Die Festigkeit eines Metalls ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung seiner Eignung für eine bestimmte Anwendung. Stärkere Metalle können in strukturellen Anwendungen verwendet werden, beispielsweise beim Bau von Gebäuden, Brücken und anderer Infrastruktur, wo sie hohen Belastungen und Beanspruchungen ausgesetzt sind. Sie können auch bei der Herstellung von mechanischen Komponenten wie Zahnrädern, Wellen und Lagern verwendet werden, wo sie hohen Kräften standhalten müssen. Dieser Artikel fasst die Festigkeit und mechanischen Eigenschaften von unedlen Metallen in verschiedenen Qualitäten oder Legierungen zu Ihrer Information zusammen.
Verschiedene Arten von Metallfestigkeit
Es gibt verschiedene Arten von Festigkeiten, mit denen die Eigenschaften eines Materials beschrieben werden können:
- Ertragsstärke: Dies ist die Belastung, der ein Material standhalten kann, bevor es sich dauerhaft zu verformen beginnt. Sie wird typischerweise in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Megapascal (MPa) gemessen.
- Zugfestigkeit: Dies ist die maximale Zugspannung (Dehnungsspannung), der ein Material standhalten kann, bevor es bricht. Sie wird typischerweise in psi oder MPa gemessen.
- Druckfestigkeit: Dies ist die maximale Menge an Druckspannung (Quetschspannung), der ein Material standhalten kann, bevor es bricht. Sie wird typischerweise in psi oder MPa gemessen.
- Schiere Stärke: Dies ist die maximale Scher-(Gleit-)Beanspruchung, der ein Material standhalten kann, bevor es bricht. Sie wird typischerweise in psi oder MPa gemessen.
- Torsionsfestigkeit: Dies ist die maximale Torsionsspannung, der ein Material standhalten kann, bevor es bricht. Sie wird typischerweise in psi oder MPa gemessen.
- Ermüdungsfestigkeit: Dies ist die maximale zyklische Belastung, der ein Material standhalten kann, bevor es aufgrund von Ermüdung versagt. Sie wird typischerweise in psi oder MPa gemessen.
- Schlagfestigkeit: Dies ist die Fähigkeit eines Materials, einer plötzlichen Belastung oder einem Stoß standzuhalten, ohne zu brechen. Die Schlagfestigkeit wird oft mit Techniken wie dem Izod- oder Charpy-Test gemessen.
Allgemeine Eigenschaften von Metallwerkstoffen
Es gibt mehrere gemeinsame Eigenschaften, die verwendet werden, um die Eigenschaften von Metallmaterialien zu beschreiben:
- Stärke: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, einwirkenden Kräften standzuhalten, ohne zu brechen oder sich zu verformen. Die beiden gebräuchlichsten Festigkeitsmaße sind Streckgrenze und Zugfestigkeit. Die Streckgrenze ist der Punkt, an dem sich ein Material dauerhaft zu verformen beginnt, während die Zugfestigkeit die maximale Zugspannung (Dehnspannung) ist, der ein Material standhalten kann, bevor es bricht.
- Duktilität: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, gedehnt oder verformt zu werden, ohne zu brechen. Ein Material, das sehr dehnbar ist, kann in eine Vielzahl von Formen gedehnt oder gebogen werden, ohne zu brechen.
- Härte: Dies bezieht sich auf die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegen Verformung, Kratzer oder Eindrücke. Die Härte wird oft mit einer Vielzahl von Techniken gemessen, wie z. B. dem Rockwell- oder Brinell-Test.
- Elastizität: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem es einer Kraft oder Belastung ausgesetzt wurde. Materialien, die hochelastisch sind, nehmen ihre ursprüngliche Form schnell und vollständig wieder an, wenn die Kraft weggenommen wird.
- Formbarkeit: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, durch Hämmern oder Walzen verformt oder geformt zu werden. Materialien, die sehr formbar sind, können leicht in eine Vielzahl von Formen gebracht werden.
- Leitfähigkeit: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Strom oder Wärme zu leiten. Metalle sind im Allgemeinen gute Strom- und Wärmeleiter, während Nichtmetalle im Allgemeinen schlechte Leiter sind.
- Korrosionsbeständigkeit: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, einer Verschlechterung oder Beschädigung durch chemische Reaktionen mit seiner Umgebung zu widerstehen. Einige Materialien sind von Natur aus korrosionsbeständig, während andere möglicherweise Schutzbeschichtungen oder andere Behandlungen erfordern, um Korrosion zu verhindern.
Tabelle der Metallfestigkeit und der mechanischen Eigenschaften von Metall
Sie sollten einige wesentliche Parameter kennen, um das richtige Metall für Ihre Anwendungen zu bestimmen. Parameter wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Härte, Dichte usw. sollten berücksichtigt werden. Die folgende Tabelle kann Ihnen helfen, einen guten Vergleich zwischen verschiedenen Metallen zu haben.
Metallfestigkeitstabelle
Arten von Metallen |
Zugfestigkeit (PSI) |
Streckgrenze (PSI) |
Härte Rockwell B-Skala |
Dichte (kg/m3) |
Edelstahl 304 |
90,000 |
40,000 |
88 |
8000 |
Aluminium 6061-T6 |
45,000 |
40,000 |
60 |
2720 |
Aluminium 5052-H32 |
33,000 |
28,000 |
|
2680 |
Aluminium 3003 |
22,000 |
21,000 |
20 bis 25 |
2730 |
Stahl A36 |
58-80, 000 |
36,000 |
|
7800 |
Stahlsorte 50 |
65,000 |
50,000 |
|
7800 |
Gelbes Messing |
|
40,000 |
55 |
8470 |
Roter Messing |
|
49,000 |
65 |
8746 |
Kupfer |
|
28,000 |
10 |
8940 |
Phosphorbronze |
|
55,000 |
78 |
8900 |
Aluminiumbronze |
|
27,000 |
77 |
7700-8700 |
Titan |
63,000 |
37,000 |
80 |
4500 |
Mechanische Eigenschaften von Stahlsorten und Legierungen
Eigenschaften |
Kohlenstoffstähle |
Legierte stähle |
Rostfreier Stahl |
Werkzeugstähle |
Dichte (1000 kg/m3) |
7.85 |
7.85 |
7.75-8.1 |
7.72-8.0 |
Elastizitätsmodul (GPa) |
190-210 |
190-210 |
190-210 |
190-210 |
Poisson-Zahl |
0.27-0.3 |
0.27-0.3 |
0.27-0.3 |
0.27-0.3 |
Wärmeausdehnung (10-6/K) |
11-16.6 |
9.0-15 |
9.0-20.7 |
9.4-15.1 |
Schmelzpunkt (C) |
|
|
1371-1454 |
|
Wärmeleitfähigkeit (W/mK) |
24.3-65.2 |
26-48.6 |
11.2-36.7 |
19.9-48.3 |
Spezifische Wärme (⊃/kg-K) |
450-2081 |
452-1499 |
420-500 |
|
Elektrischer Widerstand (10-9W-m) |
130-1250 |
210-1251 |
75.7-1020 |
|
Zugfestigkeit (MPa) |
276-1882 |
758-1882 |
515-827 |
640-2000 |
Streckgrenze (MPa) |
186-758 |
366-1793 |
207- 552 |
380-440 |
Prozent Dehnung (%) |
10-32 |
4-31 |
12-40 |
5-25 |
Härte (Brinell 3000kg) |
86-388 |
149-627 |
137-595 |
210-620 |
Mechanische Eigenschaften von Edelstahlsorten und -legierungen
Klasse |
UNS-Nr. |
Gemeinsame Form |
Behandlung |
Zugfestigkeit MPa (min.) |
Streckgrenze (0,2% Offset) MPa (min.) |
Dehnung % in 50 mm (min.) |
Härte (max.) (Anmerkung 2) |
Austenitische Edelstähle |
253MA |
S30815 |
Platte |
Geglüht |
600 |
310 |
40 |
95 HRB |
301 |
S30100 |
Blech oder Spule |
1/4 bis ganz hart geglüht |
515
860-1275 |
205
515- 965 |
40
25-9 |
95 HRB |
302HQ |
S30430 |
Draht 2,5 mm Durchmesser. und über |
Geglüht Lighty gezeichnet |
605 max. 660 max. |
- |
- |
- |
303 |
530300 |
Bar |
Kaltfertiger Zustand A |
|
|
|
262 HB |
304 |
530400 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
92HRB |
304L |
S30403 |
Platte |
Geglüht |
485 |
170 |
40 |
88 HRB |
304H |
S30409 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
92HRB |
3095 |
530908 |
Bar |
Geglüht |
515 |
20 |
40 |
95 HRB |
310 |
S31000 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
95 HRB |
316 |
S31600 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
95 HRB |
316L |
S31603 |
Platte |
Geglüht |
485 |
170 |
40 |
95 HRB |
317L |
S31703 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
95 HRB |
321 |
S32100 |
Blech |
Geglüht |
515 |
205 |
40 |
95 HRB |
347 |
S34700 |
Platte |
Geglüht |
515 |
205 |
39 |
92HRB |
904L |
N08904 |
Platte |
Geglüht |
490 |
220 |
40 |
70 - 90 NRB typisch |
Mechanische Eigenschaften von Aluminiumsorten und -legierungen
Mechanische Eigenschaften von Aluminiumsorten und -legierungen
Mechanische Eigenschaften von Titansorten und -legierungen
Mechanische Eigenschaften von Kupfersorten und -legierungen