تفاوت بین: استحکام (strength) ، سختی (hardness) ، چقرمگی (toughness ) ، سفتی (stiffness )
استحکام
استحکام عبارتست از مقاومت جسم در برابر تغییر شکل . استحکام تعیین میکند که یک ماده چقدر میتواند تنش را قبل از تغییر شکل دائم یا شکست تحمل کند
از انواع استحکام می توان مقاومت کششی، مقاومت فشاری، مقاومت خستگی و مقاومت تسلیم را نام برد.
مقاومت کششی ماده را می توان با آلیاژی کاری، سردکاری، و گاهی اوقات با عملیات حرارتی، افزایش داد.
مقاومت فشاری، بیشتریین فشاری است که یک ماده قبل از مقدار فشار تعیین شده جهت تغییر شکل تحمل می کند. مقاومت های فشاری چدن و بتون بزرگتر از مقاومت های کششی شان هستند در صورتی برای اکثر مواد، این موضوع کاملاً برعکس است
مقاومت خستگی قدرت تحمل نیروهای تناوبی روی ماده را نشان می دهدو به عواملی نظیر ساختمان میکروسکپی، حالت سطحی، محیط خورنده، کار سرد و غیره بستگی دارد.
ظرفیت جذب انرژی قبل از ترک خوردن را مقاومت تسلیم و بعد از ترک خوردن تا کسیختگی کامل را مقاومت نهایی یا گسیختگی گویند.
سختی
سختی جسم عبارتست از مقاومت به نفوذ آن یا میزان مقاومت سطح ماده در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک. هر چه سختی بیشتر باشد مقاومت نفوذ نیز بیشتر می شود یا به عبارت دیگر در برابر دفرمه شدن مقاومت بیشتری میکند.
سختی رابطه مستقیم با تنش تسلیم و تنش نهایی نیز دارد یعنی هرجه استحکام بالاتر باشد سختی نیز بیشتر است اما با چقرمگی رابطه معکوس دارد.
آزمایش سختی ساده بوده و معمولا با خراش یا ضربه با جسم نوک تیز و اندازه گیری میزان تو رفتگی و نظایر آن در سطح ماده انجام می شود.
چقرمگی
چقرمگی اندازه گیری میزان تغییر شکل ماده در قبل از شکستگی است. به عبارت دیگر ، این توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل های پلاستیکی و الاستیک است که نشان میدهد ماده چه مقدار انرژی قبل از شکست ، میتواند جذب کند.
یک فولاد جقرمه یا با دوام، تحمل تنش بالا را چه به صورت ناگهانی(ضربه) و چه به صورت آرام دارد. در این حالت قبل از شکست دفرمه می شود.
چقرمگی به عنوان توانایی ماده در جذب انرژی برای تغییر شکل پلاستیک بدون شکستگی توصیف می شود. ماده‌ای چقرمه است که هم محکم باشد و هم چکش خوار.
هر چه چقرمگی کاهش یابد سختی افزایش می یابد و برعکس. در ماده چقرمه مقاومت در برابر شکست زیاد است ابتدا مقاومت الاستیک و سپس پلاستیک
آزمایش ضربه ((charpy or izod مشخص کننده چقرمگی مواد است.
سفتی یا صلابت
سفتی= چقرمگی+ استحکام
ماده سفت در واقع ماده چقرمه ایست که استحکام آن نیز بالاست چراکه همه مواد چقرمه استحکام کافی ندارند.
سفتی هر دو خاصیت قابلیت کشش (قابلیت مفتول شدن) و استحکام را در بر دارد و می توان تعریف کرد که سفتی عبارتست از قابلیت یک فلز به جذب انرژی بدون آنکه بشکند.
غالباً مقاومت به ضربه ای یک ماده را بعنوان نشانه ای از سفتی آن بحساب می آورند.
استحکام تسلیم و نهایی در نمودار تنش کرنش، روی محور عمودی نسبت به مقدار کرنش یا تغییرات طول نشان داده می شود.
چقرمگی در نمودار تنش کرنش را می توان بصورت سطح زیر منحنی تا نقطه شکست در نظرگرفت.
سفتی در این نموداررامیتوان مطابق با مقدار ضریب مدول یانگ یا شیب نمودار دانست
سختی ماده در نمودار تنش کرنش بشکل مشخص نمود پیدا نمیکند ولی میتوان آنرا تقریبا با مساحت زیر نمودار قبل از شروع ناحیه پلاستیک بیان نمود چراکه مواد با استحکام بالا ، سختی بالاتری نیز دارند.
در انتخاب فولادها ، جایی که ضربه وجود دارد باید toughness یا چقرمه ملاک باشد و جایی که سایش وجود دارد فولاد سخت hardness باید انتخاب شود. مثلا فولاد hss از فولاد معمولی سخت تر است اما دوام آن کمتر است.
در بحت انتخاب جنس دانه های سنگ های برشی و سایشی ، برخی دانه ها مانند اکسید آلومنیوم قهوه ای سفت یعنی مستحکم و چقرمه هستند. برخی دیگر مانند سیلیکون کارباید مشکی سخت هستند ولی استحکام کمی دارند و در زیر فشارزیاد میشکنند و برخی دیگر سختی و استحکام بالایی دارند مانند cbn و الماس که برای آلیاژهای با سختی بالا استفاده می شوند.
عالی