Sifat mekanikal bahan logam merujuk kepada pelbagai sifat yang dipamerkan di bawah tindakan daya luar, yang menentukan kesesuaian dan ketahanan bahan dalam persekitaran yang berbeza. Berikut adalah penunjuk utama sifat mekanikal bahan logam:
1. Kekuatan dan kekuatan hasil
Kekuatan ialah keupayaan bahan logam untuk menahan tindakan daya luar (beban) dan mengelakkan ubah bentuk atau patah plastik yang berlebihan. Ia adalah yang paling asas dan salah satu penunjuk terpenting sifat mekanikal bahan logam. Kekuatan boleh dibahagikan kepada pelbagai jenis, termasuk kekuatan tegangan, kekuatan mampatan, kekuatan lentur dan kekuatan ricih, antaranya kekuatan tegangan adalah yang paling biasa digunakan.
- Kekuatan tegangan (σb atau Rm): merujuk kepada nilai maksimum tegasan yang boleh ditahan oleh bahan semasa tegangan, iaitu tegasan maksimum yang boleh dicapai sebelum ditarik keluar. Ia mencerminkan keupayaan bahan untuk menahan patah, dilambangkan sebagai Rm atau σb, dan unit ialah MPa (megapascals). Kekuatan tegangan ialah parameter penting untuk menilai keliatan dan kapasiti ubah bentuk plastik sesuatu bahan.
- Kekuatan hasil (σs atau ReL, Rp0.2): merujuk kepada bahan dalam proses tegangan, apabila tegasan mencapai nilai kritikal tertentu, walaupun jika tegasan tidak lagi meningkat, bahan akan terus mengalami ubah bentuk plastik yang ketara bagi nilai tegasan. Untuk bahan dengan fenomena hasil yang jelas, kekuatan hasil ialah titik hasil tegasan; bagi bahan tanpa fenomena hasil yang jelas, ia biasanya ditetapkan untuk menghasilkan ubah bentuk sisa nilai tegasan sebanyak 0.2% sebagai had hasilnya, yang dikenali sebagai keadaan kekuatan hasil. Kekuatan hasil adalah permulaan ubah bentuk plastik bahan adalah simbol penting, tetapi juga reka bentuk struktur penunjuk kekuatan yang biasa digunakan.
2. keplastikan dan pemanjangan
Keplastikan merujuk kepada keupayaan bahan logam untuk menghasilkan ubah bentuk plastik yang ketara tanpa patah apabila tertakluk kepada daya luar. Bahan dengan keplastikan yang baik boleh menyerap sejumlah besar tenaga melalui ubah bentuk plastik, sekali gus meningkatkan keupayaannya untuk menahan kesan dan keletihan.
- Pemanjangan (δ): Peratusan jumlah pemanjangan bahan selepas pecah tegangan berhubung dengan panjang bertanda asal. Ia merupakan penunjuk penting bagi keplastikan bahan. Kejuruteraan biasanya δ Lebih daripada atau sama dengan 5% bahan dipanggil bahan plastik, seperti keluli lembut, aluminium, tembaga, dsb.; dan δ Kurang daripada atau sama dengan 5% bahan dipanggil bahan rapuh, seperti besi tuang, kaca, seramik, dsb.
- Pengecutan bahagian (ψ): merujuk kepada peratusan kawasan pengurangan maksimum bahagian kepada kawasan patah asal bahan selepas patah tegangan. Ia juga merupakan indeks penting untuk mengukur keplastikan bahan. Bersama-sama dengan pemanjangan, ia boleh menilai secara komprehensif keupayaan ubah bentuk plastik bahan.
3. Kekerasan
Kekerasan ialah keupayaan bahan untuk menahan objek lain yang lebih keras yang ditekan ke permukaannya. Ia adalah penunjuk tahap kekerasan dan kelembutan bahan, dan juga merupakan parameter penting yang mencerminkan rintangan haus dan prestasi pemotongan bahan.
- Kekerasan Brinell (HBS, HBW) dan kekerasan Rockwell (HRA, HRB, HRC): ialah dua kaedah ujian kekerasan yang biasa digunakan. Kekerasan Brinell boleh digunakan untuk bahan yang lebih lembut, manakala kekerasan Rockwell digunakan untuk bahan yang lebih keras. Ujian kekerasan boleh digunakan bukan sahaja untuk menilai sifat mekanikal bahan, tetapi juga untuk memeriksa kualiti lapisan permukaan bahan, seperti penyahkarbonan dan pengkarbonan.
4. Keliatan kesan
Keliatan hentaman ialah keupayaan bahan untuk menahan beban hentaman. Ia merupakan penunjuk penting bagi rintangan patah bahan di bawah beban dinamik.
- Nilai keliatan kesan (Ak): biasanya dalam joule / sentimeter persegi (J / cm²) sebagai satu unit, menunjukkan keupayaan bahan untuk menyerap tenaga di bawah tindakan beban hentaman. Bahan dengan keliatan hentaman yang baik mempunyai rintangan yang tinggi terhadap patah hentaman dan sesuai untuk aplikasi di mana beban hentaman perlu digunakan.
5. Modulus keanjalan
Modulus keanjalan ialah nisbah tegasan kepada terikan semasa fasa ubah bentuk keanjalan sesuatu bahan. Ia merupakan ukuran penting bagi kekukuhan sesuatu bahan.
- Modulus keanjalan (E): biasanya dinyatakan dalam Pascals (Pa) atau Gigapascals (GPa). Untuk bahan logam biasa, seperti keluli, modulus keanjalan biasanya antara 200-210 GPa. Bahan dengan modulus keanjalan yang tinggi juga mempunyai kekukuhan yang tinggi dan rintangan yang tinggi terhadap ubah bentuk keanjalan.
6. Keliatan patah
Keliatan patah ialah keupayaan bahan untuk menahan sambungan retak apabila ia mengandungi retak. Ia merupakan penunjuk penting bagi ketahanan bahan terhadap patah rapuh.
- Keliatan patah (KIC): menunjukkan faktor keamatan tegasan bahan dalam keadaan terikan satah, apabila retakan mula mengembang. Bahan dengan keliatan patah yang tinggi juga mempunyai rintangan yang kuat terhadap patah rapuh dan sesuai untuk aplikasi yang memerlukan persekitaran tekanan tinggi atau suhu rendah.
7. Kekuatan keletihan
Kekuatan keletihan ialah keupayaan bahan untuk menahan kerosakan keletihan di bawah beban berselang-seli. Ia merupakan penunjuk penting bagi-hayat perkhidmatan jangka panjang sesuatu bahan.
- Had keletihan (σ-1): menunjukkan nilai tegasan maksimum bahan di bawah masa tak terhingga beban berselang-seli tanpa kerosakan keletihan. Bahan dengan kekuatan lesu yang tinggi juga mempunyai hayat perkhidmatan jangka panjang dan sesuai untuk keadaan di mana ia perlu menahan beban berselang-seli.
Penunjuk sifat mekanikal bahan logam termasuk kekuatan, keplastikan, kekerasan, keliatan hentaman, modulus keanjalan, keliatan patah dan kekuatan keletihan. Penunjuk ini bersama-sama menentukan kebolehgunaan dan ketahanan bahan logam dalam persekitaran yang berbeza. Dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk memilih bahan logam yang sesuai mengikut keperluan khusus penggunaan, untuk mencapai kualiti produk terbaik dan kesan penggunaan.
