Co jsou kovové napětí a kovová únava?

Všechny kovy se deformují (roztažením nebo stlačením), když jsou namáhány, více či méně. Tato deformace je viditelným znakem kovového namáhání.

V metalurgii může být deformace definována jako deformace kovu v důsledku stresu. Jinými slovy, je to míra toho, kolik kovu byl natažený nebo stlačený ve srovnání s jeho původní délkou. Pokud dojde ke zvýšení délky kovového kusu kvůli napětí, označuje se to jako tahové namáhání.

Pokud je však délka menší, jedná se o kompresní deformaci.

Kovové napětí v tvárných (ohýbatelných) materiálech

Některé kovy (například nerezová ocel a mnoho dalších slitin) vykazují napětí. To jim umožňuje ohýbat se nebo deformovat bez přerušení. Jiné kovy, jako je litina, zlomení a rychle se rozbíjejí při stresu. Dokonce i nerezová ocel nakonec oslabuje a rozpadá se pod dostatečným napětím.

Kovy, jako například ohyb z nízkouhlíkové oceli, spíše než lámání pod stresem. Na určité úrovni stresu však dosáhnou dobře známého "výnosového bodu". Jeden dosáhne bodu průniku, kov se stává "zatvrdlý." To znamená, že pro další deformaci kovu je zapotřebí většího napětí. Kov se stává méně tvárnou nebo ohýbatelnou. V jistém smyslu to činí kov tvrdší. Ale když kalení kalení ztěžuje deformaci kovu, dělá to také křehčí kov. Křehký kov se může zlomit nebo selhat poměrně snadno.

Kovové napětí v křehkých materiálech

Některé kovy jsou jiskřivě křehké, což znamená, že jsou obzvláště vystaveny zlomení. Křehké kovy zahrnují středně a vysoce uhlíkové oceli. Na rozdíl od tvárných materiálů tyto kovy nemají dobře definovaný mez výtěžku. Místo toho, když dosáhnou určitého stupně stresu, rozbijí se.

Křehké kovy se chovají velmi podobně jako jiné křehké materiály, jako je sklo, kámen a beton. Stejně jako tyto materiály jsou určitými způsoby silné - ale protože se nemohou ohnout ani protáhnout, nejsou pro určité účely vhodné.

Měření kovového napětí

Nejběžnější měřítko deformace v kovu se nazývá inženýrské napětí. Inženýrská deformace může být vypočtena jako změna délky dělená původní délkou. Například 2.10 "titanová tyč, která byla roztažena na 2. 2", měla za to, že vykazovala namáhání v tahu 0, 1 nebo 10 procent.

Kovová únavnost v důsledku kovového deformace

Když jsou tvárné kovy namáhány, deformují se. Pokud je napětí odstraněno předtím, než kov dosáhne svého mezního bodu, kov se vrátí do původního tvaru. Zatímco se zdá, že se kov znovu vrátil do původního stavu, na molekulární úrovni se skutečně objevily malé chyby.

Pokaždé, když se kov deformuje a pak se vrací do původního tvaru, dojde k více molekulárním poruchám.Po mnoha deformacích je tolik molekulových poruch, že kovy prasknou. Když k tomu dojde, je popsán jako "kovová únava". Kovová únava je nevratná.

Únava kovu je zvláště problematická v situacích, kdy je kov stresem znovu a znovu.

Například to byla hlavní příčina selhání letadla předtím, než byla plně pochopena. Abyste se vyhnuli únavě kovů, je důležité pravidelně kontrolovat vzorek kovu pod stresem pomocí mikroskopu.