1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania




Pobierz 76 Kb.
Nazwa1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania
strona1/3
Data konwersji07.01.2013
Rozmiar76 Kb.
TypDokumentacja
  1   2   3
1. Właściwości mechaniczne metali i stopów oraz ich badania:

Właściwości mechaniczne powiązane są z jego reakcją na obciążenie lub odkształcenie. Te reakcje to: odkształcenie sprężyste lub plastyczne oraz pękania

2. Badania właściwości mechanicznych w ujęciu towarzystw klasyfikacyjnych:
Rodzaje i metody badań podlegające nadzorowi podczas produkcji:

  1. próba rozciągania (Re, PeH, ReL, R0,2, Rm, A5, A10, A200, Z, Rtm)

  2. próba udarności (KU, KV)

  3. próba twardości (HB, HV, HRC)

  4. próby technologicznego zginania, próba spłaszczania, roztłaczania, rozciągania pierścieni, Pelliniego lub DWT)

  5. próby odporności na pękanie (DT, Kle, COD, kr)

  6. próby dynamiczne (Rmd, Red, A5d)

  7. wytrzymałość na zmęczenie (Z)

3. Właściwości mechaniczne przy rozciąganiu.

Siła obciążenia zwiększa się powoli (badanie Quasistatyczne), rejestrator kreśli funkcję F(L) czyli siła i

wydłużenie bezwzględne próbki. Dla odlewów, odkuwek i prętów próbki są okrągłe o średnicy do=14mm, dla blach, kształtowników i płaskowników grubość próbek g0=t i szerokość bo=25mm (t - grubość blachy lub kształtownika).

Wytrzymałość na rozciąganie (RJ = stosunek największej siły rozciągającej (Fm) do pola powierzchni

przekroju początkowego próbki (So);

Wyraźna granica plastyczności (R/) = naprężenie rozciągające w próbce, przy osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost jej wydłużenia przy ustalonej lub nieco zmniejszającej się sile rozciągającej, czyli Re = Fe/S0;

Górna lub dolna granica plastyczności (R0,2), czyli naprężenie rozciągające wywołujące w próbce umowne wydłużenie trwałe x = 0,2%, czyli Ro,2 = F0,2/S0;

Właśc. plastyczne wyznaczone w statycznej próbie rozciągania określa się na podstawie wydłużenia i

przewężenia. Wydłużenie jest stosunkiem trwałego wydłużenia bezpośredniego próbki po rozerwaniu (L) do długości pomiarowej (Lo), wyrażonym w procentach, czyli A = (L/L0)x 100%;

Przewężenie (Z) to stosunek zmniejszenia pola przekroju pola powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu zerwania (Su) do pola powierzchni jej przekroju początkowego (S0), wyrażony w procentach:

Z = [(S0-Su)/S0]x 100%;

Wykres rozciągania inaczej: naprężenie ( = F/S0) w funkcji wydłużenia jednostkowego (=L/L0), gdzie So to pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki, Lo to długość początkowa próbki . Przy wydłużaniu próbki tworzy się szyjka i zmniejsza się pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki, dlatego mierzy się wartość naprężenia rzeczywistego (rz = F/S, S to pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki), bo przy tym samym wydłużeniu są większe, niż obliczane dla pierwotnego pola przekroju.

Statyczne próby rozciągania można przeprowadzać również w temp obniżonej do -196oC lub podwyższonej do 1200 °C lub niekiedy wyższej. Do oznaczenia właściwości mechanicznych dodaje się indeks t.

4. Technologiczna próba zginania

Określa zdolność metali i stopów do odkształceń plastycznych, czyli jak bardzo można zgiąć materiał zanim będzie bezużyteczny. Do tej próby służy uniwersalna maszyna wytrzymałościowa, przeprowadza się ją do momentu osiągnięcia żądanego kąta zgięcia lub do pojawienia się pęknięcia. Używa się minimum 3 próbek, dla blach o szerokości do 600mm pobiera sieje w kierunku wzdłużnym, powyżej 600mm w kierunku poprzecznym. Próbki z kształtowników i wyrobów o przekroju prostokątnym lub kwadratowym: z wyrobów o szerokości do 20mm zachowują szerokość wyrobu, o szerokości większej niż 20mm - 20±5mm, do 10mm - nie więcej niż dwukrotną grubość. Próbki z blach, taśm, prętów płaskich, kształtowników mają grubość jak sam wyrób, przy grubości większej niż 25mm można obrobić jedną powierzchnię mechanicznie do 25mm. Długość próbki zależy od jej grubości i średnicy trzpienia maszyny zginającej. Próby zginania wykonuje się w temperaturze 20 (-15 do -10) °C, a w przypadku prób rozjemczych w temperaturze 23±5 °C. Nieobrobiona strona próbki znajduje się po stronie zewnętrznej. Rodzaje wykonania próby zginania: do określonego kąta zgięcia próbki, do równoległości ramion, do styku ramion. Próbę przerywa się po osiągnięciu żądanego kąta lub po pojawieniu się pierwszego pęknięcia.

5. Istota i klasyfikacja twardości.

Twardości nie da się zdefiniować jednoznacznie. W różnych próbach w rzeczywistości mierzy się różne właściwości materiału. Można podzielić je na: statyczne próby twardości, pojawiają się tu odkształcenia plastyczne spowodowane obciążeniem statycznym; dynamiczne próby twardości, jest tu obciążenie udarowe i pojawiają się odkształcenia plastyczne lub sprężyste; próby zarysowania; próby twardości polegające na ścieralności materiału.


6. Statyczne metody pomiaru twardości.

Polegają na wciskaniu wgłębnika w badany materia! do momentu pojawienia się odkształceń trwałych czyli do przekroczenia granicy sprężystości. Metody:

- Brinella (HB); Zalety - twardość B. dla materiałów ciągliwych można uzależnić od Rm (czyli od wytrzymałości na rozciąganie) - możliwość pomiaru stopów wielofazowych -jedna skala twardości; Wady - kłopotliwy pomiar średnicy odcisku i konieczność odczytania wyniku z tablic, co wydłuża czas pomiaru - niemożność stosowania go do pomiarów twardości, bardzo małych oraz cienkich warstw utwardzonych i powierzchni nie płaskich -zależność wyniku pomiaru twardości od zastosowanego obciążenia na kulkę.

  • Vickersa (HV); Zalety - duży zakres twardości (nadaje się do pomiaru metali twardych i miękkich) – równość skal twardości V. i B. do 300 jednostek HB - wynik pomiar twardości przy stosowaniu większych obciążeń nie zależy od zastosowanego obciążenia -duża dokładność pomiaru - pomiary nie niszczą powierzchni - nadaje się do pomiaru twardości cienkich taśm, drutu i warstw powierzchniowych Wady - znaczny czasz pomiaru, mała wydajność - nie nadaje się do pomiarów twardości materiałów o strukturze niejednorodnej -znaczny wpływ chropowatości powierzchni na wynik pomiaru.

  • Rockwella (HR); Zalety - bardzo dobrze nadaje się do pomiarów twardości wyrobów twardych i niektórych warstw - szybkość i łatwość pomiaru oraz prosta obsługa twardościomierza -nadaje się do masywnych pomiarów - możliwość pozostawienia odcisków na powierzchni gotowych wyrobów Wady - duża liczba skal twardości i kłopotliwe ich porównywanie ze sobą, nie równomierność skali - niemożliwość pomiaru twardości bardzo cienkich przedmiotów i warstw utwardzonych - bardzo duży wpływ niepoprawnego ustawienia przedmiotu, zniszczeń śruby podnośnej i podstawek.

7 Mikrotwardość.

Tu pomiary wykonywane są przy siie mniejszej niż 2N. Mierzy sieją przede wszystkim metodą Vickersa.

8. Próby udarności.

Problem kruchych pęknięć pojawił się w momencie wprowadzenia łączy spawanych do budowy statków. Było to spowodowane niewłaściwym składem chemicznym stali, karbami na krawędzi nadlewu oraz w grani spoiny. Próba udarności służy do oceny zachowania się stali od następujących czynników: ostrego karbu, udarowe iziałanie siły, obniżonej temp. Dwa ostatnie czynniki sprzyjają kruchemu pękaniu tylko przy jednoczesnym oddziaływaniu karbu. Udarność jest to stosunek energii K do powierzchni przekroju poprzecznego przekroju próbki w miejscu karbu So, czyli Kc= K/So. Sposób Charpy'ego: Wykonuje się na próbkach zawierających karb, co sprzyja kruchemu pękaniu, używając młotów wahadłowych typu Charpy, z początkową energią młota wynoszącą 300±5J, która zostaje zużyta na złamanie próbki i przemienia się w energię kinetyczną. K - praca uderzenia odpowiadająca energii zużytej na złamanie próbki [J]

K=Kmax-Kl=m*g*R* (cos - cos); m - masa wahadła miota, g = 9,81 m/s2, R - odległość od osi wahadła miota do środka próbki ustawionej na podporach [mm], a - kąt spadania wahadła miota,  - kąt wychylenia wahadła miota po złamaniu próbki.

Udarność wyznacza się jako pracę uderzenia odniesioną do powierzchni początkowej przekroju próbki w miejscu karbu S0 z równania: KC=K/S0 [J/cm2].

Niestety taką udarność można wyznaczać jedynie dla jednego rodzaju i wymiaru próbek, nie ma na tym polu podobieństw. Dlatego często wyznacza się tylko K. Próbka standardowa ma długość 55mm i przekrój poprzeczny kwadratowy o boku l0mm, w połowie długości jest karb: w kształcie litery V (kąt 45, głębokość 2 mm i promień zaokrąglenia dna 0,25 mm) lub U (głębokość 5mm i promień zaokrąglenia dna 2mm). Symbol KC uzupebiia się literami U lub V, bądź liczbami oznaczającymi początkową energię wahadła młota w J, głębokość karbu w mm oraz szerokość próbki w mm. Temp do próby: 20 (+10, -5) °C, dla stali kadłubowych 0, -20, -40, -60 °C. W niskich temperaturach materiał jest kruchy czyli ma małą udarność, w wysokich jest ciągliwy i ma dużą udarność, dotyczy to stali węglowych. tk - temp rozgraniczająca stan plastyczny i kruchy (stan kruchości na zimno). Zdolność materiału do zatrzymania pęknięcia maleje wraz ze spadkiem temperatury.

9. Udarowe próby rozciągania.

Chodzi o obciążenia powstające przy zderzeniach statków, uderzeniach fal morskich, uderzeniach o mielizny, nabrzeża, lub dla MW obciążenia spowodowane wybuchami. Badanie przeprowadza się na standardowych próbkach przy użvciu snecialnie oprzyrzadowanych maszyn wvtrzvmałościowych i młotów Charpy/ego z

10. Próba młota spadowego (DWT).

Próba polega na wykorzystaniu energii spadającego młota na płytę z kruchą napoiną i naciętym karbem. Tą próbą określa się temperaturę w której próbka pęka w sposób całkowicie kruchy. Jest to temperatura zerowej ciągliwości (NDT). Ta próba jest, obok próby udarności, najbardziej rozpowszechnioną metodą badania odporności na pękanie stali kadłubowych. Ma ona korelacje z metodą Charpy V. Żadna z tych metod nie jest całkowicie dokładna, mogą one uzupełniać się nawzajem.


11. Próba dużych próbek z karbem pod obciążeniem dynamicznym (DT)

Polega na łamaniu w sposób dynamiczny za pomocą młota wahadłowego próbki z materiału o pełnej grubości. Wyznacza się w ten sposób krzywą przejścia w stan kruchy stali (jak w próbie udarności). Jest najlepsza do badań stali kadłubowych. Próba posiada korelację z wartościami wynikającymi z mechaniki pękania i to zarówno dla materiałów kruchych jak i plastycznych. Próba ta nie została wprowadzona do przepisów towarzystw klasyfikacyjnych, używa się jej do oceny materiałów na okręty wojenne, są w normach MW USA.

12. Ogólna charakterystyka mechaniki pękania i jej metod badawczych.

Na podstawie zasady mechaniki pękania bada się odporność na kruche pękanie.

W zależności od sposobu zachowania się materiału na dnie karbu wyróżnione zostały dwa modele mechaniki pękania: liniowo-sprężysta - gdy wokół dna karbu zachowane są liniowo - sprężyste właściwości materiału, ogólnoplastyczna - gdy wokół dna karbu przed rozprzestrzenieniem pęknięcia występuje duże odkształcenie plastyczne.

Charakterystyczną wielkością w linowo - sprężystej mechanice pękania jest tzw. współczynnik intensywności naprężeń KI uważany za miernik odporności materiału na kruche pękanie.

,  - naprężenie działające wokół dna karbu, a - wielkość szczeliny (pęknięcia).

Gdy naprężenie a osiągnie krytyczny poziom (KIc) to szybkość rozprzestrzeniania się pęknięcia gwałtownie wzrośnie. Zakres Klc jest ograniczony warunkiem niewielkich odkształceń plastycznych na dnie karbu, zwłaszcza przy materiałach o niskiej granicy plastyczności (np. stale kadłubowe). Gdy są znaczne odkształcenia plastyczne na dnie karbu to stosuje się kryterium COD, lub całkę Rice'a.

13. Próba Klc

Opracowana na podstawie liniowo - sprężystej mechaniki pękania. Wyznaczona zostaje funkcja temperatury od wartości krytycznych współczynnika intensywności naprężeń Ku. Badania przeprowadza się na próbkach zginanych lub rozciąganych. , a - naprężenie rozciągające u wierzchołka pęknięcia, a - długość pęknięcia. Krytyczny współczynnik intensywności naprężeń Klc jest związany z krytyczną energią rozprzestrzeniania się pęknięcia Glc: dla płaskiego statui naprężenia

Kic = E * G/c, dla płaskiego stanu odkształcenia Klc=(E*Glc)/(l -v2); gdzie E - współczynnik sprężystości wzdłużnej, v - współczynnik Poissona.

Klc i Glc można stosować jako dane materiałowe określające odporność materiału liniowo - sprężystego na rozprzestrzenianie się pęknięć. Techniczne znaczenie współczynnika intensywności naprężeń Kl polega na wyznaczeniu krytycznej wartości Klc, przy której pęknięcie o długości krytycznej ac może się rozprzestrzeniać bez wzrostu obciążenia.

Na dnie karbu robi się karb zmęczeniowy. W czasie badania próbek wielkość rozwarcia karbu w funkcji obciążenia rejestruje się za pomocą specjalnego urządzenia tensometrycznego. Na otrzymanych krzywych: obciążenie - przemieszczenie, nanosi się prostą, której tangens kąta nachylenia jest mniejszy o 5% w przypadku próbek zginanych, a o 4% w przypadku próbek rozciąganych - w stosunku do tangensa kąta nachylenia prostej początkowej O A.. Punkt przecięcia prostej z krzywą obciążenie-przemieszczenia wyznacza krytyczne obciążenie Ps, przy którym początkowa długość pęknięcia zwiększa się o 2%. Jeżeli xj^),25-xs, to otrzymane wyniki nadają się do określenia Klc.

14. Próba COD (c)

Próbę COD opracowano przyjmując założenie, że przy kruchym pękaniu materiałów konstrukcyjnych na dnie karbu powstaje odkształcenie plastyczne, które powoduje przesunięcie dwóch powierzchni naciętego karbu o wartość 8 do chwili zapoczątkowania rozprzestrzeniania się pęknięcia. Wartość rozchylenia karbu zginanej próbki wyznacza się w funkcji temperatury. Jak w Klc na dnie karbu robi się karb zmęczeniowy. Na podstawie zarejestrowanych krzywych obciążenie - przemieszczenie wyznacza się krytyczne wartości przemieszczenia powierzchni karbu Vc. Wyznacza się tu temperaturę przejścia w stan kruchy.

15. CałkaRice'a(J)

Do oceny sprężysto - plastycznego pola u wierzchołka pęknięcia stosuje się całkę Rice'a J energii odkształcenia u wierzchołka pęknięcia. Wyprowadza się ją opierając się na podstawie analiz}' energetycznej procesu pękania. Do tej próby wykorzystuje się minimum 5 próbek o takich samych wymiarach karbu i rejestruje się wykres w układzie współrzędnych obciążenie—przemieszczenie...

16. Podstawowe pojęcia wytrzymałości na zmęczenie.

Zmęczenie to zmiany występujące w metalu pod wpływem cyklicznie zmiennych naprężeń czy odkształceń, ujawniające się przez zmniejszenie jego wytrzymałości, trwałości albo poprzez zniszczenie w wyniku pękania.

  1   2   3

Dodaj dokument na swoim blogu lub stronie

Powiązany:

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconWpływ struktury stopów żelaza na ich właściwości mechaniczne

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconBadania strukturalne metali I stopów

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconWłaściwości metali Do metali należy większość pierwiastków chemicznych oraz powstałe z nich tworzywa metaliczne, tzw stopy

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconStopów metali

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania icon1. Cechy metali I stopów

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconCharakterystyka metali na tle innych pierwiastków. Właściwości metali

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconAnaliza termiczna metali I stopów

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconWłaściwości stopów odlewniczych

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconBadanie mikroskopowe metali Opis metody mikroskopowej badania materiałów oraz przedstawiona na schemacie zasada działania mikroskopu metalograficznego

1. Właściwości mechaniczne metali I stopów oraz ich badania iconObróbka cieplna ma na celu zmianę struktury w stanie stałym co pozwala na uzyskanie określonych własności metali I stopów, Zabieg cieplny

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom