Hållfastheter

Hållfastheter är ett samlingsbegrepp inom materialvetenskap som beskriver hur ett material svarar på mekaniska laster. De omfattar hur mycket materialet kan motstå deformation och brott samt hur egenskaperna ändras med temperatur, hastighet och miljö. I praktiken används hållfastheter för att beskriva både styvhet och olika typer av styrka samt materialets motstånd mot slitage och skador under användning.

De delas ofta in i elastiska och plastiska egenskaper. Elastisk styvhet mäts genom elasticitetsmodulen (E) och beskriver hur mycket materialet recupererar sin form när belastningen avlastas. Plastiska egenskaper inkluderar flytgräns (den spänning där permanent deformation börjar) och brottstyrka eller dragstyrka (den högsta spänningen vid brott), samt duktilitet (hur mycket materialet kan deformeras före brott) och seghet (förmågan att absorbera energin i en skada). Hårdhet beskriver motståndet mot ytlig intryck eller penetration och mäts med olika skalan, t.ex. Rockwell, Vickers eller Brinell. Slitage- och cykliska belastningar ger även behållning av hållfasthet över tid.

Testmetoderna inkluderar dragprov för att bestämma flytgräns och brottstyrka samt töjning vid brott, hårdhetstester (Rockwell, Vickers, Brinell), slagseghetstester (Charpy eller Izod) och fatigue-tester som ger S-N-kurvor. Tribologiska tester bedömer motstånd mot slitage, friktion och nötning.

Faktorer som påverkar hållfastheterna är materialkategori (metall, keramik, polymer eller komposit), mikrostruktur och värmebehandling, samt miljö och temperatur. Anisotropi i kristallin struktur eller fiberförstärkta kompositer gör hållfastheterna riktade. För konstruktionsval är krav på styrka, styvhet, duktilitet, seghet och slitstyrka centrala och varierar mellan olika material som stål, aluminium, keramiska material och högeffektiva polymerer.