Che cosa sono la tensione metallica e la fatica metallica?

Tutti i metalli deformano (allungano o comprimono) quando sono sottolineati, in misura maggiore o minore. Questa deformazione è un segno visibile del ceppo di metallo.

Nella metallurgia, il ceppo può essere definito come la deformazione di un metallo a causa dello stress. In altre parole, è una misura di quanto un metallo sia stato allungato o compresso rispetto alla sua lunghezza originale. Se c'è un aumento della lunghezza di un pezzo di metallo a causa dello sforzo, si fa riferimento a tensione di trazione.

Ma se c'è una riduzione della lunghezza, questo è il ceppo compressivo.

Strain in metallo in materiali durevoli (piegabili)

Alcuni metalli (come l'acciaio inossidabile e tante altre leghe) si producono sotto stress. Ciò consente loro di piegarsi o deformare senza rompersi. Altri metalli, come ghisa, frattura e interruzione rapidamente sotto lo stress. Anche l'acciaio inossidabile, tuttavia, infine si indebolisce e si rompe sotto sufficiente stress.

Metalli come l'acciaio a basso tenore di carbonio piega piuttosto che rompere sotto lo stress. Ad un certo livello di stress, tuttavia, raggiungono un "punto di rendimento" ben compreso. Uno che raggiungono il punto di resa, il metallo diventa "ceppo indurito". Ciò significa che più stress è necessario per deformare il metallo ulteriormente. Il metallo diventa meno duttile, o piegabile. In un certo senso questo rende più difficile il metallo. Ma mentre l'indurimento del ceppo rende più difficile la deformazione del metallo, rende anche il metallo più fragile. Il metallo fragile può rompersi o fallire, molto facilmente.

Sforzo metallico in materiali fragili

Alcuni metalli sono intrinsecamente fragili, il che significa che sono particolarmente soggetti a frattura. I metalli fragili includono gli acciai al carbonio medio e alto. A differenza dei materiali duttili, questi metalli non hanno un punto di rendimento ben definito. Al contrario, quando raggiungono un certo livello di stress, si rompono.

I metalli fragili si comportano molto come altri materiali fragili come vetro, pietra e calcestruzzo. Come questi materiali, sono forti in certi modi - ma perché non possono piegarsi o allungare, non sono appropriati per certi usi.

Misura di tensione metallica

La misura più comune del ceppo nei metalli è chiamata ceppo di ingegneria. Il ceppo di ingegneria può essere calcolato come la variazione della lunghezza divisa per la lunghezza originale. Ad esempio, si dice che una barra di titanio da 0,20 ", estesa a 2,5", abbia sperimentato una tensione di trazione pari a 0,1, o 10 per cento.

Fatica metallica risultante da tensione metallica

Quando i metalli duttili sono stressati, deformano. Se lo stress viene rimosso prima che il metallo raggiunga il suo punto di resa, il metallo ritorna alla sua forma precedente. Mentre il metallo sembra tornare al suo stato originale, tuttavia, piccoli errori sono stati effettivamente comparsi a livello molecolare.

Ogni volta che il metallo deforme e poi ritorna alla sua forma originale, si verificano più errori molecolari.Dopo molte deformazioni, ci sono così tanti difetti molecolari che i metalli crepano. Quando ciò accade, viene descritto come "fatica metallica". L'affaticamento del metallo è irreversibile.

L'affaticamento del metallo è particolarmente problematico in situazioni in cui il metallo è sottolineato più e più volte.

Ad esempio, è stata una delle principali cause di fallimento degli aerei prima di essere completamente compreso. Per evitare la fatica metallica, è importante esaminare regolarmente campioni di metallo sotto stress utilizzando un microscopio.