Jaka jest wytrzymałość stali?
Granica plastyczności stali to wielkość naprężenia, jakim musi podlegać kawałek stali w celu trwałego i mierzalnego odkształcenia. Granica plastyczności jest najczęściej definiowana jako punkt, w którym wystąpiło mierzalne odchylenie 0,2 w stali. Granicę plastyczności stali można zwiększyć za pomocą obróbki cieplnej lub przez zmieszanie innych materiałów ze stalą w celu utworzenia stopu stali. Inżynierowie muszą znać granicę plastyczności materiałów, których używają, aby mieć pewność, że budowane przez nich konstrukcje wytrzymają naprężenia na nich nałożone.
Granicy plastyczności nie należy mylić z wytrzymałością na rozciąganie. Wytrzymałość na rozciąganie to punkt, w którym naprężenia na metalu powodują jego pękanie lub pękanie. Natomiast granica plastyczności jest punktem, w którym metal ulega odkształceniu plastycznemu. Mówi się, że materiał odkształcił się plastycznie, kiedy zgina się pod wpływem naprężenia i nie może powrócić do swojego pierwotnego kształtu po usunięciu naprężenia. Jeśli materiał może powrócić do swojego pierwotnego kształtu, jest to znane jako odkształcenie sprężyste. Odkształcenie sprężyste może trwać przez pewien czas, zanim metal odkształci się plastycznie.
Granica plastyczności materiału jest określana w laboratorium za pomocą próby rozciągania. Po pierwsze, setki próbek materiału są poddawane stresowi. Punkt, w którym następuje odkształcenie plastyczne jest rejestrowany dla każdej próbki. Pomiary są następnie uśredniane w celu ustalenia granicy plastyczności materiału, mierzonej w funtach na cal kwadratowy (psi). Jeśli na materiał zostanie przyłożony większy nacisk po osiągnięciu granicy plastyczności, materiał wkrótce osiągnie punkt pękania i pęknie.
Techniczną definicją stali jest żelazo, do którego dodano węgiel, tworząc stop. Granica plastyczności stali i inne właściwości stali będą się różnić w zależności od procentu dodanego węgla. Dodanie innych materiałów, takich jak miedź, ołów i mangan, może również mieć wpływ na granicę plastyczności stali. Producenci wyrobów metalowych publikują statystyki dotyczące granicy plastyczności i innych cech określonych produktów.
Obróbka cieplna może również wpływać na granicę plastyczności stali. Celem obróbki cieplnej jest wzmocnienie lub zmiękczenie metalu. Ogrzewanie i chłodzenie metalu do określonych temperatur przy kontrolowanych prędkościach zmienia strukturę krystaliczną metalu. Struktura krystaliczna jest jednym z głównych czynników determinujących wytrzymałość metalu.