Sind Härte, Festigkeit und Zähigkeit von Materialien nicht in gewisser Weise dasselbe?

Ich musste mehrere Videos durchsehen und Wikipedia-Aussagen zu diesen Materialeigenschaften mehrmals nachlesen, bevor ich überhaupt anfangen konnte, sie zu unterscheiden. Aber jetzt, wo ich es herausgefunden habe, verstehe ich Folgendes:

  • Die Härte misst den Druck, der erforderlich ist, um eine dauerhafte Veränderung zu bewirken.

  • Stärke misst die Belastung, der vor einer dauerhaften Veränderung standgehalten werden kann.

  • Zähigkeit misst die Spannung, die vor dem Bruch benötigt wird.

Insgesamt könnten alle drei Eigenschaften verallgemeinert werden, um die Spannung zu messen, die erforderlich ist, um eine dauerhafte Veränderung zu verursachen, sei es durch Bruch, plastische Verformung oder eine andere Form des Versagens oder nicht? Sind ihre einzigen Unterschiede die spezifische Art der ausgeübten Spannung und das spezifische Versagen, wenn die Menge dieser Spannung die Eigenschaftsmessung überschreitet?

Sie können sich en.wikipedia.org/wiki/… ansehen, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viele Eigenschaften in realen Anwendungen tatsächlich eine Rolle spielen.
„Härte“, „Festigkeit“ und „Zähigkeit“ sind an sich recht bedeutungslose Begriffe, wenn kein standardisiertes Messprotokoll existiert. Zufällig existieren sie und unterscheiden sich erheblich von einer Materialklasse zur anderen. Diese zu verallgemeinern in eine Art von Spannung wird Materialwissenschaftsingenieure nicht zufriedenstellen und wäre in der Tat hoffnungslos reduktionistisch.
@Gert, sind ihre einzigen Unterschiede die, die ich erwähnt habe? Und wenn ich sie miteinander verglich, meinte ich Stress im Allgemeinen, nur Energie, die absorbiert wird, bis es im Allgemeinen zu einer dauerhaften Veränderung kommt.
„Das spezifische Versagen“ ist wirklich wichtig : Wenn zum Beispiel das Material Ihres Autos katastrophal bricht, anstatt sich zu verformen, wenn eine Grenze überschritten wird, dann sterben Sie viel häufiger in diesem Auto. Die Leute mögen es nicht, wenn das passiert.

Antworten (1)

Stärke und Zähigkeit

Festigkeit vs. Zähigkeit für Materialklassen

Bildquelle: Materials Group – University of Cambridge

Wir brauchen die separaten Wörter „Festigkeit“ und „Zähigkeit“, weil manchmal Materialien mit hoher Zähigkeit und hoher Festigkeit sehr unterschiedlich sind, wie Gummi und Keramik. Angenommen, Sie entwerfen einen Stuhl, der eine Person mit einem bestimmten Gewicht tragen kann. Warum nicht aus Glas bauen? Solange die Stärke hoch genug ist, wird sie diese Person unterstützen, argumentieren Sie. Das Problem ist, wenn eine Person mit einem Gewicht über dem Designgewicht auf dem Stuhl sitzt, wird er aufgrund seiner geringen Zähigkeit sofort zerbrechen. Wohingegen ein Stuhl aus Polymeren (Kunststoff) die gleiche Festigkeit wie das Glas haben kann, aber auch eine gewisse Zähigkeit, so dass er sich ein wenig verformen würde, bevor er bricht. Letztes Beispiel: Stahl und Keramik haben beide eine hohe Festigkeit, aber sehr unterschiedliche Zähigkeit,

Stärke und Härte

Obwohl sie korreliert zu sein scheinen, sind sie nicht genau gleich:

Stärke vs. Härte

Bildquelle: „Vorhersage der Druck- und Zugfestigkeit von Gesteinen anhand des Eindruckhärteindex“ von Kahraman, Fener und Kozman. Zeitschrift des Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2012.

Die obige Abbildung enthält Daten zu Gesteinen, aber ähnliche Korrelationen finden sich auch bei Metallen . Wie bei Festigkeit und Zähigkeit können zwei Materialien die gleiche Festigkeit, aber unterschiedliche Härte haben. Vielleicht ziehen die Leute immer wieder scharfe Pflüge entlang Ihrer Stahlbrücke und kratzen langsam Material weg, also entscheiden Sie sich unabhängig davon, wie schwer diese Pflüge sind (was die erforderliche Festigkeit bestimmt), für ein härteres Material.

Sind Härte, Festigkeit und Zähigkeit von Materialien nicht in gewisser Weise dasselbe?
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