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금속의 인장 강도 대 항복 강도가 금속 사용에 미치는 영향

프로젝트에 적용하기 전에 금속의 다양한 기계적 특성을 분석하는 것이 중요합니다. 이와 관련하여 인장 강도와 항복 강도는 영구 ​​변형이 있거나 없는 응력을 견디는 재료의 능력에 대한 깊은 통찰력을 제공하므로 고려해야 할 가장 중요한 두 가지 속성입니다.

아래에서 인장 강도 대 항복 강도 및 이러한 값이 구조적 무결성 및 다양한 금속의 제조에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 간략하게 설명합니다.

인장 강도 대 항복 강도

인장 강도와 항복 강도의 차이점과 이것이 금속에 미치는 영향에 대해 조금 더 자세히 알아보겠습니다.

인장 강도

재료가 파열되기 전에 처리할 수 있는 최대 인장 응력을 인장 강도라고 합니다. 이 한계를 넘어서면 재료가 넥킹(necking)이 발생하고 조각으로 나뉩니다.

인장 강도에 대해 이야기하는 동안 재료의 연성도 관심을 가질 수 있습니다. 연성 재료는 부서지기 전에 부서지기 쉬운 재료보다 더 많이 변형될 수 있습니다.

항복 강도

항복 강도는 재료가 소성 변형 없이 처리할 수 있는 최대 응력을 나타냅니다. 이것은 아래와 같이 응력-변형률 그래프에 항복점으로 표시됩니다.

<나> 그래프에서 볼 수 있듯이 작은 변형의 경우 변형은 탄성입니다. 힘이 비례 한계(A 지점)에 도달할 때까지 계속되고 그 지점 이전에 하중이 제거되면 반전됩니다.

점 A에서 B까지 작은 응력은 큰 변형률(선형에서 곡선의 첫 번째 편차)을 생성합니다. 응력이 심하면 부분적으로 모양이 회복됩니다.

상한 항복 한계(B) 이후에 재료는 탄성을 잃고 가소성 영역으로 들어갑니다. 상당한 소성 변형을 일으키는 응력 수준을 항복 응력이라고 합니다. 변형력의 추가 증가는 궁극적으로 재료 파손으로 이어집니다.

영구 변형의 특성은 재료 유형에 따라 다릅니다.

구리 및 알루미늄과 같은 일부 연성 재료의 경우 금속이 높은 응력 값 이상으로 늘어날 수 있으므로 정확한 항복점을 인정하는 것이 불가능합니다. 이러한 경우 응력-변형률 곡선의 초기 선형 부분에 평행선을 그리지만 0.2% 오프셋하면 응력 증명이라고도 하는 최대 응력 값을 얻을 수 있습니다.

아래 표는 인장강도와 항복강도를 비교한 것으로, 모든 금속에 일반적으로 적용됩니다.

인장 강도 항복 강도 
  • 파절 지점에서 측정됨
  • 계산에는 단축 하중만 사용됩니다.
  • 궁극의 인장 강도는 소성 변형의 피크입니다.
  • 항복 강도보다 높은 값입니다.
  • 100% 정확도로 계산 가능
  • 변형 지점에서 측정됨
  • 다축 응력 상태 추정
  • 항복점은 탄성 변형의 피크입니다.
  • 인장 강도보다 낮은 값입니다.
  • 연성 재료의 경우 응력 증거가 필요합니다.

금속에서 인장 강도 및 항복 강도의 중요성

금속의 인장 강도 대 항복 강도 분석은 다음 시나리오에서 필수적입니다.

구조적 무결성 인정

금속의 인장 강도와 항복 강도는 적용 영역을 결정합니다. 항공 우주 또는 건설 산업과 같은 대규모 프로젝트의 경우 이러한 요소는 삶의 문제입니다. 설계자는 최대 응력이 사용된 금속의 항복 강도에 도달하지 않도록 합니다. 반면에 극한 인장 강도는 금속 구조가 붕괴되기 전에 견딜 수 있는 최대 힘을 ​​알려줍니다.

금속 제조

금속은 제품 수명 주기의 여러 단계에서 강도와 연성을 검사합니다. 하중 상한(항복 강도)은 프레스, 압연 및 단조를 포함한 다양한 제조 공정 중 금속의 거동을 설명합니다. 극한 인장 강도는 금속 결정 구조의 영구적인 변화로 인해 중요한 특성을 잃을 수 있는 제품의 최대 하중 한계를 설정합니다.

초합금 테스트

항복 강도를 초합금을 테스트하는 매개변수 중 하나로 사용하는 것은 쉽습니다. 초합금은 일반 금속 합금과 달리 고온에서 높은 항복 강도를 나타냅니다. 따라서 고강도 애플리케이션에 선호됩니다.

다른 금속의 인장 강도 대 항복 강도

일반적으로 사용되는 일부 금속의 인장 강도와 항복 강도를 비교해 보겠습니다.

금속 인장 강도(MPa) 항복 강도(MPa)
알루미늄 6061 T6 310 276
알루미늄 5052 H32 227 193
황동 250 95
구리 220 70
구조용 강철(ASTM-A36) 400 250
티타늄 합금 900 730
A106 탄소강관 C등급 485 275
인바 400 230
텅스텐 980 750
바나듐 800 776

인장 강도와 항복 강도가 높은 금속에는 가공 문제가 따릅니다. 예를 들어 텅스텐은 다른 어떤 금속보다 인장 강도가 가장 높습니다. 그러나 실온에서 매우 부서지기 쉽고 원치 않는 칩핑이 발생합니다. 특별한 열처리 방법을 사용하여 좋은 가공 환경을 만들어야 합니다. 숙련된 금속 서비스 제공업체가 곁에 있으면 이러한 모든 번거로움을 쉽게 극복하는 데 도움이 됩니다.

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