Što je čvrstoća čelika?

Granica tečenja čelika je količina naprezanja kojoj komad čelika mora proći kako bi se trajno i mjerljivo deformirao. Granica tečenja najčešće se definira kao točka u kojoj je došlo do mjerljivog odstupanja od 0.2 u čeliku. Granica tečenja čelika može se povećati toplinskom obradom ili miješanjem drugih materijala s čelikom kako bi se dobila čelična legura. Inženjeri moraju znati granicu tečenja materijala koje koriste kako bi osigurali da će strukture koje grade izdržati naprezanja na njih.

Granica tečenja ne smije se miješati s vlačnom čvrstoćom. Vlačna čvrstoća je točka u kojoj će naprezanje na metalu uzrokovati njegovo lomljenje ili pucanje. Nasuprot tome, granica popuštanja je točka u kojoj će metal biti podvrgnut plastičnoj deformaciji. Kaže se da se materijal plastično deformirao kada se savija pod naprezanjem i da se ne može vratiti u svoj izvorni oblik nakon uklanjanja naprezanja. Ako se materijal može vratiti u svoj izvorni oblik, to je poznato kao elastična deformacija. Elastična deformacija može trajati neko vrijeme prije nego što se metal plastično deformira.

Granica tečenja materijala utvrđuje se u laboratoriju pomoću testa na napetost. Prvo, stotine uzoraka materijala su podvrgnuti stresu. Točka u kojoj dolazi do plastične deformacije bilježi se za svaki uzorak. Mjerenja se zatim usrednjuju kako bi se odredila granica popuštanja materijala izmjerena u funtama po kvadratnom inču (psi). Ako se materijal primijeni više naprezanja nakon što je dosegao granicu tečenja, materijal će uskoro doći do točke loma i slomiti se.

Tehnička definicija čelika je željezo kojem je dodan ugljik kako bi se formirala legura. Granica tečenja čelika i druga svojstva čelika će varirati ovisno o postotku ugljika koji je dodan. Dodavanje drugih materijala kao što su bakar, olovo i mangan također može utjecati na granicu tečenja čelika. Proizvođači metalnih proizvoda objavljuju statističke podatke o granici tečenja i drugim karakteristikama određenih proizvoda.

Toplinska obrada također može utjecati na granicu tečenja čelika. Svrha toplinske obrade je ojačati ili omekšati metal. Zagrijavanje i hlađenje metala na određene temperature pri kontroliranim brzinama mijenja kristalnu strukturu metala. Kristalna struktura jedan je od glavnih čimbenika koji određuje čvrstoću metala.