222

9. Właściwości materiałów

9.2. Właściwości mechaniczne

223

o strukturach RSC (Al). Wyjaśnieniem zjawiska progu kruchości jest stwierdzenie że z obniżeniem temperatury zmniejsza się ruchliwość dyslokacji. Efektem m szybszy wzrost krytycznego naprężenia stycznego t, niż krytycznego naprężeni] normalnego a_k; czyli z obniżeniem temperatury wartość stosunku oJx_k zmniejsza sięj co jest równoznaczne ze zwiększaniem skłonności materiału do kruchego pękania]

Próbie udarności najczęściej poddaje się stal. Dzięki prostocie próba jes| stosowana do oceny różnych cech materiału:

—    temperatury przejścia w stan kruchy,

—    kruchości odpuszczania stali,

—    procesów starzenia,

—    prawidłowości wykonania procesów obróbki cieplnej,

—    prawidłowości wykonania złącz spawanych (zgrzewanych),

—    jednorodności materiału.

Jest to próba bardzo czuła w sensie zależności wyników od składu chemicznego] struktury krystalicznej i mikrostruktury materiału. Ponadto wyniki zależą od energii użytej w czasie próby, kształtu i wymiarów próbki, wreszcie od temperatury otoczenia.

Próbę udarności¹¹ wykonuje się na młocie wahadłowym (rys. 9.11), charakteryzo] wanym energią uderzenia. Energia potencjalna wahadła W',, wychylonego na

Kc.s.2ą=j4.    m

Miarodajne są wyniki próby, w której próbka uległa złamaniu, tj. całkowitemu rozdzieleniu. Wyniki próby, w której próbka została wygięta, lecz nie rozdzielona (za mała energia młota), nie są porównywalne.

Próbki do badań udarności o znormalizowanych wymiarach mają na środku długości karb¹* w celu zlokalizowania kruchego przełomu. Wymiary i kształty stosowanych karbów przedstawiono na rys. 9.12.

o) ,    bl fi

Rys. 9.11. Zasada działania młota wahadłowego

wysokość H, przy jego swobodnym spadku zostaje zużyta na pracę W_u złamania próbki, a pozostała część ulega zamianie na energię kinetyczną W₂, powodującą! wychylenie wahadła na wysokość h, czyli praca złamania próbki:

W_m - W_k - W₂ - G(H - h),    (9.7)

gdzie G jest ciężarem wahadła.

Udarność definiuje się jako stosunek pracy złamania próbki W_u do jej przekroju poprzecznego A₀ w miejscu karbu

¹ PN-EN 10045-1:1994. Metale. Próba udarności sposobem Charpy’ego. Metoda badania. PN-79/H-04371. Metale. Próba udarności w obniżonych temperaturach.

5

Rys. 9.12. Kształty karbów próbek do badania udarności: a) U (Mesnagera), b) V (Charpy’ego V)

Próby udarności zaleca się przeprowadzać w temperaturze 20°C. W razie wyraźniejszych różnic, wskazane jest uzupełnienie wyników temperaturą otoczenia.

Próby udarności w temperaturach obniżonych (podwyższonych) wykonuje się po uprzednim oziębieniu (nagrzaniu) próbki do temperatury o 5 -ł- 10°C niższej (wyższej) od nominalnej temperatury próby. Oczywiście, należy możliwie szybko przenosić próbki z chłodziarki (pieca) na młot wahadłowy.

9.2.3. Próby twardości

Twardość (makrotwardość) zależy od rodzaju wiązania, struktury krystalicznej oraz bardzo silnie od mikrostruktury materiału. Ponadto twardość licznych materiałów jest proporcjonalna do ich wytrzymałości na rozciąganie. Obie cechy, obok wyjątkowej łatwości i szybkości pomiaru, sprawiają, że próba twardości należy do najczęściej stosowanych w przemyśle prób wytrzymałościowych.

Pomiar twardości wykorzystuje się do:

—    kontroli wyników procesów technologicznych obróbki plastycznej, obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej,

—    kontroli jednorodności materiału,

—    szybkiego sortowania gatunków lub stanów materiału,

—    przybliżonej oceny wytrzymałości na rozciąganie niektórych materiałów.

Spośród licznych metod pomiarów twardości w zastosowaniu do materiałów

metalicznych największe znaczenie mają metody statyczne sprowadzające się do pomiaru odcisku wgłębnika, wgniatanego określonym obciążeniem w gładką po-I wierzchnię metalu. Zależnie od materiału i geometrii wgłębnika wyróżnia się trzy

PN-74/H-04372. Próba udarności metali w podwyższonych temperaturach.

"Wyniki pomiaru udarności uzupełnia się oznaczeniem określającym kształt karbu. np. KCU.