وبلاگ

سختی و استحکام فولاد

استجکام فولاد
سختی و استحکام فولاد: سفتی یا سختی فولاد و استحکام یا قدرت فولاد از مهمترین پارامترهایی هستند که ویژگی های یک نوع فولاد را مشخص می کند. به عبارت دیگر زمانی که ما به صورت تخصصی با فولادها سر و کار داریم باید به خوبی مفهوم سفتی و استحکام را درک کنیم. در بسیاری از موارد این دو عبارت با هم اشتباه گرفته می شوند به خصوص در زبان فارسی که گهگاه معادل ترجمه دو کلمه Stiffness  و Strength استحکام گفته می شود.
استحکام خود یک واژه کلی ست و انواع مختلفی از استحکام مانند استحکام کشش، استحکام تسلیم، استحکام ضربه و استحکام فشاری تعریف شده است. اما معمولا زمانی که یک مهندس از استحکام صحبت می کند منظورش حداکثر نیرویی است که می توان به یک قطعه وارد کرد پیش از آنکه دچار شکست شود. اما سفتی معیاری ست که قابلیت بازگشت یک ماده به شکل اولیه را نشان می دهد. به عبارت دیگر تا چه حد می توان به یک ماده نیرو وارد کرد که پس از برداشتن نیرو آن ماده مجددا به شکل اولیه خود بازگردد.

س

هنگامی که با فولاد سر و کار داریم پارامترهایی مانند سختی، استحکام کششی، استحکام تسلیم، چقرمگی و … مطرح می شود که هر کدام معانی خاص خود را دارند و در کاربردهای تخصصی از اهمیت ویژه ای برخودارند.

دو فاکتور مهم که بیان کننده مشخصات فولاد هستند استحکام (Strength) و سفتی (stiffness) ست که در این مقاله ما به بررسی تفاوت های آن ها با یکدیگر خواهیم پرداخت.

هنگامی که می خواهیم از فولاد برای یک کاربرد خاص استفاده کنیم حتما باید به ویژگی های آن توجه داشته باشیم. فرض کنید که قصد ساختن وسیله ای را داریم که باید قوی باشد و در برابر خم شدن مقاومت کند. از طرفی باید بتواند نیروهای وارد شده در یک محدوده ی خاص را به خوبی تحمل کند. اینجاست که پارامترهایی مانند استحکام و سختی از اهیمت ویژه ای برخوردار است.

استحکام فولاد

در اغلب مواقع استحکام و سفتی با هم اشتباه گرفته می شوند به ویژه در زبان فارسی که هر دو کلمه Stiffness  و Strength را استحکام ترجمه می کنند. با این وجود این دو فاکتور با هم متفاوت هستند و لازم است تا این تفاوت ها به خوبی درک شود.

سفتی در مقابل استحکام

سفتی و استحکام رابطه نزدیکی با هم دارند به همین دلیل است که ممکن است گاهی تمایز آن ها از یکدیگر سخت باشد.

استحکام چیست؟

استحکام یا قدرت به معنای میزان تنشی است که یک ماده می تواند بدون آنکه دچار شکست شود تحمل کند. این توانایی ماده مشخص می کند که حداکثر باری که قبل از شکستن یا تغییر شکل دائمی می تواند به قطعه اعمال شود چقدر است.

زمانی که به یک ماده نیرو اعمال می شود ممکن است در نتیجه ی نیروی وارد شده تغییر شکل دهد یا دفرمه شود. استحکام به توانایی یک ماده برای تحمل نیرو بدون شکستن اشاره می کند.

این معیار یک ظرفیت یک ماده برای تحمل بارهای وارد شده است قبل از رسیدن به نقطه تغییر شکل دائمی ست. مهندسان در اغلب موارد از پارامتری با نام تنش تسلیم (Yield Stress) برای بیان استحکام فولاد استفاده می کنند. این پارامتر به درک تفاوت بین استحکام و سفتی کمک خواهد کرد. استحکام یک ماده نتیجه ی ترکیبات شیمیایی آن و همچنین عملیات حرارتی ست که روی آن انجام شده است.

انواع استحکام

استحکام

انواع مختلفی از استحکام تعریف شده است که از آن برای ارزیابی فولاد کمک گرفته می شود. برخی از انواع استحکام عبارتند از:

استحکام کششی

حداکثر مقدار کششی ست که یک ماده پیش از آنکه دچار آسیب دائمی شود می توان به آن اعمال کرد. استحکام کششی اساسا معیاری ست که نشان میدهد یک ماده چقدر می تواند مقاومت داشته باشد.

سه نوع اصلی استحکام کششی شامل موارد زیر هستند:

استحکام تسلیم: نقطه ای که در آن ماده شروع به تغییر شکل پلاستیکی میکند.

قدرت کشش نهایی: حداکثر تنشی ست که یک ماده می تواند بدون شکستگی در برابر آن مقاومت کند.

استحکام شکست: مختصات مقاومت ماده در منحنی تنش-کرنش در نقطه شکست را نشان میدهد.

استحکام ضربه

قدرت ضربه مشخص می کند که یک ماده در برابر ضربه یا نیروهای اعمال شده تا چه میزان تحمل دارد. این شاخص بر حسب مقدار حداکثر بار ناشی از ضربه و حد ماده بر حسب انرژی بیان می شود. بنابراین استحکام ضربه سطح انرژی را که ماده می تواند قبل از تغییر شکل جذب کند نشان می دهد.

استحکام فشاری

همانطور که از نام آن مشخص است حداثکر سطح فشاری ست که ماده می تواند تحمل کند.

استحکام تسلیم و استحکام نهایی

استحکام تسلیم حداکثر مقدار باری ست که یک ماده می تواند قبل از شروع به تسلیم شدن و تغییر شکل دائمی تحمل کند. از طرف دیگر استحکام کشش نهایی به معنی حداکثر مقدار تنشی است که یک ماده می تواند در حینکشش تحمل کند. استحکام کشش نهایی بالاترین مقاومت ماده در برابر نیروی اعمال شده است. با این وجود هم استحکام تسلیم و هم استحکام کشش نهایی نشان دهنده ی توانایی یک ماده در مقابل تغییر شکل هستند.

سفتی چیست؟

فولاد

سفتی ماده معیاری ست که توانایی یک ماده برای بازگشت به شکل اولیه خود پس از وارد شدن نیروی خارجی به آن را نشان میدهد. نیروهایی که ماده وارد می شود می تواند خمش، کشش یا سایر انواع کرنش باشد. سفتی ارتباط نزدیکی با الاستیسیته و انعطاف پذیری دارد. هر چه یک ماده انعطاف پذیرتر باشد سفتی آن نیز کمتر است.

مهندسان اغلب از مدول یانگ E برای نشان دادن سفتی استفاده می کنند.

ارتباط بین سفتی و استحکام

هنگامی که از سفتی و استحکام در کنار هم صحبت می شود به راحتی می توان این دو مفهوم را با هم اشتباه گرفت و یا به جای هم استفاده کرد. به هر حال در ذهن هر کسی منطقی ست که هر چه یک ماده سفت‌تر باشد استحکام بیشتری نیز داشته باشد و بتواند بارها و نیروهای بزرگتری را بدون اینکه دچار شکست شود تحمل کند. اما باید گفت که سفتر بودن لزوما به معنای قوی تر بودن نیست و این دو مفهوم با هم متفاوتند.

در واقعیت استحکام یک ماده و سفتی آن ارتباط مستقیمی با هم ندارند. این مساله زمانی خود را نشان میدهد که یک ماده با خواص سفتی و استحکام متفاوت در معرض نیروی خارجی قرار بگیرد یک ماده سفت می تواند بعد از آنکه نیروهای خارجی به آن وارد شدن پس از گرفتن چند فرم مختلف مجددا به شکل اولیه خود باز گردد. از طرف دیگر ماده ی مستحکم شکل خود را تغییر نمی دهد یا در برابر نیرو مقاومت میکند. اگر نیرو بیشتر از استحکام کششی شود برای همیشه شکل آن تغییر میکند. اگر ماده ای دارای استحکام کم باشد به راحتی شکسته می شود اما اگر سفتی آن کم باشد بارهای وارد شده را خم میکند.

تفاوت بین استحکام و سفتی مواد چیست؟

استحکام و سختی دو ویژگی فیزیکی یک ماده هستند. تفاوت عمده این دو ویژگی نیز این است که سفتی تونایی یک جسم برای تحمل استرس بدون شکست است. از طرف دیگر استحکام تونایی یک جسم برای مقاومت در برابر تغییر شکل هنگام اعمال تنش است.

استحکام تنشی یا نیروی وارد شده به ماده را قبل از شکستن (استحکام کششی) یا تغییر شکل دائمی (استحکام تسلیم) اندازه گیری می کنند. اما سفتی یک ماده مشخص می کند که چگونه در برابر نیروهای وارد شده خم شده و مجددا به شکل اولیه خود باز می گردد.

اگر نیرویی که به یک قطعه اعمال می شود از استحکام کششی آن بیشتر باشد ماده قوی با سفتی کمتر می شکند. مواد مستحکم شکل خود را تغییر نمی دهند. اگر نیروی وارد شده از استحکام بیشتر شود ماده به راحتی می شکند و شکل اصلی خود را از دست می دهد.

با این وجود مواد سفت با استحکام کمتر خم می شوند. خم شدن به آن ها کمک می کند تا نیروی وارد شده را تحمل کنند. بنابراین پس از حذف نیرو می توانند به شکل اولیه خود باز گردند.

سختی و استحکام فولاد سختی و استحکام فولاد

مطالب مرتبط
آهن خام

آهن خام

چدن خام که در زبان انگلیسی به آن Pig Iron...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

سبد خرید
سلام، ما از کوکی ها برای بهبود تجربه کاربری شما و ذخیره اطلاعات کاربری شما در وبسایت استفاده میکنیم، با استفاده ما از کوکی ها موافقت میکنید؟