистой стали, а не разрушение под напряжением. Однако при определенном уровне стресса они достигают хорошо понятой «точки урожая». Одна из них достигает предела текучести, металл становится «напряженным». Это означает, что для деформирования металла требуется большее напряжение. Металл становится менее пластичным или гибким. В некотором смысле это делает металл труднее. Но в то время как деформационное упрочнение затрудняет деформацию металла, это также делает металл более хрупким. Хрупкий металл может сломаться или провалиться довольно легко.

Металлический штамм в хрупких материалах

Некоторые металлы являются ломкими, что означает, что они особенно подвержены разрушению. Хрупкие металлы включают среднечистые и высокоуглеродистые стали. В отличие от ковких материалов эти металлы не имеют четко определенного предела текучести. Вместо этого, когда они достигают определенного уровня стресса, они ломаются.

Хрупкие металлы очень похожи на другие хрупкие материалы, такие как стекло, камень и бетон. Как и эти материалы, они сильны определенными способами, но поскольку они не могут согнуть или растянуться, они не подходят для определенных целей.

Измерительный металлический штамм

Наиболее распространенным мерилом деформации в металлах называется инженерное напряжение. Инженерное напряжение может быть рассчитано как изменение длины, деленное на исходную длину. Например, 2-дюймовый титановый стержень, растянутый до 2,2 дюйма, как говорят, испытывал растягивающее напряжение 0,1 или 10 процентов.

Металлическая усталость, возникающая из металлического штамма

Когда вязкие металлы напряжены, они деформируются. Если напряжение удаляется до достижения предела текучести металла, металл возвращается к прежней форме. В то время как металл, похоже, вернулся в свое первоначальное состояние, однако на молекулярном уровне на самом деле появились крошечные недостатки.

Каждый раз, когда металл деформируется, а затем возвращается к своей первоначальной форме, происходят большие молекулярные разломы.После многих деформаций существует так много молекулярных разломов, что металл трещит. Когда это происходит, оно описывается как «усталость металла». Усталость металла необратима.

Металлическая усталость особенно проблематична в ситуациях, когда металл напрягается снова и снова.

Например, это было основной причиной отказа самолета, прежде чем он был полностью понят. Чтобы избежать усталости металла, важно регулярно проверять образцы металла под напряжением с помощью микроскопа.