Metalik malzemelerin mekanik özellikleri, malzemelerin farklı ortamlara uygunluğunu ve dayanıklılığını belirleyen, dış kuvvetlerin etkisi altında sergilenen çeşitli özellikleri ifade eder. Metalik malzemelerin mekanik özelliklerinin ana göstergeleri şunlardır:
1. Mukavemet ve akma mukavemeti
Mukavemet, metalik bir malzemenin harici bir kuvvetin (yük) etkisine direnme ve aşırı plastik deformasyonu veya kırılmayı önleme yeteneğidir. Metal malzemelerin mekanik özelliklerinin en temel ve en önemli göstergelerinden biridir. Mukavemet, çekme mukavemeti, basınç mukavemeti, eğilme mukavemeti ve kesme mukavemeti dahil olmak üzere çeşitli tiplere ayrılabilir; bunların arasında en yaygın olarak çekme mukavemeti kullanılır.
- Çekme mukavemeti (σb veya Rm): bir malzemenin çekme sırasında dayanabileceği maksimum gerilim değerini, yani çekmeden önce elde edilebilecek maksimum gerilimi ifade eder. Malzemenin kırılmaya karşı direncini yansıtır, Rm veya σb ile sembolize edilir ve birimi MPa'dır (megapaskal). Çekme mukavemeti, bir malzemenin tokluğunu ve plastik deformasyon kapasitesini değerlendirmek için önemli bir parametredir.
- Akma mukavemeti (σs veya ReL, Rp0,2): gerilim belirli bir kritik değere ulaştığında, gerilim artık artmasa bile, malzeme gerilim değerinde önemli plastik deformasyona uğramaya devam edecek olan çekme işlemindeki malzemeyi ifade eder. Belirgin akma olgusu olan malzemeler için akma dayanımı, gerilimin akma noktasıdır; Belirgin akma fenomeni olmayan malzemeler için, genellikle akma dayanımı koşulu olarak bilinen akma sınırı olarak gerilim değerinin %0,2'lik artık deformasyonunun üretilmesi öngörülmektedir. Akma mukavemeti malzemenin plastik deformasyonunun başlangıcı olan önemli bir semboldür, aynı zamanda yapısal tasarımda yaygın olarak kullanılan mukavemet göstergeleridir.
2. plastisite ve uzama
Plastisite, metalik bir malzemenin dış kuvvetlere maruz kaldığında kırılmadan önemli plastik deformasyon üretme yeteneğini ifade eder. İyi plastisiteye sahip bir malzeme, plastik deformasyon yoluyla büyük miktarda enerji emebilir, böylece darbe ve yorulmaya karşı direnç yeteneği geliştirilebilir.
- Uzama (δ): Orijinal işaretli uzunluğa göre, çekme kopmasından sonra bir malzemenin toplam uzamasının yüzdesi. Bir malzemenin plastisitesinin önemli bir göstergesidir. Mühendislikte genellikle δ Malzemenin %5'inden büyük veya ona eşit olan yumuşak çelik, alüminyum, bakır vb. gibi plastik malzemeler denir; ve δ Malzemenin %5'ten az veya buna eşit olması, dökme demir, cam, seramik vb. gibi kırılgan malzemeler olarak adlandırılır.
- Bölüm büzülmesi (ψ): bölümün maksimum azaltılmış alanının, çekme kırılmasından sonra malzemenin orijinal kırılma alanına yüzdesini ifade eder. Aynı zamanda malzemenin plastisitesini ölçmek için de önemli bir indekstir. Uzama ile birlikte malzemenin plastik deformasyon yeteneğini kapsamlı bir şekilde değerlendirebilir.
3. Sertlik
Sertlik, bir malzemenin yüzeyine bastırılan diğer sert nesnelere karşı direnç gösterme yeteneğidir. Malzemenin sertlik ve yumuşaklık derecesinin bir göstergesi olup, aynı zamanda malzemenin aşınma direncini ve kesme performansını yansıtan önemli bir parametredir.
- Brinell sertliği (HBS, HBW) ve Rockwell sertliği (HRA, HRB, HRC): yaygın olarak kullanılan iki sertlik testi yöntemidir. Brinell sertliği daha yumuşak malzemelere, Rockwell sertliği ise daha sert malzemelere uygulanabilir. Sertlik testi yalnızca malzemenin mekanik özelliklerini değerlendirmek için değil, aynı zamanda dekarbürizasyon ve karbürizasyon gibi malzemenin yüzey katmanının kalitesini kontrol etmek için de kullanılabilir.
4. Darbe dayanıklılığı
Darbe tokluğu, bir malzemenin darbe yüklerine direnme yeteneğidir. Malzemelerin dinamik yükleme altında kırılma direncinin önemli bir göstergesidir.
- Darbe tokluğu değeri (Ak): birim olarak genellikle joule / santimetre kare (J / cm²) cinsinden olup, malzemenin darbe yükünün etkisi altında enerjiyi absorbe etme yeteneğini gösterir. Darbe tokluğu iyi olan bir malzeme, darbe kırılmasına karşı yüksek dirence sahiptir ve darbe yüklerinin uygulanması gereken uygulamalar için uygundur.
5. Esneklik modülü
Esneklik modülü, bir malzemenin elastik deformasyon aşaması sırasındaki gerilimin gerinime oranıdır. Bir malzemenin sertliğinin önemli bir ölçüsüdür.
- Esneklik modülü (E): genellikle Pascal (Pa) veya Gigapascal (GPa) cinsinden ifade edilir. Çelik gibi yaygın olarak kullanılan metalik malzemeler için esneklik modülü tipik olarak 200-210 GPa arasındadır. Yüksek elastisite modülüne sahip malzemeler aynı zamanda yüksek sertliğe ve elastik deformasyona karşı yüksek dirence sahiptir.
6. Kırılma tokluğu
Kırılma tokluğu, bir malzemenin çatlaklar içerdiğinde çatlak uzamasına direnme yeteneğidir. Bir malzemenin kırılgan kırılmaya karşı direncinin önemli bir göstergesidir.
- Kırılma tokluğu (KIC): çatlak genişlemeye başladığında, düzlemsel gerinim koşulları altında malzemenin gerilim yoğunluğu faktörünü gösterir. Kırılma dayanıklılığı yüksek olan malzemeler aynı zamanda kırılgan kırılmaya karşı da güçlü bir dirence sahiptir ve yüksek stres veya düşük sıcaklık ortamları gerektiren uygulamalar için uygundur.
7. Yorulma mukavemeti
Yorulma mukavemeti, bir malzemenin alternatif yükler altında yorulma hasarına karşı koyma yeteneğidir. Bir malzemenin uzun-vadeli hizmet ömrünün önemli bir göstergesidir.
- Yorulma sınırı (σ-1): yorulma hasarı olmadan sonsuz sayıda alternatif yük altında bir malzemenin maksimum gerilme değerini gösterir. Yorulma mukavemeti yüksek olan malzemeler aynı zamanda uzun süreli hizmet ömrüne sahiptir ve alternatif yüklere dayanmaları gereken durumlar için uygundur.
Metal malzemelerin mekanik özellik göstergeleri arasında mukavemet, plastisite, sertlik, darbe tokluğu, elastikiyet modülü, kırılma tokluğu ve yorulma mukavemeti yer alır. Bu göstergeler birlikte metal malzemelerin farklı ortamlarda uygulanabilirliğini ve dayanıklılığını belirler. Pratik uygulamalarda, en iyi ürün kalitesini ve kullanım etkisini elde etmek için, özel kullanım gereksinimlerine göre uygun metal malzemelerin seçilmesi gerekmektedir.
