إن قوة الفولاذ هي سمة معقدة، تشمل العديد من الخصائص الميكانيكية التي تحدد معًا مقاومة المادة للقوى والضغوط الخارجية. ويتطلب فهمها تقييم مجموعة من العوامل، بدءًا من قوة الشد/الخضوع/القص/الضغط إلى الظروف البيئية.
ما هي قوة الفولاذ؟
قوة الفولاذ عبارة عامة لا يمكن تحديدها بدقة. يمكن تعريفها على النحو التالي وهي تتضمن عددًا من السمات الميكانيكية المميزة للفولاذ:
قوة الفولاذهي تتويج لجميع السلوكيات الميكانيكية التي تؤدي إلى مقاومة شاملة للإجهادات والضغوط والطاقات من البيئة قبل حدوث الكسر أو التشوه غير القابل للرجوع فيه.
لمزيد من المعلومات حول الخصائص الميكانيكية، قم بزيارة مقدمتناالخواص الميكانيكية للمعادن.
أنواع القوة الميكانيكية للفولاذ
في الأساس، يمكن تقسيم قوة الفولاذ إلى أربعة مقاييس مميزة، كل منها يمثل نقطة انكسار الفولاذ تحت تأثير القوة أو الإجهاد المحدد المطبق عليه. ولتكوين ملاحظة جماعية، يجب النظر إلى كل من أشكال القوة الأربعة بشكل منفصل وبالتزامن مع بعضها البعض.
قوة الشد: قدرة الفولاذ على مقاومة الشد (المعروفة أيضًا باسم قوة الشد القصوى).
إجهاد الشد:يسحب المواد في اتجاهات متعاكسة.
قوة الخضوع:النقطة التي يتحول فيها سلوك المعدن المرن إلى تشوه بلاستيكي.
مرونة:قدرة المادة على العودة إلى شكلها الأصلي بعد تعرضها لقوة تشوهها.
التشوه البلاستيكي:نقطة التشوه الدائم (ولكن ليس الكسر).
قوة القص:قدرة الفولاذ على مقاومة الكسر أو التقطيع على طول مستوياته.
قلق:القوة التي تأتي من الجانب أو الوسط أو الاتجاهات المعاكسة، وتؤثر على جزء من المعدن فقط، مما قد يؤدي إلى تقطيعه أو كسره.
قوة الضغط: قدرة الفولاذ على مقاومة الضغط أو الضغط أو التقلص في الحجم (ليست ذات أهمية عند تقييم مثبتات الفولاذ).
الضغط الضغط:القوة التي تدفع الفولاذ إلى بعضه البعض لتقصيره ونشره في اتجاه جانبي.
ستؤثر كل هذه القوى على بعضها البعض. تؤثر قوة الشد على قوة الخضوع وقوة القص، وتؤثر قوة الضغط على قوة الخضوع، وهكذا. من الأهمية بمكان تجنب تقييمها في فراغ. نظرًا لأن معظم المقاييس الأخرى مستمدة من قوة الشد، فمن المفيد في النهاية البدء من هناك.
الخصائص الميكانيكية الأخرى التي تؤثر على القوة
يمكن أن يكون المعدن قويًا دون أن يكون شديد الصلابة إذا تم أخذ قوته في الاعتبار عند الشد والخضوع والقص والضغط. وهنا تتأثر قوة الفولاذ بصلابته وقابليته للسحب.
صلابة
العلاقة بين الصلابة والقوة معقدة، وخاصة لأنهما يقيسان أشياء متشابهة:
قوةيقيس مقاومة القوى والضغوط الخارجية.
صلابةيقيس القدرة على مقاومة التشوه البلاستيكي.
إن نفس المفهوم يتم اختباره عبر مجموعة واسعة من اختبارات الصلابة: ما مقدار القوة المطلوبة للضغط على جسم ما في مادة وترك انبعاج دائم؟ يبدو أن مقاومة المعدن للقوة الخارجية تزداد مع صلابته، مما يدل على قوته. في الواقع، تميل الصلابة الأكبر إلى الارتباط بارتفاع قوة الشد وقوة الخضوع.
ولكن لابد أن يتحمل الفولاذ قوى إضافية، مثل التشقق. فالفولاذ شديد الصلابة قد يصبح هشاً للغاية بحيث ينكسر بسهولة، مما يمثل الحد الذي لم تعد القوة عنده ميزة. والواقع أن الصلابة الزائدة قد تضعف الفولاذ.
ليونة
وهذه أيضًا علاقة يصعب قياسها كميًا، لذا سنبدأ بتعريف:
ليونة:مقياس قدرة المعدن على الخضوع للتشوه البلاستيكي دون أن ينكسر.
يتم قياس اللدونة من خلال اختبارين:
استطالة:يقيس مدى تمدد المادة قبل أن تنكسر. يحدد الاختبار نقطتين على المادة قبل أن يتم تمددها. بمجرد تمددها إلى نقطة الكسر، يتم قياس النقطتين مرة أخرى ويتم حساب الاستطالة من خلال المسافتين.
الحد من منطقة:يقيس مقدار تقلص المساحة من نقطة البداية إلى نقطة الكسر. يقيس الاختبار قطر المادة قبل التمدد وبعد الكسر ويحسب الفرق.
إن إحدى الطرق التي يمكن من خلالها النظر إلى قوة الشد والخضوع المنخفضة للفولاذ المطاوع هي أن نرى مدى قلة مقاومته للتشوه البلاستيكي. ولكن لأنه من الصعب كسر شيء ينحني بسهولة، فمن المحتمل أن تكون قوة القص لديه أقل. ولكن بمجرد انحناءه، يصبح مرنًا ويقاوم الانقسام.
قابلية التصنيع
تُعَد قابلية التصنيع هي الدرجة التي يمكن بها قطع مادة ما دون حدوث أي تشقق أو تدهور في جودة السطح. تتطلب المادة ذات قابلية التصنيع الرديئة مزيدًا من القوة وربما تؤدي إلى تلفها، في حين يمكن قطع المادة ذات قابلية التصنيع العالية ببساطة وبمقاومة قليلة.
ترتبط قوة الشد المنخفضة عادةً بالقدرة الجيدة على التشغيل الآلي؛ قارن صعوبة قطع المعجون بالطين المخبوز. والرابط مع قوة القص هو نفسه: يمكن كسر المادة بسهولة على طول مستوياتها إذا كان من الممكن تشغيلها آليًا.
صلابة
إن قوة الشد والسحب هما خاصيتان تشكلان معًا المتانة. وتعتبر المادة صلبة إذا كانت تتمتع بكلتا الصفتين، أي إذا كانت لا تنحني إلا عند تعرضها لقوة كبيرة مع استمرارها في مقاومة الكسر. وهذا مفيد بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها المعدن متعبًا أو تالفًا، حيث تعمل السحب على إبطاء معدل كسر الشقوق الصغيرة.
لا شك أن قوة الشد تلعب دورًا في الصلابة. وغالبًا ما تتمتع الفولاذات الصلبة بقوى خضوع عالية أيضًا لأن قوة الشد وقوة الخضوع تتعاونان في كثير من الأحيان. ومن العلامات الأخرى لقوة القص العالية القدرة على تحمل الكسر تحت القوة.
تعتبر قوة الفولاذ سمة معقدة تتضمن خصائص ميكانيكية مختلفة تحدد مقاومته للقوى والضغوط الخارجية. من المهم فهم كيفية عملها حتى تتمكن من تقييم أدائها المحتمل في تطبيقك؛فريق الدعم الهندسي لشركة Wenqiيساعدك على مراعاة عوامل القوة المختلفة حتى تتمكن من اختيار المادة المناسبة لاحتياجاتك.
