อะไรคือความเครียดโลหะและความเมื่อยล้าโลหะ?

โลหะที่แตกต่างกันตอบสนองต่อความเครียดในรูปแบบต่างๆ

โลหะทั้งหมดจะเปลี่ยนรูป (ยืดหรือบีบอัด) เมื่อมีการบีบอัดให้มากหรือน้อยกว่า การเปลี่ยนรูปนี้เป็นสัญญาณที่มองเห็นได้จากสายโลหะ

ในโลหกรรมความเครียดสามารถกำหนดได้ว่าเป็นการเปลี่ยนรูปของโลหะเนื่องจากความเค้น กล่าวอีกนัยหนึ่งเป็นวัดว่าโลหะมีการยืดหรือบีบอัดเมื่อเทียบกับความยาวเดิม หากมีการเพิ่มความยาวชิ้นส่วนโลหะเนื่องจากความเค้นนี้จะเรียกว่าความเค้นดึง (tensile strain)

แต่ถ้ามีการลดความยาวนี่คือความกดดัน

ความเค้นของโลหะในวัสดุแบบยืดหยุ่น (Bendable)

โลหะบางชนิด (เช่นเหล็กกล้าไร้สนิมและโลหะผสมอื่น ๆ ) ให้ความรู้สึกภายใต้ความเครียด นี้ช่วยให้พวกเขางอหรือเปลี่ยนรูปโดยไม่ต้องทำลาย โลหะอื่น ๆ เช่นเหล็กหล่อร้าวและแตกตัวได้อย่างรวดเร็วภายใต้ความเค้น แม้แต่เหล็กกล้าไร้สนิมก็ จะอ่อนตัว และแตกตัวภายใต้ความเครียดมากพอสมควร

โลหะเช่นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำงอมากกว่าหักภายใต้ความเครียด ในระดับหนึ่งของความเครียด แต่พวกเขามาถึง "จุดให้ผลผลิต" ที่เข้าใจกันดี หนึ่งพวกเขามาถึงจุดผลผลิตโลหะจะกลายเป็น "สายแข็งแข็ง." ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องมีความเครียดมากขึ้นในการทำให้เกิดการขัดโลหะมากขึ้น โลหะกลายเป็นเส้นใยที่น้อยลงหรือไม่สามารถพับได้ ในแง่หนึ่งสิ่งนี้ทำให้โลหะหนักขึ้น แต่ในขณะที่ความเครียดทำให้แข็งขึ้นทำให้โลหะแข็งขึ้นทำให้โลหะยังกรอบมากขึ้น โลหะที่บอบบางสามารถแตกหักหรือล้มเหลวได้ง่ายทีเดียว

สายโลหะในวัสดุเปราะ

โลหะบางชนิดมีความเปราะบางภายในซึ่งหมายความว่าพวกเขามีความเสี่ยงที่จะแตกหัก โลหะที่มีหน่วง ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลางและสูง วัสดุเหล่านี้ไม่ได้มีจุดให้ผลผลิตที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน เมื่อถึงระดับความเครียดบางอย่าง

โลหะที่มีความหนืดมีลักษณะคล้ายคลึงกับวัสดุที่เปราะอื่น ๆ เช่นแก้วหินและคอนกรีต เช่นเดียวกับวัสดุเหล่านี้มีความแข็งแกร่งในบางรูปแบบ แต่เนื่องจากไม่สามารถโค้งงอหรือยืดตัวได้จึงไม่เหมาะกับการใช้งานบางประเภท

การวัดความเค้นของโลหะ

การวัดความเครียดในโลหะส่วนใหญ่จะเรียกว่าสายพันธุ์วิศวกรรม ความเครียดทางวิศวกรรมสามารถคำนวณได้จากการเปลี่ยนแปลงความยาวหารด้วยความยาวเดิม ยกตัวอย่างเช่นแถบ " ไทเทเนี่ยม 2.0" ที่ยืดออกมาเป็น 2.2 นิ้วมีความเครียด 0.1 หรือ 10 เปอร์เซ็นต์

ความเมื่อยล้าโลหะเกิดจากความเครียดโลหะ

เมื่อโลหะที่เป็นรอยเปื้อนถูกบีบอัด ถ้าความเครียดถูกลบออกก่อนที่โลหะจะถึงจุดที่ให้ผลผลิตโลหะจะกลับสู่สภาพเดิม ในขณะที่โลหะดูเหมือนจะกลับสู่สถานะเดิม แต่ความผิดพลาดเล็ก ๆ เกิดขึ้นจริงในระดับโมเลกุล

ทุกครั้งที่โลหะเปลี่ยนรูปแล้วกลับไปสู่รูปเดิมความผิดพลาดของโมเลกุลจะเกิดขึ้น หลังจากหลายรูปแบบมีความผิดพลาดของโมเลกุลจำนวนมากจนเกิดรอยแตกของโลหะ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้จะมีคำอธิบายว่า "ความเมื่อยล้าจากโลหะ" ความเมื่อยล้าของโลหะไม่สามารถย้อนกลับได้

ความเหนื่อยล้าของโลหะเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์ที่โลหะถูกเน้นหนักซ้ำแล้วซ้ำอีก

ตัวอย่างเช่นมันเป็นสาเหตุสำคัญของความล้มเหลวของเครื่องบินก่อนที่มันจะเข้าใจอย่างเต็มที่ เพื่อหลีกเลี่ยงความเหนื่อยล้าของโลหะสิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบตัวอย่างโลหะภายใต้ความเค้นโดยใช้กล้องจุลทรรศน์