در این مقاله ابتدا به توضیح مختصری از مفهوم چقرمگی شکست فولاد می‌پردازیم. سپس رابطه چقرمگی و استحکام را بررسی خواهیم نمود. همراه ما باشید تا مباحث زیر را بررسی کرده و با این مفهوم بیشتر آشنا شویم.
- چقرمگی چیست؟
- چقرمگی شکست
- رابطه چقرمگی و استحکام
چقرمگی چیست؟
چقرمگی، ( به انگلیسی: Toughness) به میزان مقاومت مواد در مقابل شکست بر اثر اعمال تنش گفته می‌شود. سطح زیر نمودار تنش – کرنش می‌باشد که به صورت انرژی جذب می‌شود. در واقع چقرمگی قابلیت یك فلز به جذب انرژی است بدون آن كه بشكند. در نتیجه هرچه ماده چقرمه تر باشد، برای شکست نیاز یه انرژی بیشتری دارد. اهمیت این ویژگی ماده زیاد است زیرا وقوع عیب و خطا در همه مراحل از جمله مراحل قبل از ساخت، ساخت، و یا استفاده از مواد یا اجزاء غیر قابل اجتناب است. این نواقص غالبا به صورت ترک، حفره، تخلخل مواد، نقص جوش، یا ترکیب چند مورد از آنها ظاهر می‌شود.
بازار آنلاین خرید و فروش محصولات فولادی
چقرمگی شکست
مهندسین هرگز نمی‌توانند با اطمینان کامل تایید کنند که یک ماده دارای نقص نیست، به همین دلیل احتمال اینکه نقص برخی از اندازه‌های انتخاب شده در برخی از اجزای سازنده وجود داشته باشد، اصولاً در نظر گرفته می‌شود و از روش LEFM (مکانیک شکست خطی کششی) برای طراحی اجزای مهم استفاده می‌گردد. این روش همان چقرمگی شکست است که با استفاده از از اندازه و ویژگی‌های نقص، هندسه اجزاء، شرایط بارگذاری و شرایط مربوط به مواد برای ارزیابی توان یک جزء دارای نقص در مقاومت در برابر شکستگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
به عبارتی این یک روش محاسباتی برای شکست است. زمانی که در ماده ترک وجود داشته باشد، آن ماده به صورت ترد می‌شکند و هرچه چقرمگی شکست بالاتر رود احتمال شکست نرم افزایش می‌یابد.
رابطه چقرمگی و استحکام
ماده‌ای چقرمه است که هم محکم باشد و هم چکش خوار. به عبارتی به ماده‌ای چقرمه گفته می‌شود که هم تحمل تنش‌های بالا و هم کرنش‌های بالا را داشته باشد. برای مثال سرامیک که یک ماده شکننده و در عین حال محکم است، ولی چکش خواری محدودی دارد، چقرمه نیست. همچنین، موادی که محکم نیستند اما چکش خواری بالایی دارند نیز چقرمگی ندارند. در مجموع، ماده مستحکم ماده‌ای است که می‌تواند میزان بالایی از نیرو را تحمل کند، در حالی که ماده‌ای چقرمه است که آن ماده قبل از گسیختگی بتواند میزان بالای انرژی را جذب کند.
برای نمایش حالت‌های شکست از اعداد رومی استفاده می‌شود و همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، سه حالت اصلی شکست در مسیر بارگذاری وجود دارد: حالت (1) بازشدگی، حالت (2) برشی در صفحه، حالت (3) برشی خارج از صفحه
حالت (1) وضعیتی است که صفحه ترک نسبت به مسیر بزرگترین بارگذاری کششی، عمود است. این رایج‌ترین مد در مسائل مهندسی است؛ بنابراین، ضریب شدت تنش برای حالت (1) ، KIc ، برای سنجش شکست استفاده می‌شود.
چقرمگی شکست یک راه کمی بیان شکست ترد مصالح در صورت وجود ترک است. اگر چقرمگی شکست مصالح زیاد باشد، احتمالا شکست نرم را تحمل خواهد کرد. شکست ترد، مربوط به مشخصات مصالح با چقرمگی شکست پایین است.
در صنایع، چون فولاد چقرمه است و استحکام بالایی دارد، عموماً به منظور جذب انرژی ضربات ماشین‌ها استفاده می‌شود. همچنین تیغه اره‌ها و سر چکش‌های فولادی آب دهی و برگشت دهی می‌شوند تا میزان چقرمگی و استحکام آنها بالا رود.
چقرمگی شکست به درجه حرارت و ضخامت نمونه بستگی دارد. تا رسیدن به وضعیت حدی (بیشینه فشار) متغیر است و یک پارامتر برای بیان فشار مورد نیاز به منظور انتشار نقص موجود از قبل است. از آنجایی که، رخداد نقص‌ها در فرآیند تولید، ساخت، و سرویس کاری مصالح یا اجزاء اجتناب ناپذیر است، یک خاصیت خیلی مهم به شمار می‌رود.
نقص‌ها شاید در مصالح به عنوان ترک‌ها، حفره‌ها، اشکالات ذوب، عیب جوش و سایر مسائل پدیدار شوند. رایج است که یک نقص با اندازه‌های مختلف انتخاب شده در بعضی از اجزاء فرض شود و از تقریب مکانیک شکست الاستیک خطی برای طراحی اجزاء بحرانی استفاده شود. این تقریب از اندازه و شکل نقص، هندسه اجزاء، وضعیت بارگذاری، و چقرمگی شکست استفاده می‌کند برای اینکه توانایی اجزاء دارای نقص تا مقاومت شکست را ارزیابی کند.
گروه تامین محتوا فولاد 24