어느 강이 더 강합니까 : 냉간 압연, 열간 압연 또는 스테인리스?

1/4 "x 1 1/2"x 80 "스틸 플랫 바가 필요합니다.이 질문은 기본적으로 어떤 구성이 더 강한 스틸을 생산하는지 묻기 때문에 필요한 것에 대한 세부 사항을 생략합니다.

www.discountsteel.com에는 다양한 강철 막대가 있지만, 인장 강도와 경도에 대한 등급을 읽는 방법을 잘 모르겠습니다. 모든 제품은 다음과 같습니다.

스테인리스
냉각 압연 된 강철
열간 압연 강철

페이지 하단의 ASTM 재료 사양 탭을 클릭하고 하단으로 스크롤하면 다음과 같은 질문이있는 기계적 데이터가 표시됩니다.

우선, " 최소 인장 강도"는 무엇입니까? 스테인레스 스틸 304는 최소 75를 갖지만, 열간 압연 및 냉간 압연은 각각 58-80 및 55-70의 범위를 갖는 것으로 보인다. 스테인레스에 왜 단일 숫자가 있고 다른 숫자에 범위가 있습니까? 왜 최소 라고 말 합니까? 숫자가 높을수록 강이 더 강합니까?

최소 항복 강도는 무엇입니까?

두 번째로 제가 살펴본 로크웰 스케일을 사용하는 경도 스케일입니다. 304의 스테인레스 등급은 88이지만 열간 압연의 등급은 B76입니다. 냉간 압연의 경우 두 가지로 나뉩니다. 열간 압연은 B67-B80이고 냉간 압연은 B80-B90입니다. 이것은 강철이 냉간 압연 열연처럼 보이기 때문에 나를 더 혼란스럽게합니까? 왜 스테인레스 등급이 88에 불과하고 다른 등급이 범위 인 것처럼 보이고 B 스케일을 사용합니까? 스테인레스는 기본 숫자로 표시되기 때문에 기본적으로 스케일로 설정됩니까?

좋아, 몇 가지 정의 :

항복 강도 는 강의 항복에 필요한 힘의 양으로, 영구적으로 변형됩니다 (즉, 영구적으로 늘어남).

인장 강도 (일명 ​​"최고 강도") 는 강철이 실제로 파손되는 데 필요한 힘의 양입니다. 이것은 항복 강도와 같거나 더 클 것이다.

최소값 은 강철이 최소한 그렇게 강하다는 것을 의미합니다.

경도 는 강철이 긁힘과 찌그러짐에 대한 내성을 나타내는 척도입니다. 구조적 용도로는 중요하지 않지만 워크 벤치 상단 또는 공구 베어링 지점과 같은 내구성있는 마감재를 찾고 있다면 중요 할 것입니다.

강성 (이것에 대해 묻지 않았지만 재료의 강도를 보는 또 다른 방법 임)은 힘을 가했을 때 변형되는 정도를 측정 한 것입니다. 철강 합금은 이와 관련하여 매우 유사한 경향이 있습니다.

보다시피, "가장 강하다"는 실제로 특정한 정의를 가지고 있지 않습니다. 찾고자하는 것에 따라 다릅니다.

항복 강도와 인장 강도의 차이에 대한 비유가 있습니다. 스프링이 있다고 상상해보십시오. 약간 잡아 당기면 놓으면 원래 모양으로 돌아갑니다. 이것은 "탄성 변형"이며 손상이 없습니다. 이제 스프링을 세게 당기면 더 이상 원래 모양으로 돌아 가지 않습니다. 재료가 산출되었으며 "소성 변형"이 있습니다. 응용 프로그램에 따라 "실패"로 간주되거나 고려되지 않을 수 있습니다. 이제 정말 열심히 당기면 봄이 끊어집니다. 이것이 최고의 힘입니다. 분명히 봄은 이제 실패했습니다.

범위에 관해서 : "강철"은 여러 합금의 비 특정 이름이며 여러 등급으로 만들 수 있으므로 발견 한 범위입니다. 재료는 일반적으로 합금 번호로 지정됩니다. "냉간 압연"및 "열간 압연"은 강을 성형하는 방법이며, 실제로 강도에 대해서는 아무 것도 말하지 않습니다.

또한 언급 한 모든 속성은 철강 소재 자체에 대한 것임을 지적해야합니다. 실제 철강 조각의 동작을 알고 싶다면 재료와 모양을 모두 알아야합니다.

모든 강철의 영률은 200 GPa (29 000 ksi)입니다 (이것은 그래프의 직선 부분의 기울기입니다). 극한 강도는 300-400 MPa (그래프의 피크)에서 실행되며 수율은 일반적으로 약 200 MPa입니다 (직선이 곡선이되는 곳).

테스트 머신에서는 그래프의 직선 부분을 강철 막대를 위아래로 늘이거나 줄일 수 있습니다 (피로가 시작됩니다). 그러나 일단 곡선 부분에 들어가면 언로드가 다른 경로를 따라갑니다 (점선 참조).

구조적 목적으로 항복 강도는 제한 요소입니다. 다시 말해서 설계가 응력 / 변형률 차트의 탄성 (직선) 영역으로 완전히 제한되기를 원합니다. 플라스틱 영역으로 들어가면 재료가 영구적으로 변형됩니다. (비행기 설계자는 무게 때문에 플라스틱 영역으로 잘 들어갑니다).

스테인레스 스틸을 구입해야하는 유일한 이유는 스테인레스 속성 (예 : 마무리 작업)이 필요하기 때문입니다. 너무 비싸요. 대부분의 경우, 일반적인 방청 조치로 충분합니다 (적절한 페인트 피복 및 유지 보수 또는 마감 표면에 대한 크롬 도금). 스테인레스 스틸은 영률이 낮으며 낮은 하중에서 더 많이 변형됩니다. 그러나,이 "신축성"은 훨씬 더 강하지 만 (강하지는 않습니다!) 마른 나뭇 가지와 녹색 나뭇 가지의 스냅에 대해 생각하십시오.

경도는 구조적 목적과 관련이 없습니다. 이는 공구 제작 및 기계 설계의 요소가되지만 단순한 하중지지 어플리케이션에는 적용되지 않습니다.

편집하다:

강성 / 탄성.

먼저 변형을 (변형 길이) / (원래 길이)로 정의해야합니다. 이것은 치수가없는 수량이지만, 그렇게 생각하고 싶다면 mm / mm 또는 in / in을 사용할 수 있습니다. % stretch / 100으로 생각할 수도 있습니다 (즉, PerCent가 아닌 PerUnit로 측정됩니다-100이 아닌 1의 기초)

이제 응력을 단면적에 가해진 힘으로 정의합니다. 생각 해봐 힘이 많을수록 스트레칭이 늘어납니다. 바가 두꺼울수록 스트레칭에 대한 저항력이 커집니다. 따라서 스트레스는이 두 가지 요소의 조합입니다.

변형 방정식은 응력 = E * 변형이며, 여기서 E는 영률 또는 탄성 계수입니다. 압력 단위는 일반적으로 GPa (Kn / mm ^ 2) 또는 Kpi (제곱 인치당 킬로그램 힘)로 표시됩니다.

따라서 200Kn의 힘이 가해지면 1mm ^ 2 와이어의 길이가 두 배가됩니다.

굽힘 :

이것은 복잡하며 단면적의 두 번째 모멘트를 알아 내야합니다. 직사각형의 경우 이것은 I = bh ^ 3 / 12입니다. 여기서 b는 가로 치수이고 h는 세로 치수입니다. 이것은 하중이 아래쪽으로 가정합니다. 수평으로로드하는 경우 힘 방향으로 수직 및 수평을 정의하십시오.

이제 로딩 함수를 만들어야합니다. 빔의 모든 지점에서 힘을 정의하는 수학 함수입니다.

그 기능을 통합하십시오. 결과는 전단 함수입니다.

다시 통합하십시오. 결과는 굽힘 모멘트 기능입니다.

1 / EI (Young 's modulus * Moment of Inertia)를 곱하십시오.이 요소는 재료 특성과 기하학적 특성을 고려합니다.

다시 통합하십시오. 결과는 처짐 각도 함수 (라디안)입니다.

다시 통합하십시오. 결과는 절대 처짐 함수입니다. 이제 x (원점과의 거리)를 연결하고 작업중인 모든 유닛에서 편향을 수신 할 수 있습니다.