ما الفرق بين الصلابة والمتانة في التطبيقات الميكانيكية

اقرأ في هذا المقال


قد لا نشعر بالفرق عند التحدث عند الصلابة او المتانة لكن هنالك غرق شاسع خصوصا في الأوساط العلمية ولدى العلماء والمخترعين، بشكل عام تعرف المادة الصلبة اعتمادًا على القوة المطبقة عليها، وتتعرض لثلاثة أنواع من التغييرات أولا التغييرات المرنة وهي التغيرات التي يمكن أن يعود الشكل لصورته الطبيعية بعد إزالة القوة المطبق علية، والتغيرات غير المرنة وهي التغيرات التي لا يعود الشكل لصورته الطبيعية بعد ازاله القوة، والأخيرة هي الكسر، وبالنسبة للمواد الصلبة تعتمد قيم الصلابة والصلابة على المرونة واللدونة والكسر.

العلاقة بين المادة الصلابة و المادة المتينة هي علاقة متعاكسة حيث كلما زادت الصلابة قلت المتانة وأيضا العكس كلما زادت المتانة قلت الصلابة، حيث أن الصلابة هي مقياس قدرة المادة لتحمل التشوهات الدائمة، لكن المتانة تختلف كليا حيث هي قدرة المادة للتحمل قبل أن يظهر عليها أي تشققات، لذلك يمكن القول أن المادة الصلابة والمادة المتينة لهما علاقة عكس بعضهما البعض، للحصول على مادة صلبة معينة تزداد الصلابة مع انخفاض المتانة.

ما هي الصلابة

الصلابة هي مقياس لمقاومة المادة للتشوه الدائم، ترتبط هذه الخاصية ارتباطًا وثيقًا بالقوة وهي بكل بساطة قدرة المادة على مقاومة الخدش أو التآكل أو الثقب أو الاختراق، المواد الصلبة الشائعة هي؛ السيراميك والخرسانة وبعض المعادن  الأخرى، وربما أبرز مادة يفهمها الناس بشكل خاطئ هي الألماس ويعتقون أنه لا يتكسر أبداً، ولكن هذا الكلام غير دقيق اطلاقا حيث إن الألماس يستمد سمعته وشهرته بأنه غالي الثمن جدا بأنه مقاوم للخدش ولكنه يكسر بسهولة باستخدام مطرقة منزلية.

ما هي المتانة

المتانة هي مقياس لمقدار التشوه الذي يمكن أن تتعرض له المادة قبل الكسر، بمعنى آخر إنها القدرة على تحمل كل من التشوهات المرنة، تعد جودة المواد هذه مهمة جدًا للأجزاء الهيكلية والآلية لتحمل الصدمات والاهتزازات، بعض الأمثلة على المواد الصلبة هي المنغنيز والحديد المطاوع والالمنيوم و على سبيل المثال إذا قمنا بتطبيق حمولة مفاجئة على قطعة من الالمنيوم وزجاج، فإن الألمنيوم يمتص طاقة أكثر من الزجاج قبل أن يتكسر لذلك يُقال إن مادة الالمنيوم أقوى بكثير من مادة الزجاج.

المصدر: Hardness Testing: Principles and Applications / Konrad Herrmann / 3rd edition The Hardness of Metals / D. Tabor / 5th edition Plane-strain Fracture-toughness Data for Selected Metals and Alloys / James Edward Campbell / 6th edition Shallow Crack Fracture Mechanics Toughness Tests and Applications: First / Michael Graham Dawes / 8th edition


شارك المقالة: