Metal Strenth Chart

Таблица прочности металла: основное руководство по прочности металла, которое вы должны знать

Независимо от того, используется ли металл для производства инструментов, строительства зданий или прокладки железных дорог, его прочность имеет решающее значение для определения того, какой металл лучше всего подходит для этой задачи. Как правило, прочность варьируется в зависимости от металла и области применения.

Прочность металла является одним из наиболее важных механических свойств при классификации применения и использования металлов. Некоторые металлы подходят для использования в строительстве, но не в аэрокосмической промышленности. Понимание прочности металла имеет решающее значение при выборе.

Таблица прочности металла необходима, чтобы помочь инженерам, дизайнерам и производителям выбрать лучшие металлы для своих проектов. В этой статье собрана таблица прочности металла (включая предел прочности при растяжении, предел текучести, твердость и плотность) для справки, чтобы помочь вам сделать лучший выбор.

Виды прочности металлов: используемые общие параметры

В механике материалов прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. В зависимости от того, как приложена нагрузка, материалы проявляют различные типы прочности. Эти сильные стороны являются параметрами, которые следует учитывать при выборе материала для конкретного применения. Ниже приведены несколько видов прочности металла:

Предел прочности

Прочность на растяжение — это максимальное усилие натяжения или растяжения, которое металл может выдержать без необратимого повреждения. Это мера того, какое напряжение может выдержать металл. Предположим, что к металлу приложена внешняя сила, и его предел текучести превышен. В этом случае некоторые из последующих деформаций являются необратимыми и постоянными. Прочность на растяжение является отличным показателем того, как металлическая деталь будет работать в приложении. 

Используя машину для испытаний на растяжение, можно оценить прочность металла на растяжение. Машина для испытаний на растяжение имеет два клиновидных захвата, которые надежно захватывают металлическую деталь с противоположных концов. Во время процедуры испытания машина постепенно тянет деталь вдоль, пока она не сломается. Величина растягивающей силы (или напряжения), приложенной к металлу, и удлинение измеряются на протяжении всего испытания для определения предела прочности на растяжение металлической детали. 

Tensile Strength Testing Machine

Прочность на растяжение можно дополнительно разделить на три части, включая предел текучести, прочность на разрыв и предел прочности. Графическое представление прочности на растяжение ниже поможет вам понять их более интуитивно:

graphical representation of tensile strength

Предел текучести

При испытании на растяжение предел текучести представляет собой максимальную прочность, которую металл может выдержать до проявления остаточной пластической деформации. Инженеры и производители рассчитывают это значение, чтобы узнать максимальную нагрузку, которую может выдержать деталь. Многие технические нормы и правила используют предел текучести в качестве критерия определения разрушения.

Разрушаемая сила

Прочность материала — это точка на инженерной кривой напряжения-деформации (предел текучести). За пределами этой точки материал испытывает деформации, которые не могут быть полностью устранены после снятия нагрузки, что приводит к необратимому отклонению элемента. Прочность на разрыв относится к координате напряжения в точке разрушения на кривой напряжение-деформация (последнее записанное значение напряжения).

Невероятная сила

Предел прочности — это максимальное напряжение растяжения, сжатия или сдвига, которое может выдержать определенная единица площади металла без разрушения или деформации. Другими словами, это максимальное значение напряжения, которого может достичь металл.

Прочность на сжатие

Прочность на сжатие, как следует из названия, представляет собой максимальное давление или сжатие, которое металл может выдержать без повреждения. Для измерения прочности металла на сжатие требуется универсальная испытательная машина. Эта машина будет постепенно увеличивать нагрузку на металл, пока он не начнет деформироваться. В этом виде прочности нагрузка прикладывается к верхней и нижней части образца. Точка, в которой начинается деформация, является пределом прочности металла на сжатие. 

Graphical Representation of Compressive Strength

Сила удара

Ударная вязкость — это мера того, сколько удара или резкой силы может выдержать металл, прежде чем он разрушится. Предел металла и ударная нагрузка указаны в единицах энергии. В результате ударная вязкость помогает измерить количество энергии, которое металл может поглотить, прежде чем он расколется, разорвется или разрушится.

В производстве широко распространено заблуждение, что высокая ударная вязкость означает повышенную твердость материала. Однако это не всегда так. На ударную вязкость могут влиять некоторые факторы, такие как толщина материала (увеличение толщины снижает ударную вязкость), температура (повышение температуры увеличивает ударную вязкость) и радиус надреза (уменьшение радиуса надреза снижает ударную вязкость).

Impact Testing Machine

Почему прочность металла так важна?

Прочность металла поможет вам определить, подходит ли он для вашего применения. Прочность имеет решающее значение, поскольку от нее зависит, будет ли деталь машины сможет serve свое предназначение purpose. Ниже приводится подробное объяснение того, почему прочность металла необходима в различных отраслях.

Механический и структурный дизайн

Инженеры и конструкторы должны учитывать прочность деталей, когда речь идет о механических и конструктивных элементах. Это рассмотрение прочности поможет определить точную точку, в которой металл может выйти из строя или сломаться. Таким образом, они могут устанавливать лимиты и разрабатывать разумные ограничения для специально разработанных деталей.

Выбор материала

Прочность металла является важной характеристикой для выбора материалов, которые могут соответствовать требованиям или потребностям различных промышленных применений. Разные металлы имеют разную прочность. Некоторые металлы идеально подходят для приложений с высокими нагрузками, а другие больше подходят для приложений с низкими нагрузками.

Структура может быть легко деформирована, если вместо высокопрочного металла используется низкопрочный металл. Например, детали тяжелой машины требуют металлов высокой прочности. Как правило, сталь или титан являются идеальным вариантом для этой работы.

Использование низкопрочного металла для детали, предназначенной для использования в грузоподъемном кране, только поставит под угрозу целостность детали. Это делает продукт неэффективным для предполагаемой цели и тратит впустую время, усилия и ресурсы компании.

Долговечность и безопасность 

Как указывалось ранее, прочность металла определяется как его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. В результате прочность определяет долговечность деталей, созданных из таких металлов, что особенно важно для деталей, подвергающихся высоким нагрузкам.

Кроме того, прочность металлов помогает установить различные ограничения, чтобы избежать сбоев в применении. Понимание показателей прочности металла повышает безопасность конструкции детали. Вы убедитесь, что эти детали могут адекватно выдерживать требуемые нагрузки, не причиняя вреда users.

Какие обычно используются высокопрочные металлы?

Высокопрочные металлы надежны для различных применений, независимо от того, получены ли они из природы или созданы в результате лабораторного проектирования и процессов искусственного легирования. В отрасли будут самые прочные металлы, которые производители могут предпочесть в зависимости от применения и потребностей дизайна. Следующие металлы обладают превосходными прочностными характеристиками.

Хром

Хром — это твердый металл, отличающийся своим серебристым, блестящим, «полированным» видом. Он имеет высокую температуру плавления и стабильную кристаллическую структуру. Нержавеющие стали марок 304 и 316 содержат не менее 10% хрома по весу.

По шкале твердости Мооса металлический хром имеет наивысшую оценку, но он хрупок и должен сочетаться с другими металлами для повышения прочности на растяжение. Нержавеющая сталь является прекрасным примером металлического сплава, в который добавляют хром, чтобы повысить его прочность. Кроме того, хром часто используется в хромировании.

Титан

Титан — это встречающийся в природе металл с высокой прочностью на растяжение из-за его менее плотной структуры, чем у обычных металлов. Низкое отношение прочности к весу и превосходная коррозионная стойкость титана делают его идеальным материалом для аэрокосмической, автомобильной, медицинской и военной техники. В дополнение к своей чистой форме титан часто сплавляют с другими металлами для увеличения его прочности. Одним из примеров является алюминид титана, который содержит алюминий и ванадий в качестве легирующих компонентов.

Вольфрам 

Вольфрам является самым прочным и жестким природным металлом из-за его предела прочности на разрыв 250 000 фунтов на квадратный дюйм или 1725 МПа. Вольфрам настолько плотный, что не плавится даже при очень высоких температурах. Этот металл имеет металлический и серый вид и обычно является хрупким. Вольфрам часто сплавляют с другими элементами, чтобы компенсировать его хрупкость. Наиболее популярным сплавом является карбид вольфрама. Прочность вольфрама особенно полезна для различных применений в военной, аэрокосмической, горнодобывающей и других отраслях металлообработки.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь является одним из наиболее распространенных сплавов железа с углеродом, и она высоко ценится во всех аспектах, характеризующих прочность металла. Он является одним из самых прочных металлов благодаря пределу текучести 260 МПа и пределу прочности 580 МПа. Он также обладает отличной устойчивостью к ударам.

Производители могут изготавливать углеродистую сталь с различными уровнями твердости. Как правило, это в значительной степени зависит от содержания углерода. С увеличением содержания углерода прочность стали увеличивается. Углеродистая сталь является хорошим материалом для использования в строительстве и других областях.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь представляет собой устойчивый к коррозии стальной сплав со сталью, марганцем и хромом. Он имеет предел текучести около 1560 МПа и предел прочности при растяжении около 1600 МПа. Нержавеющая сталь очень ударопрочная.

Одной из уникальных характеристик нержавеющей стали является ее серебряное зеркальное покрытие. Этот металл блестит и не тускнеет под воздействием воздуха. Нержавеющая сталь сталь используется в различных областяхПосуда, металлокерамика, приборы, хирургические инструменты и т.д.

Магниевые сплавы

Ученые постоянно разрабатывают и тестируют новые сплавы с еще лучшими характеристиками. В последние годы несколько университетских исследовательских групп представили новые формы магниевых сплавов, которые демонстрируют выдающуюся прочность, малый вес и превосходную коррозионную стойкость. Эти новые материалы уже используются в корпусах смартфонов и ноутбуков, электрических батареях и медицинских имплантатах.

Инконель

Инконель представляет собой сплав, содержащий аустенитный никель и хром, а также дополнительные элементы, такие как молибден. Эти суперсплавы исключительно прочны и устойчивы к коррозии, что делает их идеальными для использования в суровых условиях и ситуациях.

Инконель доступен во многих марках, включая 600, 601, 625, 690, 718, 751, 903 и 939. Эти сплавы часто используются, среди прочего, в производстве турбин, роторов турбонагнетателей, теплообменников и сосудов под давлением.

Железо

Железо — хороший выбор для стволов винтовок, велосипедных цепей, режущих инструментов и т. д. Обладая пределом текучести 246 МПа и пределом прочности 414 МПа, он завершает наш список самых прочных металлов для производства.

Каковы процессы повышения прочности металла?

Некоторые металлы слабы и пластичны в своем естественном состоянии. Например, бронза и железо в своем естественном состоянии слабы, но различные процессы могут их упрочнить. Следуя этим процессам, многие отрасли промышленности могут использовать эти металлы для различных целей. Вот несколько процессов, используемых для повышения прочности металла.

Закалка раствора

Закалка на раствор является одним из подходов к производству металлических сплавов. Несмотря на сложное название, понятие закалки на растворе достаточно простое. Производители будут смешивать один металл с другим, чтобы создать прочный сплав. Оба металла должны быть в жидкой форме для этого purpose. Высокая температура позволяет одному металлу сплавляться с другим. Однако вы можете добавлять только ограниченное количество одного металла к другому.

Холодная обработка

Использование процесса, известного как холодная обработка, — это еще один метод, используемый производителями для упрочнения металлов. Холодная обработка изменяет форму металла, а не его части. В отличие от многих других процессов, холодная обработка не требует тепла. Кристаллическая структура металла изменяется, чтобы сделать его прочнее, путем приложения огромного давления во время холодной обработки. Машина будет использовать два ролика или крошечные отверстия для сжатия и укрепления металла. После холодной обработки металл становится значительно прочнее и долговечнее, но при этом становится менее пластичным. Сталь, медь и алюминий часто являются металлами, подвергаемыми этому процессу.

Трансформационная закалка

Трансформационная закалка часто используется для повышения прочности стали. Процедура включает в себя нагрев и охлаждение металла, что приводит к образованию микроструктур внутри металла. Эти микроструктуры укрепляют и упрочняют металл. Производитель проводит трансформационное упрочнение в три этапа.

1. Начальный этап известен как аустенизация. В этой процедуре производитель нагревает металл до критической температуры, тем самым изменяя молекулярную структуру металла.

2. Далее производитель быстро охлаждает сталь. Эта процедура называется закалкой. Металл необходимо быстро охладить, чтобы предотвратить образование дополнительных материалов, таких как перлит и цементит, на протяжении всего процесса.

3. Наконец, металл нагревается производителем до температуры от 400 до 1300℉. Эта процедура снижает хрупкость металла. Затем производитель позволяет металлу постепенно остывать, чтобы сделать готовый продукт.

Осадочное твердение

Дисперсионное твердение — это последний процесс, который производители используют для упрочнения металлов. Производители нагревают металл до высоких температур, чтобы укрепить его. В ходе этого процесса на металле возникают твердые примеси. Эти примеси упрочняют металл и повышают его долговечность, предотвращая перемещение или смещение материала.

В чем разница между прочностью и твердостью?

Многие люди часто используют прочность и твердость взаимозаменяемо, потому что оба термина описывают прочность материала. Хотя они тесно связаны между собой, твердость во многом отличается от прочности. В таблице ниже показаны их различия.

Силатвердость
Прочность определяется как способность твердого материала выдерживать внешнюю нагрузку. В зависимости от измеряемой области прочность может быть либо пределом текучести (максимальное напряжение в упругой области), либо пределом прочности (максимальное напряжение перед разрушением).Твердость определяется как сопротивление, которое твердый материал оказывает проникновению или царапанью.
Следовательно, прочность указывает на максимальное значение внешней нагрузки, которую материал может выдержать как в упругом, так и в пластическом пределе.Твердость указывает на легкость образования вмятины на твердой поверхности другим материалом.
Прочность является основным свойством твердого материала.Твердость не является свойством твердого материала; на самом деле, это свойство твердой поверхности.
Прочность твердого материала можно определить стандартными испытаниями на растяжение или сжатие на универсальной испытательной машине (УТМ).Твердость можно измерить с помощью нескольких тестов, таких как:
1. Испытание на твердость по Роквеллу
2. Испытание на твердость по Бринеллю
3. Испытание на твердость по Виккеру
4. Склероскоп Шора
Прочность выражается в Н/мм²; между прочим, сила есть не что иное, как стресс.Твердость выражается числом твердости на основе метода испытаний.
Прочность является важным параметром для проектирования purpose, так как ограничивает максимально допустимую нагрузку на материал.Твердость является важным параметром, когда рассматривается сопротивление механическому износу (любая область, где две твердые поверхности, имеющие относительное движение, соприкасаются). Более твердые материалы обладают хорошей механической износостойкостью.

Под прочностью понимается способность материала выдерживать деформацию, вызванную внешней нагрузкой. Чем большую внешнюю нагрузку может выдержать материал, тем выше его прочность. В основном твердость определяется как способность материала сопротивляться вдавливанию, проникновению или царапанию, вызванному другим материалом. Только более твердый материал может проникнуть в более мягкий материал.

Прочность и твердость проверяют самыми разными методами. Прочность металла оценивают с помощью испытания на растяжение или сжатие на универсальной испытательной машине. Напротив, твердость можно определить различными способами, такими как тест на твердость по Роквеллу, тест на твердость по Бринеллю, тест на твердость по Виккеру и стереоскоп Шора.

Эти два параметра имеют решающее значение в проектировании и машиностроении, поскольку они являются одними из наиболее важных учитываемых свойств. Прочность устанавливает пределы максимально допустимой нагрузки на изготавливаемые детали, что необходимо для предотвращения конструктивных и механических поломок. Напротив, твердость металла является отличным предиктором его сопротивления механическому износу. Для изготовления деталей, которые должны обладать высокой износостойкостью, предпочтительны более твердые металлы.

В чем разница между прочностью и жесткостью?

Прочность — это мера напряжения, которое материал может выдержать, прежде чем он необратимо деформируется (предел текучести) или разрушается (предел прочности). Если приложенное напряжение меньше предела текучести, материал вернется к своей первоначальной форме после снятия напряжения. Если приложенное напряжение превышает предел текучести, возникает пластическая или остаточная деформация, и материал не может восстановить свою первоначальную форму после снятия нагрузки.

Жесткость связана с тем, как деталь изгибается под нагрузкой, но при этом возвращается к своей первоначальной форме после снятия нагрузки. Поскольку после снятия нагрузки размеры детали остаются прежними, жесткость связана с упругой деформацией.

Материал может иметь как высокую прочность, так и низкую жесткость. Металл имеет низкую прочность, если он быстро трескается, но он может отклонить большую нагрузку, если он имеет низкую жесткость. Как правило, жесткость определяется модулем упругости, также известным как модуль Юнга, который является постоянным для каждого данного металла. Поскольку у стали модуль Юнга в три раза больше, чем у алюминия, алюминиевая деталь под нагрузкой будет прогибаться в три раза больше, чем аналогично нагруженная стальная деталь. Толщина и форма изготовленной детали также способствуют ее жесткости.

Взгляните на таблицу ниже, в которой показаны значения модуля Юнга для обычных материалов.

МатериалМодуль Юнга (ГПа)
Алюминий69
кобальт207
Сталь190-215
Конкретный17
Медь117
Алмаз1220
Стекло50-90
Золото74
Железо210
Вести14
Магний45
Молибден329
никель170
ниобий103
Платина147
Полиэтилен низкой плотности (LDPE)0.1-0.45
Поливинилхлорид (ПВХ)2.4-4.1
Резина0.01-0.1
Карбид кремния (SiC)450
Серебро72
Банка47
Вольфрам400

Таблица прочности металла

Если в вашем проекте требуются металлические детали, вам следует знать несколько ключевых параметров распространенных металлов: предел текучести и предел прочности при растяжении, плотность и твердость и т. д. Приведенную ниже таблицу прочности металлов можно использовать для сравнения и сравнения свойств различных металлов.

Типы металловПрочность на растяжение (PSI)Предел текучести (PSI)Твердость по Бринеллю (HB)Плотность (г/см³)
Алюминий – 1050-Н14160001490030 (ГБ)2.7
Алюминий – 1060-H14140001300026 (ГБ)2.7
Алюминий – 202429000 – 7900014000 – 7100047 – 135 (НВ)2.8
Алюминий – 300316000 – 340005700 – 3000020-25 (ГБ)2.7
Алюминий – 5052-H11280001100046 (ГБ)2.7
Алюминий – 5052-H32330002800060 (ГБ)2.7
Алюминий – 508341000 – 5700017000 – 5000075 – 110 (НВ)2.7
Алюминий – 6061-Т6450003900093 (ГБ)2.7
Алюминий – 608220000 – 4900012000 – 4600040 – 95 (ГБ)2.7
Алюминий – 7075-Т68300073000150 (полуторный)2.8
Алюминий – Бронза8000 – 14700010000 – 11600040 – 420 (НВ)7.9
Алюминий – МИК-6239001520065 (ГБ)2.7
Алюминий – КК-1072500 – 8290066000 – 76100150 – 170 (полуторный)2.8
Твердость по Роквеллу (HR)
Латунь18000 – 1500005000 – 9910054 – 100 (HRC)7.2 – 8.6
Медь320002000089 (ПЧ)8.9
Медь – Бериллий70000 – 20000023000 – 18000023 – 43 (ПЧ)8.8
Медь – Хром45000 – 7700014000 – 6500065 – 82 (HRC)8.9
Твердость по Бринеллю (HB)
Медь – Вольфрам>= 58000 фунтов на квадратный дюйм115 – 290 (НВ)14 – 17
Магний23900 – 2970010000 – 1520030 – 118 (НВ)1.7
Магниевый сплав13100 – 747003050 – 6670030 – 118 (НВ)1.3 – 2.4
Фосфористая бронза – PB147000 – 14000019000 – 8010070 – 103 (ГБ)8.9
Нержавеющая сталь4680 – 4500003630 – 36300080 – 600 (полуторный)0.19 – 9.01
Сталь – нержавеющая сталь 30310000062000228 (ГБ)8
Сталь – нержавеющая сталь 304>= 7470047900123 (ГБ)8
Сталь – нержавеющая сталь 3168410042100149 (ГБ)8
Сталь – нержавеющая сталь 410221200177700422 (ГБ)7.8
Сталь – нержавеющая сталь 43114500089900>=248 (ГБ)7.8
Сталь – нержавеющая сталь 44025400018600058 (ПЧ)7.8
Сталь – нержавеющая сталь 630150000 – 210000130000 – 200000352 (ГБ)7.8
Сталь 10408990060200201 (ГБ)7.8
Сталь 458190045000163 (ГБ)7.9
Сталь А3658000 – 7980036300140 (ГБ)7.8
Сталь марки 506530050000135 (ГБ)7.8
Сталь Д2210000 – 250000239000 – 31900055 – 62 (HRC)7.7
Оловянная бронза3500024900135 (ГБ)8.7
Титан – 1 класс18000 – 3480024700 – 45000120 (ГБ)4.5
Титановый сплав – класс 126530055100180 – 235 (НВ)4.5
Цинк5370 – 6400018100 – 5600042 – 119 (НВ)5.0 – 7.1

Заключение

Прежде чем выбрать металлический материал для своего проекта, вы должны знать, для чего используется металл и какие нагрузки он может выдержать. Таким образом, вам может потребоваться выполнить некоторые инженерные расчеты, чтобы определить, какой металл обладает необходимой вам прочностью.

Прочность является важным свойством металлов, особенно в строительстве, на транспорте, в тяжелой и инструментальной промышленности. Некоторые приложения требуют более прочных алюминиевых деталей, в то время как другие требуют высокой твердости стали или предела текучести стали. 

Вы можете использовать таблицу прочности металла, чтобы выбрать подходящий металлический материал в зависимости от характеристик, функций и областей применения вашего проекта. Кроме того, если вы не уверены, какой материал лучше всего подходит для вашего проекта, вы можете связаться с LEADRP в любое время. LEADRP имеет богатый опыт в ЧПУ обработка и предлагает профессиональные DFM и предложения для вашего проекта.

Часто задаваемые вопросы

Прочность определяется как способность твердого материала выдерживать внешнюю нагрузку. В зависимости от измеряемой области прочность может быть либо пределом текучести (максимальное напряжение в упругой области), либо пределом прочности (максимальное напряжение перед разрушением).

Прочность на растяжение – это сопротивление металла разрушению при растяжении. Он используется для указания момента, когда сталь переходит от упругой (временной) к пластической (постоянной) деформации. Обычно она измеряется в единицах силы на площадь поперечного сечения.

Предел прочности на растяжение конструкционной стали колеблется в пределах 485–650 Н/мм2 или 70 000–95 000 фунтов на квадратный дюйм. Его также можно измерить в единице СИ, называемой Мега Паскаль (МПа), и его значение составляет 485–650 МПа.

Производство по требованию Service

LEADRP обеспечивает прототипирование и изготовление по требованию service, в том числе ЧПУ обработка, изготовление листового металла, обычай оснастка, литье под давлением, уретановое литье, и 3D печать. С LEADRP вы можете решить любую задачу, связанную с разработкой и производством продукта. Нажмите, чтобы рассказать нам о своем проекте или свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

From Design to Prototype
ru_RURU
Оглавление
Прокрутка к началу

Превратите ваш дизайн в высококачественный продукт

Ускорьте разработку своей продукции с помощью нашего передового прототипирования. От единичных экземпляров до крупных партий - мы поможем вам. Запросите коммерческое предложение сегодня и ускорьте время выхода на рынок.

Все загрузки безопасны и конфиденциальны, нажмите, чтобы проверить наш Политика защиты интеллектуальной собственности. Вы также можете связаться с нами (service@leadrp.com), чтобы подписать NDA перед отправкой нам любых файлов дизайна. Если формат файла не поддерживается для загрузки, пожалуйста, сожмите файл в zip-файл, а затем загрузите его.