Διαφορά μεταξύ της αντοχής και της σκληρότητας των υλικών
Δύναμη
Η αντοχή είναι το άγχος που μπορεί να αντέξει ένα μη σπασμένο μέταλλο πριν παραμορφώσει ή σπάει κάτω από ένα μόνο εφαρμοζόμενο φορτίο. Πρόκειται για ένα μέτρο της ικανότητας ενός υλικού να αντιστέκεται σε κάταγμα όταν υποβάλλεται σε δυνάμεις εφελκυσμού.
Σκληρότητα
Η ανθεκτικότητα είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται πριν από ένα ραγισμένο υλικό. Όσο πιο σκληρό είναι το υλικό, τόσο περισσότερη ενέργεια απαιτείται για να προκαλέσει τη διάδοση της ρωγμής. Για ένα δεδομένο κράμα, η κατώτερη σκληρότητα κατάγματος σημαίνει χαμηλότερη ολκιμότητα. Για παράδειγμα, το Glass έχει πολύ χαμηλή σκληρότητα και επομένως είναι πολύ εύθραυστη.
Επίδραση του φορτίου στο κάταγμα
Για ένα συστατικό με μια ρωγμή ενός δεδομένου μήκους, καθώς μειώνεται η ανθεκτικότητα του θραύσματος, η ικανότητα του συστατικού να αντέχει στο φορτίο πριν από το σπάσιμο μειώνεται επίσης. Αντίθετα, για ένα δεδομένο φορτίο, καθώς αυξάνεται η ανθεκτικότητα του θραύσματος, το συστατικό είναι σε θέση να ανεχτεί μακρύτερες ρωγμές χωρίς να σπάσει. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, για οποιοδήποτε δεδομένο κράμα, καθώς αυξάνεται η αντοχή σε εφελκυσμό, η σκληρότητα του μειώνεται. Επομένως, όταν απαιτούνται τόσο υψηλή αντοχή όσο και υψηλή αντοχή, είναι συνήθως απαραίτητο να μεταβείτε σε ένα άλλο κράμα που πληροί και τις δύο απαιτήσεις.
Εξετάστε τη δύναμη και την ανθεκτικότητα στην επιλογή υλικών
Οι σχεδιαστές συχνά τείνουν να χρησιμοποιούν υλικά με την υψηλότερη δυνατή ισχύ για να τους επιτρέψουν να ελαχιστοποιήσουν την περιοχή εγκάρσιας τομής ενός στοιχείου. Ωστόσο, αυτό μπορεί κατά λάθος να οδηγήσει στη χρήση υλικών που δεν είναι αρκετά σκληρά ώστε να αντέχουν σε κάταγμα εάν σχηματίζονται μικρές ρωγμές κατά τη διάρκεια της κατασκευής ή κατά τη χρήση. Το στρες κόπωσης είναι μια πιθανή αιτία σχηματισμού ρωγμών.
Ο σχηματισμός ρωγμών σε εξαρτήματα που εκτίθενται σε συνθήκες κόπωσης αναμένεται συνήθως. Σε αυτές τις περιπτώσεις, πρέπει να είναι γνωστό ότι είναι γνωστό για να προσδιορίσει πόσο καιρό μπορεί να συνεχίσει να χρησιμοποιείται η συνιστώσα πριν από τη διαίρεση της ρωγμής στο σημείο όπου ολόκληρη η διατομή δεν μπορεί να υποστηρίξει το φορτίο και τα σπασίματα του στοιχείου. Αυτό ισχύει για τα εξαρτήματα αεροδιαστημικής και τα δοχεία πίεσης, όπως οι λέβητες.
Για τα δομικά συστατικά που εκτίθενται σε συνθήκες κόπωσης, οι σχεδιαστές πρέπει να επικεντρωθούν τόσο στη δύναμη όσο και στην σκληρότητα. Η αντοχή πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη για να επιτρέψει στο υλικό να αντέχει το εφαρμοζόμενο φορτίο χωρίς παραμόρφωση. Η ανθεκτικότητα πρέπει να είναι αρκετή για να επιτρέψει στο μέταλλο να αντέξει το σχηματισμό ρωγμών κόπωσης χωρίς καταστροφική αποτυχία.
