Komplet između povećane čvrstoće zatezanja i smanjene duktilnosti u vijcima od ugljičnog čelika presudan je faktor pri odabiru vijaka za specifične primjene. Evo raščlanjivanja načina na koji ta dva svojstva djeluju i utjecaj svoje ravnoteže na izvedbu:
1. Vlačna čvrstoća u odnosu na duktilnost:
Vlačna čvrstoća odnosi se na maksimalni napon koji materijal može izdržati dok se rastežu ili povuče prije nego što se razbije. Veća vlačna čvrstoća čini vijak sposobnijim nositi teška opterećenja i odupiranje deformacije pod naponom.
Duktilnost je sposobnost materijala da se deformira pod zateznim stresom bez probijanja. Materijali s visokom duktilnošću mogu apsorbirati energiju i proći značajnu plastičnu deformaciju prije neuspjeha, što je kritično za sprečavanje naglih, krhkih prijeloma.
2. Utjecaj povećane vlačne čvrstoće:
Veći kapacitet opterećenja: Povećana čvrstoća zatezanja omogućuje Vijci od ugljičnog čelika izdržati veća opterećenja i naprezanja bez neuspjeha. To je posebno važno u teškim primjenama u kojima vijci moraju imati značajne mehaničke sile, poput građevinskih, automobilskih ili industrijskih strojeva.
Povećano krhko ponašanje: međutim, kako se vlačna čvrstoća povećava (posebno u čeliku s visokim udjelom ugljika), materijal postaje manje sposoban apsorbirati stres plastičnom deformacijom. To dovodi do smanjene duktilnosti, što vijak čini sklonijim krhkim prijelomom u naglim ili udarnim uvjetima opterećenja, što može biti katastrofalno u nekim primjenama.
Otpornost na umor: Iako veća vlačna čvrstoća može poboljšati otpornost na statička opterećenja, ponekad može smanjiti otpornost na zamor u cikličkim opterećenjima. To je zato što se materijal ne može toliko fleksirati ili deformirati, uzrokujući da propadne nakon ponovljenih ciklusa stresa.
3. Utjecaj povećane duktilnosti:
Poboljšani otpor na lom: veća duktilnost znači da vijak može deformirati plastično bez lomljenja, što je korisno kada je vijak podvrgnut dinamičkom opterećenju, vibracijama ili silama udara. Duktilni materijali imaju tendenciju da se "savijaju", a ne puknu, čineći ih opraštajućim u aplikacijama koje uključuju fluktuirajuće ili nepredvidive napone.
Niži kapacitet opterećenja: Iako duktilnost pomaže u sprječavanju naglog loma, dolazi na štetu niže vlačne čvrstoće. Duktilni vijci imaju veću vjerojatnost da će doživjeti trajnu deformaciju (npr. Savijanje ili izduživanje) pod velikim opterećenjima, smanjujući njihovu učinkovitost u aplikacijama s visokim stresom. To ih čini neprikladnim za okruženje s visokim ili teškim opterećenjima u kojima je potrebno održavati integritet vijaka.
4. Praktična razmatranja:
Zahtjevi specifični za primjenu: Izbor između veće čvrstoće zatezanja i duktilnosti u velikoj mjeri ovisi o primjeni. Na primjer, u konstrukciji ili zrakoplovstvu, gdje su najvažniji kapacitet i čvrstoća visoki opterećenja, vijci s većom vlačnom čvrstoćom (niska duktilnost). Suprotno tome, u aplikacijama u kojima je otpor vibracije, opterećenje udara ili sigurnost (npr. U održavanju automobila ili strojeva) važni, vijci s većom duktilnošću i niža vlačna čvrstoća koriste se za sprečavanje katastrofalnog kvara.
Osjetljivost temperature: U ekstremnim okruženjima, poput visokih temperatura ili kriogenih uvjeta, ravnoteža između vlačne čvrstoće i duktilnosti postaje još kritičnija. Na višim temperaturama materijali s visokom vlačnom čvrstoćom mogu izgubiti otpornost na deformaciju, smanjujući njihovu duktilnost i potencijalno dovode do neuspjeha. Suprotno tome, materijali s boljom duktilnošću mogu učinkovitije podnijeti toplinsku ekspanziju i kontrakciju.
5. obrada kompromisa:
Toplinska obrada: Proces toplinske obrade igra značajnu ulogu u kontroli čvrstoće zatezanja i duktilnosti. Na primjer:
Ustizanje i kaljenje može povećati vlačnu čvrstoću uz održavanje ravnoteže duktilnosti.
Karburizacija može povećati površinsku tvrdoću, što vijak čini otpornijim na nošenje, ali na štetu duktilnosti.
Hladni naslov u odnosu na vruće kovanje: Procesi hladnog glave obično dovode do veće čvrstoće zatezanja, ali mogu smanjiti duktilnost, dok vruće silovanje može omogućiti veću duktilnost, ali može rezultirati nižom čvrstoćom zatezanja.
6. Ukupni sažetak kompromisa:
Veća vlačna čvrstoća = veća sposobnost opterećenja, ali smanjena sposobnost apsorbiranja udara ili deformacije (krhki rizik od loma).
Veća duktilnost = bolja otpornost na udarce, veća fleksibilnost pod naponom, ali niži kapacitet opterećenja i potencijal za deformacije pod velikim opterećenjem.
