WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE MATERIAŁÓW

Właściwości mechaniczne

Określają zdolność materiału do przenoszenia obciążeń

Są przedmiotem znormalizowanych prób

Normy: branżowe, państwowe, międzynarodowe, towarzystw lotniczych, okrętowych itp.

Właściwości

FizyczneChemiczneMechaniczne

Właściwości mechaniczne1. Właściwości mechaniczne określane metodami

badań statycznych: próba rozciągania, ściskania, zginania, skręcania

2. Twardość: statyczne próby twardości, dynamiczne próby twardości, próby zarysowania

3. Właściwości wyznaczane w próbach udarowych: udarność

4. Właściwości wyznaczane na podstawie prób zmęczeniowych: wytrzymałość zmęczeniowa

Metale. Próba rozciągania w temperaturze otoczenia (PN-EN 10002-1)

Próbki do badań

Wykonanie próby

Charakterystyczne wykresy rozciągania metali o wyraźnej (2) i bez wyraźnej granicy plastyczności (1,3,4)

∆L∆L

Właściwości określone w próbie rozciągania:Granica plastyczności Re = Fe/So [N/mm2]Wytrzymałość na rozciąganie Rm = Fm/So [N/mm2]Wydłużenie względne A = 100 x ∆L/Lo [%]Przewężenie Z = ∆S/S0 [%]

Fe – siła obciążająca odpowiadająca wyraźnej granicy plastyczności [N]F0,2 – siła obciążająca wywołująca umowne wydłużenie trwałe wynoszące 0,2 % długości pomiarowej [N]Fm – największa siła obciążająca w czasie próby [N]So - powierzchnia przekroju poprzecznego próbki na długości pomiarowej przed rozerwaniem [mm2], ∆S – zmiana powierzchni przekrojuLo – pierwotna długość pomiarowa próbkiLu – długość pomiarowa próbki po rozerwaniu∆L = Lu – Lo - wydłużenie

Sposoby pomiaru twardości (próby statyczne)

• Brinella• Rockwella• Vickersa• Knoopa• Chruszczowa-Bierkowicza• Grodzińskiego

Metale. Pomiar twardości sposobem Brinella(PN-EN ISO 6506-2 2002)

Zasada pomiaru

Zapis wyniku pomiaru

Np. 200 HB

w wypadku standardowych warunków pomiaru:

średnica kulki 10 mm

siła obciążająca 3000 kG

czas obciążenia 10 s

Metale. Pomiar twardości sposobem Rockwella(PN-EN ISO 6508-1 2002)

Zapis wyniku pomiaru

100 HRB – skala B40 HRC – skala C

Zasada pomiaru

Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa(PN-EN ISO 6507-1 1999)

Zasada pomiaru

Zapis wyniku pomiaru

200 HV0,1

Metale. Próba udarności sposobem Charpy’ego(PN-EN 10045-1)

Próbki do badań

Wykonanie próby

Wykonanie próby

W czasie próby początkowa energia wahadła młota (Kmax =300 J) wychylonego o kąt α, przy jego swobodnym spadku zostaje zużyta na złamanie próbki (K) i na zamianę na energię kinetyczną K1powodującą wychylenie wahadła młota po złamaniu próbki o kąt βK=Kmax – K1 = m•g•R(cosβ-cosα) [J]K – energia złamania próbkim – masa wahadła młota [kg]g – przyśpieszenie ziemskie = 9,82 [m/s2]R – odległość od osi wahadła młota do środka próbki ustawionej na podporach [mm]α – kąt spadania wahadła młota [º]β – kąt wychylenia wahadła młota po złamaniu próbki [º]Udarność wyznacza się jako pracę uderzenia odniesioną do powierzchni początkowej przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu So:

KC=K/ So [J/cm2]KCV – próbka z karbem VKCU – próbka z karbem U

Zmęczenie

Wykresy Wöhlera – graficzne przedstawienie wyników badań serii próbek

Podstawową charakterystyką zmęczeniową metalu jest wytrzymałość na zmęczenie, czyli naprężenie, które nie doprowadza do zniszczenia próbki przy określonej podstawie próby zmęczeniowej NG (umownej liczbie cykli N), np. dla stali, żeliwa, staliwa 107 cykli.

Rysunek - slajd 13: L. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT Gliwice-Warszawa 2002