Materiaaliominaisuuksiensa vuoksi teräs lienee maailman tärkein materiaali insinöörityössä ja rakentamisessa.
Teräksen tärkeimmät ominaisuudet ovat sen merkittävä muovattavuus ja kestävyys, hyvä veto- ja myötölujuus sekä hyvä lämmönjohtavuus. Näiden tärkeiden ominaisuuksien lisäksi ruostumattoman teräksen tunnusomaisin piirre on sen korroosionkestävyys.
Kun insinöörit valitsevat materiaalia tiettyyn sovelluskohteeseen, heidän tulee olla varmoja siitä, että materiaali soveltuu kuormitusolosuhteisiin ja ympäristöhaasteisiin, joille se altistuu käyttöaikanaan. Materiaalin ominaisuuksien ymmärtäminen ja hallitseminen on siksi olennaista. Teräksen mekaanisia ominaisuuksia voi hallita valitsemalla sopivan kemiallisen koostumuksen, prosessoinnin ja lämpökäsittelyn, mikä johtaa sen lopulliseen mikrostruktuuriin.
Teräksen valmistuksessa käytetyt seokset ja lämpökäsittely johtavat erilaisiin ominaisuusarvoihin ja lujuuksiin. Testaus onkin olennaista, jotta voidaan määrittää teräksen lopulliset ominaisuudet ja varmistaa, että se noudattaa asiaankuuluvia standardeja.
Teräksien ominaisuuksien määrittämiseen on useita mittausjärjestelmiä. Esimerkiksi myötölujuus, venyvyys ja jäykkyys määritetään käyttämällä vetokokeita. Sitkeys mitataan iskukoestuksella ja kovuus taas mittaamalla pinnan vastustusta, kun se pyritään läpäisemään painavalla objektilla.
Vetokoe on menetelmä, jolla arvioidaan teräksen rakenteellista vastetta lisättyihin kuormiin. Siitä saadut tulokset ilmaistaan jännityksen ja venymän välisenä suhteena. Jännityksen ja venymän välinen suhde on materiaalin elastisuuden mitta, ja tähän suhteeseen viitataan kimmokertoimena. Korkea kimmokertoimen arvo on yksi teräksen erilaistavimmista ominaisuuksista; se on välillä 190-210 GPa, mikä on likimäärin kolme kertaa yhtä paljon kuin alumiinilla.
Teräksen fysikaaliset ominaisuudet liittyvät materiaalin fysiikkaan, kuten tiheyteen, lämmönjohtokykyyn, kimmokertoimeen, Poissonin suhteeseen jne. Teräksen fysikaalisten ominaisuuksien tyypillisiä arvoja ovat:
- density ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3]
- elastic modulus E=190÷210 [GPa]
- Poisson’s ratio ν = 0.27 ÷ 0.30
- Thermal conductivity κ = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK]
- Thermal expansion α = 9 ÷27 [10-6 / K]
Total Materia-tietokanta yhdistää globaalien metallien ominaisuudet yhdeksi haettavaksi tietokannaksi. Nopea ja helppo pääsy mekaanisiin ominaisuuksiin, kemiallisiin koostumuksiin, ristiviittaustaulukoihin ynnä muihin tarjoaa käyttäjille mahdollisuuden päästä hyödyntämään ennennäkemätöntä tietomäärää. Klikkaa alla olevia painiketta kokeillakseksi Total Materia -tietokantaa.