of 24 /24
STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR CURS 2 PROPRIETATILE MATERIALELOR

STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR 2.pdfCare este definitia rezistentei de rupere la tractiune? Dar a rezistentei de curgere tehnica? 4. Care este unitatea de masura a rezistentei mecanice?

  • Author
    others

  • View
    14

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR 2.pdfCare este definitia rezistentei de rupere la tractiune? Dar a...

  • STIINTA SI INGINERIAMATERIALELORCURS 2

    PROPRIETATILE MATERIALELOR

  • Abordare din punctul de vedere al utilizatorului de materiale:

    Proprietati mecanicefizicechimice

    tehnologice

  • PROPRIETATI MECANICE

    • Caracterizează răspunsul unor eşantioane de material cu forme şidimensiuni standardizate (epruvete) la solicitări simple, de natură pur mecanică.

    • Unei proprietăţi mecanice îi este asociată întotdeauna o valoare numerică.

    Clasificarea încercărilor

    A. Dupa tipul solicitarii aplicate Axiala TractiuneCompresiune

    Incovoiere

    Forfecare

    Rasucire

    Presiune de contact

  • PROPRIETATI MECANICE

    B. Dupa modul de aplicare a sarciniiStatica Progresiva

    RegresivaOscilantaConstanta

    Dinamica SocModul / orientare variabila

    C. Dupa temperatura Rece (

  • PROPRIETATI MECANICE

    INCERCAREA LA TRACTIUNE

    Fig.1 Epruveta cu secţiune rotundă pentru încercarea la tracţiune;S0-secţiunea iniţială; Lt-lungimea totală; Lc-lungimea porţiunii calibrate;

    L0-lungimea iniţială între repere (lungimea măsurată pentru calculul extensiei).

  • PROPRIETATI MECANICE

    Rezistenţa mecanică (general): definită prin reacţiunea cu care materialul se poate opune unui efort la care este supus şi se calculează ca raport între forţă şi secţiunea transversală a epruvetei

    [R] = MPa =N/mm2

    S0 > S → R < σ

    SF=s

    0SFR =

  • PROPRIETATI MECANICE

    Curba de tracţiuneforţă - deformaţie

    Curba caracteristică la tracţiune a materialului

  • PROPRIETATI MECANICE

    Zone caracteristice: deformaţie elastică proporţională (O-A) neproporţională (A-B);

    deformaţie plastică curgere (B-C’)ecruisare (C’-D)gâtuire (D-rupere)

    Deformaţia elastică proporţională: legea lui Hooke

    llSEF D´=

    0

    es ´= E

  • PROPRIETATI MECANICE

    Rezistenta

    Rezistenta de rupere la tractiuneRaportul dintre valoarea maxima a fortei pe curba

    caracteristica si sectiunea initiala

    Limita de curgere tehnicaRaportul dintre forta care produce o deformatie

    neproportionala prescrisa (cel mai frecvent 0.2%)si sectiunea initiala

    Performante: metale / compozite > ceramici > polimeri

    0SF

    R mm =

    0

    2.02.0 S

    FR pp =

  • PROPRIETATI MECANICE

    Curba de tracţiuneforţă - deformaţie

    Curba caracteristică la tracţiune a materialului

  • PROPRIETATI MECANICE

    Ductilitatea Capacitatea materialului de a se deforma plastic inainte de rupere(notiuni conexe: plasticitate, maleabilitate); opusul ductilitatii = fragilitate

    Alungirea procentuala dupa rupere Coeficient de gatuire

    Performante: polimeri / metale >> ceramici

    1000

    0 ´-

    =SSS

    Z u [%]1000

    0 ´-

    =lll

    A u [%]

  • PROPRIETATI MECANICETenacitatea

    Capacitatea materialelor de a inmagazina energie fara sa se rupa

    Material tenace: Rezistent + Ductil(presupune inclusiv rezistenta la socuri – rezilienta)

    Tenacitatea la rupere: capacitatea de a rezista la propagarea unei fisuri existente

    Performante: metale / compozite > polimeri >> ceramici

  • PROPRIETATI MECANICE

    Rigiditatea

    Caracterizeaza modul in care se opun materialele deformarii elasticesub actiunea fortelor exterioare

    E = tg α

    Performante: compozite / multimateriale > ceramici / metale >> polimeri

    Polimeri: 0.001 – 4GPaMetale: Pb - 12GPa; oteluri – 210GPa; Al – 80GPa; Ti – 113GPa;Fibre grafit - 290GPa; Fibre sticla – 17-GPa

  • PROPRIETATI MECANICEDuritatea

    Capacitatea materialelor de a se opune patrunderii penetratorilor exteriori

    Cel mai frecvent se masoara static Mohs – minerale (ceramici)Knoop – toate categoriileBrinell (HB), Rockwell(HRB, HRC,...) – metaleVickers – metale, ceramiciShore – polimeri

    Performante: ceramici > metale >> polimeri

  • PROPRIETATI CHIMICE Esential: stabilitatea chimica

    Timp (problema la polimeri)Caldura + alte radiatii (problema la polimeri)Medii agresive (problema la polimeri si metale)

    Metale: coroziune chimica - reactie cu agenti puternic oxidanti

    electrochimica - reactie redox in mediu electrolitic

    metalul care se oxideaza – anod

  • PROPRIETATI CHIMICEAnod: (oxidare)

    Catod: (reducere)

    → M(OH)2 MO

    -+ +® eMM 22

    -- ®++ OHOOHe 2212 22

    ¾¾ ®¾uscare

    MO – pelicula protectoare daca e stabila chimicaderentaimpermeabila

    Exemple: Al, Ti, otel inoxidabil

  • PROPRIETATI CHIMICECauza polarizarii: diferenta de potential de electrod

    Potential „0” de referinta – „electrodul normal de hidrogen” reactia la echilibru, presiunea H = 1 atm.-+ +Û eHH 222

    Metal Au+ Pt2+ Ag+ Cu+ H+ Ni2+ Co2+ Fe2+ Cr3+ Zn2+ Ti3+ Al3+

    Potenţialstandard[V]

    1,692 1,18 0,799 0,521 0 -0,257 -0,28 -0,447 -0,744 -0.76 -1,37 -1.66

    Me1 / Me2 = anod / catod daca V1 < V2 si exista contact electric Me1 - Me2

    → Me1 se corodeaza (daca Me1O nu protejeaza)

  • Metode de prevenire a coroziunii:

    Metode care tin de:

    A. Conditiile exterioareA.1. mediul coroziv

    combinare de factori: temperatura, particule abrazive, tensiuniinhibitori, absorbanti de umiditate (desicanti), etc.

    A.2. cuplurile de materiale in contact (coroziune electrochimica)coroziunea apare la anod (atentie la potentialele de electrod)protectie catodica – anozi de sacrificiu – Zn / otel, etc.

    B. Materialul de protejat

  • Metode de prevenire a coroziunii:B. Materialul de protejat

    B.1 Acoperiri de protectie

    Polimerice: vopsea (grund), straturi polimerice, pulberi

    Metalice: electrodepunere la rece - Ni, Cr. Cd, etc.la cald - Zn

    depunere chimica – Ni

    placare prin presare la cald (cladding) – Al / aliaj Al, Cu / otel, etc.

    metalizare cu pulberi – HVOF, plasma, laser, etc.

    Ceramice: oxizi: Ex. pasivare anodica (eloxare pt. Al)

    portelan (smalt) / fonta, otel, Al, etc.

  • B.2. Utilizarea de aliaje rezistente la coroziune oteluri rezistente la coroziune ( ̴ inoxidabile), Al (ATENTIE cuplu electrochimic!), Ni, Co, Ti, etc.

    Metode de prevenire a coroziunii:B. Materialul de protejat

  • Metode de prevenire a coroziunii:B. Materialul de protejat

    Al / Oţel

  • PROPRIETATI TEHNOLOGICE

    Proprietati generale care caracterizeaza modul in care un material se poate prelucra prin diverse tehnologii

    Exemple: TurnabilitateAschiabilitateDeformabilitateSudabilitate...

  • Intrebari de autoevaluare1. De cate tipuri sunt incercarile mecanice?2. Care este diferenta dintre rezistenta reala si cea conventionala?3. Care este definitia rezistentei de rupere la tractiune? Dar a rezistentei de

    curgere tehnica?4. Care este unitatea de masura a rezistentei mecanice?5. Prin ce difera deformatia elastica proportionala de cea neproportionala?6. Care sunt domeniile de deformare plastica?7. Ce este ductilitatea? Care este opusul acesteia? Ce inseamna casant?8. Definiti tenacitatea si rigiditatea.9. In timpul incercarii la tractiune a unei epruvete cu diametrul calibrat initial

    de 10 mm, forta maxima inregistrata a fost de 3000 daN. Care este rezistenta de rupere la tractiune a materialului epruvetei?

    10. Comentati afirmatiile urmatoare:• Ceramica este fragila dar nu neaparat casanta;• Un otel de scule este casant;• Tenacitatea este rezistenta la socuri a materialului;• Cauciucul este ductil;• Un aliaj tenace este si ductil;• Un aliaj ductil este si tenace.

  • Intrebari de autoevaluare11. Care sunt tipurile de coroziune si prin ce difera ele?12. Care sunt dezavantajele polimerilor din punctul de vedere al stabilitatii chimice?13. O proba de aluminiu si una de cupru intre care se realizeaza un contact electric sunt introduse in apa industriala. Care se va coroda si ce se va obtine la anod? Dar in cazul in care in loc de aluminiu se introduce o proba din argint? 14. In ce mod se pot imbina piese din aluminiu tehnic cu piese din otel?15. In ce moduri se pot proteja la coroziune piesele din otel?16. Comentati rezistenta la coroziune a aluminiului.17. Care este explicatia rezistenteila coroziune a titanului? Dar a otelului inoxidabil?