Skillnaden mellan styrka och seghet hos material
Styrka
Styrka är den stress som en okrackad metall tål innan den deformeras eller bryts under en enda applicerad belastning. Det är ett mått på ett materials förmåga att motstå fraktur när det utsätts för dragkrafter.
Seghet
Toughness är den mängd energi som krävs innan ett spruckit material går sönder. Ju tuffare material, desto mer energi krävs för att få sprickan att sprida sig till sprickor. För en given legering innebär lägre frakturtheter lägre duktilitet. Till exempel har glas mycket låg seghet och är därför mycket spröd.
Effekt av belastning på fraktur
För en komponent med en spricka med en given längd, när frakturens seghet minskar, minskar komponentens förmåga att tåla belastning innan den bryter också. Omvänt, för en given belastning, när frakturens seghet ökar, kan komponenten tolerera längre sprickor utan att bryta. Som visas i figuren nedan, för en given legering, när draghållfastheten ökar, minskar dess seghet. Därför, när både hög seghet och hög styrka krävs, är det vanligtvis nödvändigt att byta till en annan legering som uppfyller båda kraven.
Överväg styrka och seghet i materialval
Formgivare tenderar ofta att använda material med högsta möjliga styrka så att de kan minimera tvärsnittsområdet för en komponent. Detta kan emellertid oavsiktligt leda till användning av material som inte är tillräckligt tuffa för att motstå fraktur om små sprickor bildas under tillverkning eller under användning. Trötthetsstress är en möjlig orsak till sprickbildning.
Sprickbildning i komponenter som utsätts för trötthetsförhållanden förväntas vanligtvis. I dessa fall måste frakturens seghet vara känd för att bestämma hur länge komponenten kan fortsätta att användas innan sprickan sprids till den punkt där hela tvärsnittet inte kan stödja belastningen och komponenten bryts. Detta gäller för flyg- och rymdkomponenter och tryckkärl, såsom pannor.
För strukturella komponenter som utsätts för trötthetsförhållanden måste designers fokusera på både styrka och seghet. Styrken måste vara tillräckligt stor för att materialet ska motstå den applicerade belastningen utan deformation. Toughness måste vara tillräcklig för att metallen tål bildandet av trötthetssprickor utan katastrofalt misslyckande.
