Введение: типы сильных сторон

Прочность материала - это просто его способность выдерживать нагрузку до того, как он деформируется или сломается. Металлы имеют разные типы прочности, которые необходимо тщательно анализировать для определения их прочности и твердости, а также их пригодности для конкретных применений. Обычно мы используем твердомер для проверки твердости объекта.

Некоторые материалы больше подходят для определенного типа применений, чем другие материалы из-за их твердости и прочности. Понимание прочности материалов помогает обеспечить безопасность и высокое качество конечного продукта, который будет соответствовать различным нормативным требованиям. Ниже рассматриваются различные типы прочности металлов:

Прочность на сжатие

Прочность материала на сжатие - это максимальная сила, которую он может выдержать перед сжатием или сжатием.

Прочность материала на сжатие противостоит приложенной силе сжатия. Различные материалы по-разному реагируют при достижении предела прочности на сжатие. Некоторые материалы в этот момент разрушаются, а другие могут деформироваться необратимо.

Прочность на сжатие измеряется на универсальной испытательной машине и рассчитывается путем деления максимальной нагрузки на площадь поперечного сечения образца.

[ux_featured_products products = ”” columns = ”4 ″]

 

Прочность на сжатие - популярный и ключевой показатель, используемый для определения пригодности материалов в строительном секторе. На измерение прочности на сжатие могут влиять методы испытаний и условия испытаний.

Предел прочности

Прочность на растяжение - это максимальное количество напряжения или силы, которое может выдержать материал, прежде чем его можно будет разорвать или сломать. Он рассчитывается путем деления общей силы на исходную площадь поперечного сечения образца.

Обычно он выражается в фунтах на дюйм (psi). Единицей измерения прочности на разрыв в системе СИ является Паскаль (Па).

Предел прочности при растяжении образца измеряется путем вытягивания образца с помощью тензометра при постоянной деформации до разрушения. Некоторые материалы резко ломаются без какой-либо пластической деформации, и это называется хрупким разрушением.

Другие материалы, которые более пластичны, подвергаются небольшой пластической деформации, а затем деформируются перед разрушением. Прочность на растяжение является важным показателем прочности металлов для оценки их пригодности для различных применений.

Сила удара

Ударная вязкость материала - это его способность поглощать внезапную силу или удар до того, как он сломается. Он выражается в единицах энергии - количестве механической энергии, поглощаемой материалом в процессе деформации и разрушения.

Ударная вязкость материала является важным показателем, который используется для определения того, будет ли он действовать хрупким или пластичным образом. Это дает четкое представление о прочности материала.

 

Испытание на ударный изгиб обычно используется для определения ударной вязкости образца. При понижении температуры резкое падение ударной вязкости образца указывает на хрупкую температуру материала. Достоверные оценки ударной вязкости образца возможны только при температурах выше температуры хрупкости.

Факторы, влияющие на ударную вязкость материалов, включают его объем, модуль упругости, предел текучести и распределение сил по сечению материала.

Предел текучести

Предел текучести помогает определить степень стойкости или пластичности материала. Момент, в котором материал становится полностью пластичным и поддается текучести, называется пределом текучести.

Предел текучести - это величина напряжения, при которой возникает остаточная деформация образца. Перед достижением предела текучести материал упруго деформируется и вернется к своей исходной форме. Однако при достижении предела текучести деформация становится пластичной и необратимой.

Предел текучести указывает на предел упругих свойств материала. Пластичные металлы, такие как железо, имеют более высокий предел текучести, чем пластмассы. Предел текучести используется инженерами для определения возможности использования в строительных и строительных работах.

Подробная информация о самых прочных материалах в мире

Подробная информация о некоторых из самых прочных материалов в мире представлена ниже:

Сталь

Сталь - это не чистый металл, а сплав, состоящий из комбинации железа, углерода и некоторых других элементов. Железо нагревается в печи, и его примеси удаляются, после чего в него добавляют углерод. Добавление других элементов, таких как марганец, ниобий и ванадий, увеличивает прочность стали.

 

Сталь - один из наиболее часто используемых металлов в мире. Он имеет различное применение и используется преимущественно на транспорте, в инфраструктуре, строительстве и т. Д.

В большинстве современных зданий и других конструкций широко используется сталь, которая помогает удерживать их вместе. Есть разные виды стального сплава.

Нержавеющая сталь - это стальной сплав, не подверженный ржавчине и коррозии, который получают путем добавления не менее 11% хрома к обычной стали. Мартенситностареющая сталь производится путем добавления никеля и других элементов. Он имеет низкое содержание углерода и очень прочен, что делает его идеальным для передовых применений, таких как производство ракет и обшивки для ракет, лезвий для ограждений и т. Д.

Титана

Титан - это легкий металл серебристого цвета, обладающий высокой прочностью на разрыв. Он в изобилии встречается на Земле в основном в виде оксидов в оригинальных породах. Хотя это твердый металл, он не такой твердый, как некоторые термообработанные стали. Он также не такой прочный и твердый, как алмаз.

Однако его отношение прочности на разрыв к плотности выше, чем даже у вольфрама, но по шкале твердости Мооса он занимает более низкое место по сравнению с вольфрамом.

 

Одним из явных преимуществ использования титана перед сталью является его легкий вес. Титан смешивают с различными другими металлами, такими как железо, алюминий, ванадий и т. Д., С образованием более прочных и твердых сплавов.

Эти титановые сплавы универсальны, легки и чрезвычайно долговечны и находят широкое применение в автомобильной, аэрокосмической, авиационной и других отраслях промышленности.

Обычно используется для изготовления деталей самолетов. Титан также обладает высокой устойчивостью к коррозии и ржавчине, что делает его популярным для различных применений.

Вольфрам

Вольфрам - редкий металл, открытый Карлом Шееле в 1781 году. Он имеет очень высокую температуру плавления и предел прочности 1510 мегапаскалей, что делает его одним из самых твердых металлов на Земле.

Он имеет металлический серый цвет и в чистом виде более прочен, чем многие виды сталей. Среди всех чистых металлов вольфрам имеет самую высокую температуру плавления, самую низкую температуру испарения и самую высокую прочность на разрыв.

Также известно, что он имеет самый низкий коэффициент теплового расширения среди всех чистых металлов. Большая часть вольфрама используется в коммерческих целях для производства твердых материалов, особенно карбида вольфрама.

Он используется для изготовления ножей, сверл, токарных станков и т. Д. Он также широко используется в электрических и военных приложениях. Прочность вольфрама можно значительно улучшить, легируя его сталью.

 

Инконель

Инконель - это никель-хромовый суперсплав, который впервые был разработан в 1940-х годах. хотя точный состав сплавов инконеля значительно различается, все они представляют собой никель в сочетании с хромом в качестве второго элемента. Это стойкий к окислению и коррозии сплав, который идеально подходит для использования в экстремальных условиях, подверженных высокому давлению и кинетической энергии.

Инконель отличается высокой прочностью, на которую не влияют даже высокие температуры. Это делает его идеальным для использования в приложениях с чрезвычайно высокими температурами, при которых алюминий и сталь иначе поддались бы нагреву.

 

Учитывая, что инконель является чрезвычайно твердым сплавом, который может выдерживать экстремальные условия работы, он обычно используется в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная. Он также обычно используется в лопатках газовых турбин, валах насосов для скважинных двигателей, на химических заводах, в реакторах с водой под давлением и т. Д.

Алмаз

Алмаз - самый твердый минерал на Земле. Это аллотроп углерода и самый твердый природный минерал. Это наименее сжимаемый и лучший теплопроводник среди всех природных материалов.

Твердость алмаза соответствует высшему уровню 10-й шкалы Мооса. Он в 1000 раз тверже кварца и в 150 раз тверже корунда.

По шкале Роквелла твердость алмаза составляет 98,07 HRC, а титана - 36 HRC по той же шкале с точки зрения твердости.

 

Поскольку алмаз является самым твердым из известных минералов в мире, он широко используется в производстве буровых долот, перфораторов, вставок для режущих инструментов, экструзионных штампов, оптических шлифовальных инструментов, покрытий для шарикоподшипников и т. Д.

Алмаз также обладает превосходными полупроводниковыми свойствами, благодаря чему он также широко используется для изготовления высокомощных транзисторов, высокотемпературных интегральных схем, пьезоэлектрических устройств и т. Д. Он также используется при испытании твердости в качестве индентора.

Хром

Хром - самый твердый из известных металлов на Земле, его размер составляет 8,5 баллов по шкале Мооса. Он также имеет высокую температуру плавления. Он показывает антиферромагнитные свойства при комнатной температуре, однако, выше 30 градусов Цельсия, он превращается в парамагнитный материал.

Обладает высоким зеркальным отражением, благодаря чему используется в качестве покрытия для отражающих целей.

Он также очень устойчив к коррозии и ржавчине, что делает его популярным в качестве материала для покрытия внешних поверхностей для защиты от коррозии. По этой причине он смешивается со сталью с образованием сплава нержавеющей стали, который не подвержен коррозии и ржавчине.

 

Он также используется для покрытия автомобильных деталей, которые защищают их от коррозии, а также улучшают их внешний вид. По оценкам, около 85% хрома используется для производства металлических сплавов, а оставшееся используется в красителях и красках, консервантах для древесины, дублении, огнеупорных материалах, катализаторах для производства углеводородов и т. Д.

Нитрид бора

Нитрид бора представляет собой соединение бора и азота. Он существует во многих кристаллических формах. Вюрцит нитрида бора встречается редко и считается даже тверже алмаза. По результатам моделирования предполагается, что эта форма нитрида бора на 18% тверже алмаза.

Однако, поскольку существует лишь очень небольшое количество этого минерала, он не был тщательно протестирован для экспериментальной проверки утверждения.

Нитрид бора обладает очень высокой химической и термической стабильностью. Он используется в косметике, красках, стоматологическом цементе, грифелях карандашей и т. Д.

 

Благодаря исключительной термической и химической стабильности, он также используется в производстве деталей высокотемпературного оборудования. Его можно добавлять в различные металлы, керамику, пластмассы, резину и т. Д. Для придания им самосмазывающихся свойств. Эти материалы идеально подходят для изготовления шарикоподшипников и производства стали.

Лонсдейлит

Лонсдейлит представляет собой аллотроп углерода с гексагональной решеткой, из-за чего его также часто называют гексагональным алмазом. Это происходит естественно, когда метеориты, содержащие графит, падают на Землю.

Сверхвысокая температура и давление метеорита превращают графит в алмаз, но он сохраняет гексагональную кристаллическую решетку, которая является ключевой характеристикой лонсдейлита.

Впервые он был обнаружен в 1967 году во время падения метеорита в каньоне Диабло. С тех пор он также производился в лабораторных условиях путем сжатия и нагрева графита или химического осаждения из паровой фазы.

Лонсдейлит полупрозрачный, коричневато-желтого цвета, и его твердость на 58% выше, чем у алмаза. Также известно, что он выдерживает давление вдавливания в 152 ГПа, в то время как алмаз должен разрушаться при 97 ГПа. Лонсдейлит также прочнее нитрида бора, поскольку связи углерод-углерод в нем намного прочнее, чем связи бор-азот в нитриде бора.

[ux_latest_products columns = ”4 ″]

Графен  

Графен - это аллотроп углерода, который существует в форме двумерной и гексагональной решетки.

Графен обладает множеством важных свойств, и известно, что он по крайней мере в 100 раз прочнее, чем самая прочная форма стали. Он почти прозрачный и отлично проводит тепло и электричество. Графен имеет предел прочности на разрыв 130 ГПа, что делает его одним из самых прочных материалов, когда-либо обнаруженных.

Помимо того, что графен чрезвычайно прочен, он также очень легкий. Он весит около 0,77 мг на квадратный метр, что в 1000 раз легче, чем вес 1 квадратного метра бумаги.

 

Известно, что графен обладает некоторыми удивительными свойствами, и многие новые свойства все еще открываются. Он широко используется в таких областях, как биологическая инженерия, оптическая электроника, разработка систем фильтрации воды и т. Д. Ожидается, что в будущем графен будет использоваться для создания композитных материалов, которые будут во много раз прочнее и легче, чем используемые в настоящее время. металлы и сплавы.

ru_RUРусский