Na wytrzymałość na rozciąganie i odporność na zmęczenie śrub ze stali węglowej wpływają ich właściwości materiału, a w porównaniu ze śrubami wykonanymi z innych materiałów, takich jak stal nierdzewna i stal stopowa, istnieją wyraźne różnice:
1. Siła rozciągania
Wytrzymałość na rozciąganie odnosi się do maksymalnego naprężenia, jakie materiał może wytrzymać podczas rozciągania lub ciągnięcia przed złamaniem.
Śruby ze stali węglowej:
Wytrzymałość na rozciąganie: Śruby ze stali węglowej Zazwyczaj mają dobrą wytrzymałość na rozciąganie, która może zasięgnąć szeroko w zależności od zawartości węgla. Stale o niskiej zawartości węgla (np. AISI 1006) mają tendencję do wytrzymałości na rozciąganie około 350-500 MPa, podczas gdy stale o wysokiej zawartości węglowej (np. AISI 1095) mogą mieć wytrzymałość na rozciąganie do 850-1000 MPa lub więcej.
Stal węglowa jest często obróbka cieplna lub stopowana w celu zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie, ale na ogół nie jest tak silna jak stal stopowy o wysokiej wytrzymałości lub niektóre stopnie stali nierdzewnej.
Śruby ze stali nierdzewnej:
Wytrzymałość na rozciąganie: Śruby ze stali nierdzewnej mają ogólnie wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż stal o niskim węglu, z wspólnymi stopami, takimi jak 304 lub 316, osiągając 500-800 MPa w wytrzymałości na rozciąganie. Niektóre stopnie o wysokiej wytrzymałości ze stali nierdzewnej (np. PH 17-4) mogą osiągnąć do 1000 MPa.
Stal nierdzewna oferuje równowagę wytrzymałości na rozciąganie i odporności na korozję, co czyni ją idealną do wielu zastosowań, ale często nie jest tak silna jak stal stopowy obróbki cieplnej.
Śruby ze stali stopowej:
Wytrzymałość na rozciąganie: stale stopowe, takie jak te o wysokiej zawartości węgla lub dodane pierwiastki, takie jak chrom, molibden lub wanad, mogą osiągnąć 1000-1500 MPa lub więcej w wytrzymałości na rozciąganie. Materiały te są specjalnie zaprojektowane w celu uzyskania wysokowydajnych zastosowań wymagających maksymalnej wytrzymałości.
Śruby ze stali stopowej często przewyższają śruby węglowe, jak i ze stali nierdzewnej w wytrzymałości na rozciąganie, szczególnie w przypadku wytrzymałych, wysokiej stresu.
2. Odporność na zmęczenie
Odporność na zmęczenie odnosi się do zdolności materiału do wytrzymania powtarzającego się lub wahania stresu bez łamania.
Śruby ze stali węglowej:
Odporność na zmęczenie: Śruby ze stali węglowej na ogół mają umiarkowaną odporność na zmęczenie. Na ich zdolność do wytrzymania cyklicznego obciążenia ma wpływ zawartość węgla i obróbka cieplna. Śruby stalowe o wysokiej zawartości węgla, jednocześnie oferując lepszą wytrzymałość na rozciąganie, są bardziej kruche, co może zmniejszyć ich odporność na zmęczenie.
W zastosowaniach, w których śruby podlegają częstemu lub cyklicznemu obciążeniu, stal węglowa może zawieść wcześniej niż materiały o wyższej wydajności, chyba że jest specjalnie obróbka lub powlekana w celu poprawy oporu.
Śruby ze stali nierdzewnej:
Odporność na zmęczenie: Śruby ze stali nierdzewnej mają tendencję do zapewnienia lepszej odporności na zmęczenie niż stal węglowa ze względu na ich wytrzymałość i ciągliwość. Obecność chromu i innych pierwiastków zwiększa ich zdolność do wchłaniania stresu w czasie. Austenityczne stale nierdzewne, takie jak 304 i 316, są szczególnie dobre w obsłudze stresu zmęczeniowego ze względu na ich właściwości, które są trudne.
Śruby ze stali nierdzewnej są często wybierane do zastosowań obejmujących częste wibracje lub obciążenie cykliczne, ponieważ działają lepiej w takich warunkach w porównaniu do stali węglowej.
Śruby ze stali stopowej:
Odporność na zmęczenie: stale stopowe, szczególnie te o wyższej twardości lub zaprojektowane w celu powstrzymania zmęczenia, zazwyczaj oferują najlepszą odporność na zmęczenie wśród trzech. Procesy obróbki cieplnej, takie jak temperowanie lub wygaszanie, zwiększają ich zdolność do wytrzymania powtarzającego się obciążenia. Stale stopowe są zoptymalizowane pod kątem odporności na zmęczenie w wymagających aplikacjach, takich jak lotniska, automatyczne i ciężkie maszyny.
Stopy o wysokiej wytrzymałości, takie jak 4130 lub 4340, są powszechnie stosowane w środowiskach o wysokim cyklicznym naprężeniach i obciążeniu zmęczeniowym, oferując znacznie doskonałą odporność na zmęczenie w porównaniu zarówno z węglem, jak i stali nierdzewnej.
| Nieruchomość | Śruby ze stali węglowej | Śruby ze stali nierdzewnej | Śruby ze stali stopowej |
| Wytrzymałość na rozciąganie | Umiarkowany do wysokiego (350-1000 MPa) | Umiarkowane do wysokiego (500-1000 MPa) | Bardzo wysoki (1000-1500 MPa) |
| Odporność na zmęczenie | Umiarkowany | Dobry (lepszy niż stal węglowa) | Doskonała (najlepsza odporność na zmęczenie) |
Śruby ze stali węglowej są zazwyczaj wystarczające do zastosowań z umiarkowanym obciążeniem i naprężeniem statycznym, ale mogą walczyć pod cyklicznym obciążeniem lub ekstremalnym naprężeniem rozciągającym bez dodatkowych zabiegów.
Śruby ze stali nierdzewnej zapewniają lepszą odporność na zmęczenie i odporność na korozję, ale ogólnie nie są tak mocne jak śruby ze stali stopowej.
Śruby ze stali stopowej są idealne do środowisk podatnych na wysoką stres i zmęczenie, oferując doskonałą wytrzymałość na rozciąganie i zmęczenie ze względu na ich wysokowydajny skład stopu i obróbkę cieplną. 3
