3 badania materiałów IIM(1)


Instytut Inżynierii Materiałowej
Politechnika Aódzka
Wykład z przedmiotu:
Nauka o materiałach
Temat wykładu:
Badanie właściwości
wytrzymałościowych materiałów
Prowadzący: dr inż. Bożena Pietrzyk
1
atomy cząsteczki
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Defekty struktury krystalicznej
Defekty punktowe: Defekty liniowe: Defekty złożone
wakans Dyslokacje: Granice ziaren
atom międzywęzłowy - krawędziowe
obcy atom: w węzle sieci - śrubowe
obcy atom międzywęzłowy
-właściwości elektronowe,
- odkształcenie plastyczne właściwości
- umocnienie - wytrzymałościowe
- procesy dyfuzji
- magnetyczne
(przemieszczanie się atomów)
- umocnienie roztworów stałych
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Powstawanie dyslokacji
Podczas krystalizacji
Podczas odkształcania plastycznego
- Korzystniejsze energetycznie
- Granice ziaren
warunki krystalizacji na dyslokacji,
- Swobodne powierzchnie
niż na idealnej powierzchni
- Rozmnażanie dyslokacji
- Zrastanie krystalizujących ziaren
Gęstość dyslokacji:
całkowita długość linii dyslokacji
na jednostkę objętości kryształu:
w metalach nieodkształconych: w metalach odkształconych
6 8
10  10 cm -2 plastycznie na zimno:
8 12
10 10 cm -2
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Poślizg jako przemieszczanie się dyslokacji
Pod wpływem przyłożonego z zewnątrz naprężenia stycznego
dyslokacje leżące w płaszczyznach poślizgu ( najgęściej obsadzonych
atomami ) przemieszczają się w krysztale przez poślizg, a po osiągnięciu
jego powierzchni zewnętrznej tworzą uskoki równe co do wielkości
odległości międzyatomowej w danej płaszczyznie sieciowej.
Schemat przemieszczania się dyslokacji krawędziowej w krysztale
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Mechanizm odkształcenia metali na zimno
F
Płaszczyzna
poślizgu
Rozciągany monokryształ cynku
Struktura krystaliczna cynku
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Krzywa rozciągania metali polikrystalicznych z wyrazną
granicą plastyczności
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Moduł sprężystości, granica plastyczności, granica
wytrzymałości, wydłużenie
Nachylenie określa
moduł Younga E
Rm
Re
Odkształcenie plastyczne f



przy zerwaniu
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Moduły sprężystości
Z prawa Hooke a :
 = E , - moduł Younga
G H" 3/8 E
 = G ł, G - moduł ścinania
K H" E
p =  ", K - moduł ściśliwości
Wartości modułów
diament 1000
sprężystości wynikają z:
ceramika 300-600
wolfram 400
" rodzaju wiązań chemicznych
stale 200
(sztywności wiązań)
miedz 150
tytan 100
" gęstości wiązań
aluminium 70
ołów 15
Polimery 0,01-7
pianki polimerowe 0,001-0,01
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
kompozyty
2
Moduł Younga [ GN/m ]
Właściwości wytrzymałościowe wybranych materiałów
Materiał Re [MN/m2] Rm[MN/m2] A[%]
Diament - 50000 0
Ceramiki - 4000-10000 0
Stale, stopy niklu 200-2000 400-2000 2-60
Stopy miedzi 60-950 250-1000 1-55
Polimery 1-100 1-120 -
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Metody badań właściwości wytrzymałościowych
Statyczne próby wytrzymałościowe:
" rozciągania
" ściskania
" zginania
Badania twardości
Próby udarności
Próby zmęczeniowe
Próby pełzania
Badania technologiczne
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
PN EN 10002  1: 2004 Metale. Próba rozciagania.
Metoda badania w temperaturze otoczenia.
PN-91/H-04310, Próba statyczna rozciągania metali,
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Instytut Inżynierii Materiałowej PA

- materiały z wyrazną granicą plastyczności
(metale kolorowe, stal niskowęglowa, stale
wyżarzone)
- materiały bez wyraznej granicy
plastyczności
(większość metali i stopów, stale twarde)
- materiały kruche
(stale wysokowęglowe, żeliwo, materiały
ceramiczne)
Instytut Inżynierii Materiałowej PA 
Badania właściwości materiałów kruchych
Statyczna próba ściskania
Statyczna próba zginania
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Twardość jest to odporność na odkształcenia powierzchni, pod
wpływem zewnętrznego nacisku.
Badanie twardości określa (w przybliżeniu) granicę wytrzymałości materiału:
Rm[ MPa] = 3,4 HB
Badania twardości:
- metoda Brinella
polegają na wciskaniu wgłębnika w
- metoda Vickersa
badany materiał do spowodowania
- metoda Knoopa
trwałych odkształceń
- metoda Rockwella
- mikrotwardość:
twardość mierzona metodą Vickersa, lub Knoopa przy
obciążeniach nie większych niż 2N
- metoda Shore a
(wysokość odskoku kulki stalowej spadającej z określonej
wysokości na powierzchnię badanej próbki)
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Metoda Brinella ( PN-91/H-04350; PN-EN ISO 6506-1;2002)
wgłębnik: kulka stalowa o promieniu 1; 2; 2,5; 5; 10mm
siła obciążająca [N]
HB =
powierzchnia odcisku [mm2]
Siła obciążająca dobierana wg normy w zależności od rodzaju materiału i wielkości kulki
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Metoda Vickersa (PN-91/H-04360; PN-EN ISO 6507-1:1999)
wgłębnik: piramida diamentowa
siła obciążająca [N]
F
= 0,189
HV =
d2
powierzchnia boczna odcisku [mm2]
d - średnia arytmetyczna przekątnych odcisku
Metoda:
" uniwersalna,
" pozostawia mały odcisk,
" dokładna
" pracochłonna
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Metoda Rockwella (PN-91/H-04355; PN-EN ISO 6508-1:2002)
wgłębnik: stożek diamentowy, lub kulka stalowa
Metoda polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał wgłębnika
i pomiarze trwałego przyrostu głębokości odcisku po odciążeniu.
Twardość Rockwella podaje się jako liczby niemianowane z
oznaczeniem metody i skali np;
skala C: HRC = 100 - h/0,002 stożek diamentowy o kącie 120o
Metoda Rockwella jest
do stali ulepszonych cieplnie i żeliw
najczęściej używana w
skala B: HRB = 130 - h/0,002 kulka stalowa d=1,588mm
przemyśle
do metali nieżelaznych i stali nie ulepszonych cieplnie
(szybkość pomiaru)
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Porównanie twardości otrzymywanych różnymi metodami określają
odpowiednie tablice
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
Pomiar udarności (młot Charpy go)
Wynikiem pomiaru jest praca
łamania [J],
Praca łamania jest miarą
ciągliwości materiału
Instytut Inżynierii Materiałowej PA
wskazniki określające właściwości wytrzymałościowe materiału
Re lub R0,2 - granica plastyczności,
Rm - wytrzymałość na rozciąganie
H - twardość,
wskazniki określające właściwości plastyczne: ciągliwość, wiązkość,
odporność na pękanie materiału:
A - wydłużenie
Z - przewężenie
K - udarność
Kc - odporność na pękanie
TPSK  temperatura przejścia w stan kruchy,
Najczęściej wysokim wartościom wskazników
wytrzymałościowych odpowiadają niskie wartości
wskazników opisujących ciągliwość i odwrotnie
Instytut Inżynierii Materiałowej PA


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ćwiczenie 1 Badanie materiałów oporowych
Badanie materialow ferromagnetycznych
Ćwiczenie 1 Badanie materiałów oporowych 2015
Ćwiczenie 1 Badanie materiałów oporowych
6 Badanie odporności na ścieranie materiałów polimerowych
Badanie techniczne materiałów bitumicznych Badanie pap asfaltowych na tekturze
wytyczne do sprawozdania z Badanie własności mechanicznych materiałów
Badanie rezystywnosci materialow przewodzacych i izolacyjnych
Metody badania właściwości dielektrycznych materiałów
36 48 Badanie podstawowych właściwości materiałów i mas formierskich
BADANIE GĘSTOŚCI PROSZKÓW I MATERIAŁÓW POROWATYCH DR MICHAŁOWSKI WAT
Badania kliniczne?rmacja materialy cz1 12

więcej podobnych podstron