9 Mechanische Eigenschaften von Metallen
Die mechanischen Eigenschaften von Metallen umfassen Plastizität, Sprödigkeit, Formbarkeit, Härte, Duktilität, Elastizität, Zähigkeit und Steifheit.
Alle diese Eigenschaften können von einem Metall zum anderen variieren, was ihre Unterscheidung und Klassifizierung unter dem Gesichtspunkt des mechanischen Verhaltens ermöglicht.
Diese Eigenschaften werden gemessen, wenn ein Metall einer Kraft oder Last ausgesetzt ist. Die Maschinenbauingenieure berechnen jeden der Werte der mechanischen Eigenschaften der Metalle in Abhängigkeit von den auf sie einwirkenden Kräften.
Ebenso experimentieren Materialwissenschaftler ständig mit verschiedenen Metallen unter verschiedenen Bedingungen, um ihre mechanischen Eigenschaften festzustellen.
Durch das Experimentieren mit Metallen konnten deren mechanische Eigenschaften definiert werden. Es ist wichtig hervorzuheben, dass je nach Art, Größe und Festigkeit eines Metalls die von ihm erzielten Ergebnisse variieren.
Deshalb wollten Wissenschaftler die Parameter experimenteller Verfahren vereinheitlichen, um die Ergebnisse verschiedener Metalle bei Anwendung derselben Kräfte vergleichen zu können (Team, 2014).
9 wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Metallen
1- Plastizität
Es ist die mechanische Eigenschaft von Metallen, die der Elastizität völlig entgegengesetzt ist. Plastizität ist definiert als die Fähigkeit von Metallen, die Form beizubehalten, die ihnen nach Anstrengung verliehen wurde.
Metalle sind in der Regel hochplastisch. Aus diesem Grund behalten sie nach dem Verformen leicht ihre neue Form.
2- Fragilität
Zerbrechlichkeit ist eine Eigenschaft, die der Zähigkeit völlig entgegengesetzt ist, da sie die Leichtigkeit angibt, mit der ein Metall gebrochen werden kann, wenn es einer Anstrengung ausgesetzt wird.
In vielen Fällen werden die Metalle miteinander legiert, um ihren Zerbrechlichkeitskoeffizienten zu verringern und Belastungen besser aushalten zu können.
Zerbrechlichkeit wird auch als Ermüdung bei der Prüfung der mechanischen Beständigkeit von Metallen definiert.
Auf diese Weise kann ein Metall mehrere Male der gleichen Anstrengung ausgesetzt werden, bevor es zerbrochen und ein schlüssiges Ergebnis für seine Zerbrechlichkeit erzielt wird (Materia, 2002).
3- Formbarkeit
Die Formbarkeit bezieht sich auf die Leichtigkeit eines zu laminierenden Metalls, ohne dass dies einen Bruch in seiner Struktur darstellt.
Viele Metalle oder Metalllegierungen haben einen hohen Verformungskoeffizienten, dies ist der Fall bei Aluminium, das sehr gut verformbar ist, oder bei Edelstahl.
4- Härte
Die Härte ist definiert als die Beständigkeit, die ein Metall gegenüber Schleifmitteln aufweist. Es ist der Widerstand, bei dem jedes Metall von einem Körper zerkratzt oder durchdrungen werden muss.
Die meisten Metalle müssen in einem gewissen Prozentsatz legiert werden, um ihre Härte zu erhöhen. Dies ist der Fall bei Gold, das für sich genommen nicht so hart wäre wie beim Mischen mit Bronze.
Historisch gesehen wurde die Härte in einem empirischen Maßstab gemessen, der durch die Fähigkeit eines Metalls bestimmt wurde, ein anderes zu zerkratzen oder dem Aufprall eines Diamanten zu widerstehen.
Heutzutage wird die Härte von Metallen mit standardisierten Verfahren wie dem Rockwell-, Vickers- oder Brinell-Test gemessen.
Alle diese Tests zielen darauf ab, schlüssige Ergebnisse zu erzielen, ohne das zu untersuchende Metall zu beschädigen (Kailas, nd).
5- Duktilität
Duktilität ist die Fähigkeit eines Metalls, sich vor dem Brechen zu verformen. In diesem Sinne handelt es sich um eine mechanische Eigenschaft, die der Zerbrechlichkeit völlig entgegengesetzt ist.
Die Duktilität kann als Prozentsatz der maximalen Dehnung oder als Maximum der Flächenreduzierung angegeben werden.
Ein elementarer Weg zu erklären, wie duktil ein Material ist, kann darin bestehen, dass es sich in Draht oder Draht umwandeln lässt. Ein hoch duktiles Metall ist Kupfer (Guru, 2017).
6- Elastizität
Die Elastizität, die definiert als die Fähigkeit eines Metalls, seine Form wiederherzustellen, nachdem es einer äußeren Kraft ausgesetzt wurde.
Im Allgemeinen sind die Metalle nicht sehr elastisch, weshalb es üblich ist, dass sie Dellen oder Spuren von Schlägen aufweisen, die sich niemals erholen werden.
Wenn ein Metall elastisch ist, kann es auch als elastisch bezeichnet werden, da es elastische Energie aufnehmen kann, die eine Verformung verursacht.
7- Hartnäckigkeit
Zähigkeit ist das Parallelkonzept zur Zerbrechlichkeit, da es die Fähigkeit eines Materials bezeichnet, der Einwirkung einer äußeren Kraft zu widerstehen, ohne zu brechen.
Die Metalle und ihre Legierungen sind im Allgemeinen zäh. Dies ist der Fall bei Stahl, der aufgrund seiner Zähigkeit für Konstruktionsanwendungen geeignet ist, die hohe Lasten erfordern, ohne zu brechen.
Die Zähigkeit von Metallen kann in verschiedenen Maßstäben gemessen werden. In einigen Tests werden relativ geringe Kräfte auf ein Metall ausgeübt, wie z. B. leichte Stöße oder Erschütterungen. Zu anderen Zeiten ist es üblich, größere Kräfte aufzubringen.
In jedem Fall wird der Zähigkeitskoeffizient eines Metalls angegeben, sofern es nach Belastung keinen Bruch aufweist.
8- Steifheit
Die Steifheit ist eine mechanische Eigenschaft von Metallen. Dies findet statt, wenn eine äußere Kraft auf ein Metall ausgeübt wird und es eine innere Kraft entwickeln muss, um es zu stützen. Diese innere Kraft wird "Stress" genannt.
Auf diese Weise ist die Steifigkeit die Fähigkeit eines Metalls, Verformungen während des Vorhandenseins von Spannungen zu widerstehen (Kapitel 6. Mechanische Eigenschaften von Metallen, 2004).
9- Variabilität der Eigenschaften
Prüfungen der mechanischen Eigenschaften von Metallen führen nicht immer zu den gleichen Ergebnissen. Dies liegt an möglichen Änderungen der Art der Ausrüstung, des Verfahrens oder des Bedieners, die während der Prüfung verwendet werden.
Selbst wenn alle diese Parameter gesteuert werden, gibt es einen kleinen Spielraum bei der Variation der Ergebnisse der mechanischen Eigenschaften der Metalle.
Dies liegt daran, dass der Herstellungs- oder Metallgewinnungsprozess oft nicht immer homogen ist.
Daher können die Ergebnisse bei der Messung der Eigenschaften von Metallen verändert werden.
Um diese Unterschiede abzumildern, wird empfohlen, den gleichen mechanischen Festigkeitstest mehrmals mit demselben Material durchzuführen, jedoch mit verschiedenen Stichproben, die nach dem Zufallsprinzip ausgewählt wurden.
