Čvrstoća
From Wikipedia, the free encyclopedia
Čvrstoća je mehaničko svojstvo materijala koje pruža otpor djelovanju sile. Čvrstoća nekog materijala jednaka je onom naprezanju koje uzrokuje slom tog istog materijala. Materijali se sastoje od jednog kristala ili više njih (monokristali, polikristali) ili su amorfni. Razaranje kristala nastaje zbog prekoračenja interatomskih ili intermolekularnih sila na dva načina:
- odvajanjem jednoga dijela od drugoga u ravnini okomitoj na smjer djelovanja sile ili
- smicanjem ili posmikom, to jest međusobnim pomakom jednoga dijela kristala prema drugomu u kliznim ravninama kristala.
Amorfni su materijali izotropni, nemaju izrazitih kliznih ravnina; razaranje nastaje odvajanjem jednoga dijela od drugoga ili posmikom, no na plohama koje u pravilu nisu ravne. Prema tim dvjema osnovnim vrstama razaranja razlikuje se vlačna ili rastezna čvrstoća i smična čvrstoća. U tehnici se kao čvrstoća materijala uzima omjer najveće vlačne sile ili posmika što ih tijelo može podnijeti i površine plohe presjeka. Vlačna čvrstoća eksperimentalno se utvrđuje statičkim vlačnim pokusom, koji se provodi na uređaju nazvanome kidalica. Vlačna je čvrstoća, prema tome, naprezanje pri najvećoj sili kod statičkoga vlačnog pokusa.[1]
Ako je poznata atomska i molekularna struktura materijala, mogu se teoretski izračunati sile kojima su vezani atomi i molekule. Pokazalo se, međutim, da stvarna (tehnička) čvrstoća kristala iznosi tek stoti ili tisućiti dio teoretske čvrstoće. Ta se pojava tumači različitim pogreškama u atomskoj ili molekularnoj strukturi kristala, a i u amorfnoj masi (nepravilnosti u strukturi kristala, dislokacije, šupljine; to jest defekti čvrstog stanja). Tehnički materijali najčešće su polikristalni ili amorfni, no kod nekih je materijala struktura složenija, zbog čega je i izgled prijelomne površine drugačiji nego kod monokristala. Plastični (na primjer olovo) i elastoplastični materijali (na primjer meki čelici, aluminij, guma) nemaju određene tlačne čvrstoće, jer se mogu gotovo neograničeno deformirati. Krhki se materijali pri pritisku razaraju uglavnom zbog prekoračenja smične čvrstoće. Tlačna čvrstoća krhkih materijala (lijevanoga željeza, stakla, kamena) znatno je veća od vlačne čvrstoće; to se tumači većom osjetljivošću krhkih materijala na pogreške u strukturi, koje se više očituju kod vlačnog naprezanja.