Hangi çelik daha güçlü: Soğuk haddelenmiş, sıcak haddelenmiş veya paslanmaz?

1/4 "x 1 1/2" x 80 "çelik yassı bir çubuğa ihtiyacım var. İhtiyacım olan şeyin ayrıntılarını atlayacağım çünkü bu soru temel olarak hangi bileşimin daha güçlü bir çelik verdiğini soruyor.

www.discountsteel.com çok çeşitli çelik çubuklara sahiptir, ancak gerilme mukavemeti ve sertliği ile ilgili derecelendirmeleri nasıl okuyacağımdan emin değilim. İşte tüm ürünler:

Paslanmaz Çelik
Soğuk Haddelenmiş Çelik
Sıcak Haddelenmiş Çelik

Sayfaların altındaki ASTM malzeme Spesifikasyonları sekmesini tıklar ve aşağı kaydırırsanız, aşağıdaki sorularımın olduğu mekanik verileri görürsünüz:

Öncelikle, " minimum gerilme mukavemeti" nedir? Paslanmaz çelik 304 en az 75'e sahiptir, ancak sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş ürün sırasıyla 58-80 ve 55-70 aralığındadır. Paslanmazın neden tek bir sayısı vardır ve diğerlerinin aralıkları vardır? Neden minimum diyor ? Daha yüksek bir sayı daha güçlü çelik anlamına mı gelir?

Minimum akma dayanımı nedir?

İkincisi, biraz içine baktığım Rockwell ölçeğini kullanan sertlik ölçeğidir. 304 için paslanmaz derecelendirme 88'dir, ancak sıcak haddelenmiş için derecelendirme B76'dır. Soğuk haddelenmiş için, ikiye bölünmüş gibi görünüyor: Sıcak haddelenmiş B67-B80 ve soğuk çekilmiş B80-B90. Bu beni daha da karıştırıyor çünkü çelik soğuk haddelenmiş sıcak haddelenmiş gibi görünüyor mu? Diğerleri bir aralık gibi görünüyor ve B ölçeğini kullanıyorken, paslanmaz derecesi neden sadece 88 mi? Paslanmaz sadece bir ham sayı ile temsil edildiğinden, varsayılan olarak bir ölçeğe mi sahip?

Tamam, birkaç tanım:

Akma mukavemeti , çeliğin akması için gereken kuvvet miktarıdır, bu da kalıcı olarak deforme olur (yani kalıcı olarak gerilir).

Çekme mukavemeti ("nihai mukavemet" olarak da bilinir) çeliğin gerçekten kırılmasına neden olmak için gereken kuvvet miktarıdır. Bu akma dayanımına eşit veya daha yüksek olacaktır.

Minimum , çeliğin en azından bu kadar güçlü olacağı anlamına gelir.

Sertlik çeliğin çizilmeye ve çentiklenmeye ne kadar dirençli olduğunun bir ölçüsüdür. Yapısal kullanım için muhtemelen önemli değildir, ancak dayanıklı bir yüzey, örneğin bir tezgah üstü veya bir takım taşıma noktası arıyorsanız, önemli olacaktır.

Sertlik (bunu sormadınız, ancak bir malzemenin gücüne bakmanın başka bir yolu), üzerine bir kuvvet koyduğunuzda bir şeyin ne kadar saptığını ölçüyor. Çelik alaşımları bu açıdan oldukça benzer olma eğilimindedir.

Gördüğünüz gibi, "en güçlü" nin gerçekten belirli bir tanımı yoktur, aradığınız şeye bağlıdır.

İşte akma ve çekme mukavemeti arasındaki fark için bir benzetme: Bir yayınız olduğunu hayal edin. Biraz çekersiniz ve bıraktığınızda orijinal şekline geri döner. Bu "elastik deformasyon" dur ve hiçbir hasar meydana gelmemiştir. Şimdi ilkbaharda sert çekiyorsunuz ve artık orijinal şekline dönmüyor. Malzeme çıktı ve "plastik deformasyon" var. Bu, uygulamaya bağlı olarak "başarısız" olarak kabul edilebilir veya edilmeyebilir. Şimdi çok sert çekin ve bahar kırıldı. Bu nihai güçtür. Açıkça bahar başarısız oldu.

Aralıklara gelince: "çelik", birkaç alaşım için spesifik olmayan bir isimdir ve çeşitli derecelerde, dolayısıyla bulduğunuz aralıklarda yapılabilir. Malzeme genellikle bir alaşım numarası ile belirtilir. "Soğuk haddelenmiş" ve "sıcak haddelenmiş" çeliği şekillendirmek için kullanılan yöntemlerdir ve size mukavemet hakkında hiçbir şey söylemezler.

Belirttiğim tüm bu özelliklerin çelik malzemenin kendisi için olduğunu da belirtmeliyim. Gerçek bir çelik parçasının davranışını bilmek istiyorsanız, hem malzemesini hem de şeklini bilmeniz gerekir.

Tüm çeliğin Young GP Modülü 200 GPa (29 000 ksi) 'dir (Bu, grafiğin düz kısmının eğimidir). Nihai Güç 300-400 MPa'dan (grafiğin gözü) çalışır ve Verim genellikle 200 MPa civarındadır (Düz kavisli olduğunda).

Bir test makinesinde, çelik bir çubuğu grafiğin düz kısmını sonsuza kadar uzatabilir ve küçültebilirsiniz (Eh, yorgunluk devreye girer). Ancak kavisli parçaya girdikten sonra, boşaltma farklı bir yol izler (Kesikli çizgiye bakın).

Yapısal amaçlar için Akma dayanımı sınırlayıcı faktördür. Başka bir deyişle, tasarımınızın tamamen Gerilme / Gerinim şemasının elastik (düz) bölgesi ile sınırlı olmasını istiyorsunuz. Plastik bölgeye girerseniz, malzemeyi kalıcı olarak deforme edersiniz. (Uçak tasarımcıları ağırlık nedeniyle plastik bölgeye iyi gitmelerine rağmen).

Paslanmaz Çelik satın almanın tek nedeni, paslanmaz özelliğe ihtiyacınız olmasıdır (örn. Bitirme işi). Çok pahalı. Çoğu amaç için, normal pas koruma önlemleri yeterlidir (Düzgün boya kaplama ve bakım, hatta bitmiş yüzeyler için krom kaplama gibi). Paslanmaz çelik düşük bir Young Modülüne sahiptir ve düşük yüklerde daha fazla deforme olur. Ancak, bu "Gerilebilirlik" onu çok daha zorlaştırıyor (ama daha güçlü değil!). Kuru bir dal ile yeşil bir dal yapmayı düşünün.

Sertlik yapısal amaçlar için önemsizdir. Takım yapımı ve makine tasarımında bir faktör haline gelir, ancak basit yük taşıma uygulamaları için değildir.

DÜZENLE:

Sertlik / Esneklik.

İlk önce zorlamayı (deformasyon uzunluğu) / (orijinal uzunluk) olarak tanımlamamız gerekir. Bu boyutsuz bir miktardır, ancak bu şekilde düşünmek isterseniz mm / mm veya inç / inç kullanabilirsiniz. Ayrıca% stretch / 100 olarak düşünebilirsiniz (Yani, PerCent yerine PerUnit olarak ölçülür - 100 yerine 1 tabanı)

Şimdi stresi kesit alanı üzerine uygulanan kuvvet olarak tanımlıyoruz. Bunu düşün. Daha fazla kuvvet, daha fazla esneme. Çubuk ne kadar kalın olursa, esnemeye o kadar direnç olur. Stres bu iki faktörün bir kombinasyonudur.

Deformasyon denklemi, Stres = E * Suşudur, burada E, Young Modülü veya elastikiyet modülüdür. Basınç birimleri vardır - Genellikle GPa (Kn / mm ^ 2) veya Kpi (inç kare başına Kilopounds-kuvvet) olarak ifade edilir.

Yani 1 mm ^ 2 tel 200 Kn kuvvet ile yüklendiğinde iki katına çıkacaktır - Aslında bundan önce iyi kırılacaktır.

eğilme:

Bu karmaşıktır ve kesit alanının ikinci anını bulmamız gerekir. Bir dikdörtgen için bu, b = yatay boyut ve h dikey boyut olduğu I = bh ^ 3 / 12'dir. Bu yükün aşağıya doğru olduğunu varsayar. Yatay olarak yüklüyorsanız, kuvvet yönü açısından dikey ve yatay tanımlayın.

Şimdi bir yükleme fonksiyonu oluşturmalıyız. Bu, kirişin her noktasındaki kuvveti tanımlayan matematiksel bir işlevdir.

Bu işlevi bütünleştirin. Sonuç kesme fonksiyonudur.

Tekrar entegre edin. Sonuç, Eğilme Momenti Fonksiyonudur.

1 / EI ile çarpın (Young modülü * Atalet Momenti) Bu faktör Malzeme Özellikini ve Geometrik özelliği dikkate alır.

Tekrar entegre edin. Sonuç Sapma Açısı Fonksiyonudur (Radyan cinsinden)

Tekrar entegre edin. Sonuç mutlak sapma fonksiyonudur. Şimdi x'i (başlangıç ​​noktasından uzaklık) takabilir ve birlikte çalıştığınız birimlerdeki sapmayı alabilirsiniz.