Avere una solida conoscenza delle proprietà meccaniche di un metallo ti aiuterà a determinare quale materiale si adatta alla tua applicazione mentre acquisti elementi di fissaggio come le spine di centraggio.
Proprietà meccaniche dei metalli: un elenco
Alcune delle proprietà meccaniche più importanti da comprendere sono:
Temprabilità:La capacità di un metallo di raggiungere la durezza desiderata.
Lavorabilità:Una misura per determinare la facilità con cui un metallo può essere tagliato.
Resistenza alla corrosione:La capacità di un metallo di resistere a elementi o ambienti corrosivi o deterioranti.
All'interno di queste proprietà, molte altre proprietà diventano imperative da comprendere. Questi includono:
Trazione:Un tipo di stress che spinge un materiale in direzioni opposte.
Resistenza alla trazione:La quantità massima di sollecitazione di trazione che un materiale può sopportare.
Elasticità:La capacità di un metallo di ritornare alla sua forma originale dopo aver subito una forza deformante.
Deformazione plastica:La deformazione permanente (ma non la rottura) di un metallo.
Limite di snervamento:Il punto in cui il comportamento elastico di un metallo lascia il posto alla deformazione plastica.
Sollecitazione di taglio:Lo stress di una forza che potrebbe causare la rottura o il taglio di un metallo lungo i suoi piani.
Duttilità:Misura della capacità di un metallo di subire una deformazione plastica senza rompersi.
Tenacità:Una combinazione di duttilità e resistenza alla trazione di un metallo.
Diamo uno sguardo più approfondito a ciascuna di queste proprietà per comprendere meglio come lavorano insieme per illustrare il comportamento di un metallo.
Temprabilità
Temprabilitàè il potenziale di un metallo per raggiungere un obiettivo desideratodurezza– una misura della resistenza di un metallo alla deformazione plastica, che è influenzata dalla resistenza alla trazione e dalle proprietà elastiche del materiale. Per determinare se un metallo è temprabile al grado desiderato, è importante capire come viene misurata la durezza.
Durezza
Per raggiungere la durezza, un metallo deve essere riscaldato in una fase austenitica, che è una fase solida ad alta temperatura in cui gli atomi si riorganizzano, e quindi rapidamente raffreddato in una fase martensitica, che è uno stato indurito dell'acciaio che si sviluppa quando l'acciaio austenitico si raffredda troppo rapidamente perché gli atomi ritornino alla loro configurazione originale. Il trattamento termico opzionale noto come rinvenimento consente di regolare la durezza del metallo a vari livelli.
La durezza di un metallo può essere misurata con una varietà di test, i più comuni sono i test Rockwell, Brinell, Vickers e Knoop. Ogni risultato del test viene visualizzato come un numero seguito dall'abbreviazione del test, sebbene alcuni test aggiungano altri componenti ai risultati finali, come il valore della forza applicata, una rappresentazione del tipo di materiale e il tempo trascorso durante il test. Per ciascun test, un numero di durezza inferiore rappresenta materiali più morbidi, mentre numeri più alti rappresentano materiali più duri.
Lavorabilità
La lavorabilità è una proprietà del metallo abbastanza soggettiva che indica il grado in cui un metallo può essere facilmente tagliato. Non può essere misurato esattamente (a differenza della durezza) perché fattori esterni influenzano questa caratteristica. Queste variabili includono il materiale da taglio del metallo, la temperatura del materiale e dell'aria circostante, l'uso di fluidi da taglio, la velocità del taglio e altro ancora.
Ma l’AISI ha capito che c’era bisogno di una struttura che fungesse da base per la determinazione della lavorabilità. Ciò ha portato alla creazione dell’indice di lavorabilità, che utilizza una formula standard per valutare la lavorabilità di vari metalli.
Valutazioni di lavorabilità
Il processo prevedeva il confronto della lavorabilità di ciascun metallo con quella dell'acciaio trafilato a freddo B1112, a cui è stato assegnato un punteggio di lavorabilità (MR) pari a 1 e fungeva da metallo standard. AISI ha esaminato vari metalli rispetto alla velocità alla quale B1112 poteva essere tagliato con una durata utensile specifica per fornire una valutazione.
L'MR risultante per ciascun metallo è espresso in percentuale, con B1112 che riceve un 100%. Se un metallo ha un punteggio inferiore al 100%, è più difficile da lavorare rispetto al B1112. Se il punteggio è superiore al 100%, è più facile da lavorare. Ad esempio, l’acciaio al carbonio 1095 ha un MR di circa il 45% a causa del suo contenuto di carbonio. L'alluminio 6061, invece, ha un MR più vicino al 270%.
Resistenza alla corrosione
Corrosioneè quando un metallo si deteriora e perde densità perché non può sopportare l'interazione tra sé e l'ambiente esterno.Resistenza alla corrosioneè la capacità di un metallo di resistere a tale interazione, solitamente grazie alla sua composizione in lega, a un rivestimento protettivo o a entrambi.
Ossigeno, liquidi, temperatura, atmosfera, sostanze chimiche, correnti elettriche, sporco e detriti sono variabili esterne comuni che influenzano la corrosione. Ciascuno di questi componenti ha la capacità di fungere da canale per altre parti, il che può comportare più interazioni. Anche l'ambiente del metallo avrà un impatto sul comportamento della corrosione; ad esempio, un metallo immerso nell'acqua di mare non sarà resistente alla corrosione come uno lasciato all'esterno o conservato in un impianto chimico. Poiché metalli diversi offrono diversi tipi di protezione, è fondamentale capire di quale tipo di resistenza alla corrosione ha bisogno un metallo per funzionare con successo nell'applicazione prevista.
Diverse leghe popolari mostrano una buona resistenza alla corrosione sia in ambienti ambientali che naturali:
· Gli acciai inossidabili della serie 300 non sono di per sé resistenti alla corrosione; hanno bisogno di un rivestimento, di una passivazione o di una placcatura per mostrare resistenza. Tuttavia, il 316 è noto per la sua resistenza alla corrosione in ambienti di acqua salata. Gli acciai inossidabili della serie 400 mostrano una buona resistenza alla corrosione da parte di elementi naturali delicati.
· Altri metalli che offrono una buona resistenza alla corrosione degli elementi naturali includono l'ottone 360 e 464, che funziona bene in ambienti di acqua salata.
· Processi di finitura, placcature e rivestimenti che forniscono resistenza alla corrosione includono, a titolo esemplificativo, inibitori della ruggine, anodizzazione di leghe di alluminio, ossido nero, rivestimenti di conversione cromati, galvanica, fosfato di zinco o manganese, fosfato colorato, alluminio per immersione a caldo e galvanoplastica di zinco .
Altre proprietà da considerare
Altre proprietà importanti che comunicano il comportamento del metallo includono lo stress di taglio, la deformazione e la resistenza; duttilità; e tenacità.
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