Politechnika Gdańska
			Wydz. Chemiczny Kier. Inżynieria Materiałowa, sem V
Temat: Badanie udarności metali.
			Wykonała: Kosznik Katarzyna
		Ocena	Podpis

1. Wstęp:

Udarność- to odporność materiału przy uderzeniu.

W praktyce najczęściej stosuje się udarowa próbę zginania na próbkach z karbem, która nosi nazwę próby udarności.

Próby udarności stosuje się w celu stwierdzenia, czy zwiększenie szybkości obciążenia nie przesunie materiału w stan kruchości. Próby udarowe mogą również służyć do kontroli jakości obróbki cieplej i wykrywania wad materiałowych.

2. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wykonanie próby udarności stali i żeliwa.

Do wykonania ćwiczenia stosowane były następujące materiały i urządzenia:

• młot Charpy'ego;

• próbka udarnościowa;

• suwmiarka.

Próba udarności jest próbą dynamiczna, która polega na złamaniu próbki jednym uderzeniem spadającego młota wahadłowego z karbem ( wycięciem o określonym kształcie na środku jednej z bocznych ścian) w środku oraz na pomiarze energii zużytej na złamanie próbki.

Miarą udarności na zginanie jest praca zużyta na złamanie próbki jednorazowym uderzeniem.

Udarnością przyjęto nazywać stosunek pracy do powierzchni przekroju poprzecznego zginanej udarowo próbki.

Gdzie: K- praca zużyta na złamanie próbki (J),

- powierzchnia przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu mierzona przed próbą (cm3).

3. Przygotowanie próbek:

Próbką- nazywa się materiał o określonych kształtach i wymiarach przeznaczony do bezpośredniego wykonania na nim próby, mającej na celu określenie jego własności wytrzymałościowych, technologicznych. Próbką może być gotowy wyrób lub półwyrób ale najczęściej pobiera się odcinki próbne z różnych gotowych wyrobów.

Typowa standardowa próbka powinna mieć wymiary 55×10×10mm z karbem.

Karb to wycięcie w odpowiednim kształcie( kwadratowym, półokrągłym, prostokątnym, trójkątnym ) na jednej z bocznych ścian, w kierunku prostopadłym do osi wzdłużnej próbki.

Udarność z karbem zależna jest od rodzaju próbki. Sposób pobierania odcinków próbnych i wykonywania próbek nie powinien zmieniać własności materiału.

Próbki powinny być obrobione skrawaniem. Dopuszczalne jest także, wycinanie odcinków próbnych za pomocą palnika acetylenowego lub nożyc, ale należy przewidzieć naddatek przeznaczony do obróbki wiórowej. Karb wykonuje się za pomocą frezowania. Należy uważać, by na dnie karbu nie było przebiegających równolegle do jego osi bruzd spowodowanych narzędziem. Przy próbach niezależnych od temperatury ciepłota próbki winna wynosić 23°±5° C.

W celu spiętrzenia naprężeń ,powodujące pęknięcia próbki wykonanej z materiału plastycznego wykonuje się nacięcie karbu.

4. Wykonanie próby:

Próbę udarności przeprowadza się na młotach wahadłowych typu Charpy. Badanie służy do kontroli obróbki cieplnej i określenia wrażliwości stali na przełom kruchy. Wahadło młota w swoim położeniu początkowym posiada maksymalną energię początkową (energia potencjalna). Przy spadku wahadła następuje zamiana energii potencjalnej na energie kinetyczną, która osiąga swe maksimum w momencie pionowego położenia wahadła.

Przed próbą należy zmierzyć z dokładnością do 0,1mm wymiary przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu oraz sprawdzić gotowość młota do próby.

Próbka powinna leżeć prostopadle na podporach i przylegać do podpór w taki sposób, żeby odległość płaszczyzny symetrii karbu od płaszczyzny symetrii podpór nie byłą większa niż 0,5mm. Próbka powinna leżeć na podporach w taki sposób, by ostrze noża wahadła uderzało próbkę po przeciwnej stronie karbu.

5. Ocena wyników próby i rodzaje złomów:

Jeżeli podczas próby próbka nie została złamana, lecz tylko zgięła się i przeszła przez podpory, zużyta energia nie może być traktowana jak wynik udarności. W takim przypadku podaje się energię, przy której próbka nie została złamana.

Wyniki mogą być porównywalne tylko dla próbek o tym samym kształcie, rodzaju karbu i wymiarach.

Na podstawie wyznaczonych wartości K lub KC w różnych temperaturach wyznacza się często temperaturową krzywą przejścia stali w stan kruchy. W zakresie wyższych temperatur udarność stali jest stosunkowo duża i znajduje się w tzw. stanie ciągliwym. W zakresie niskich temperatur udarność jest stosunkowo mała i występuje tzw. stan kruchy. Pomiędzy tymi stanami istnieje stan przejściowy , w którym udarność maleje ze spadkiem temp.

Dodatkowych informacji o własnościach badanego materiału dostarcza także obserwacja wyglądu spękań (złomów) próbek po złamaniu. Rozróżniamy następujące rodzaje złomów:

• Poślizgowy- powierzchnie zniszczenia przecinają granice ziarn. Jest to poprzedzone zazwyczaj przez znaczne odkształcenie plastyczne. Powstaje zawsze ze ściskania,

• Kruchy- zniszczenie następuje bez poprzedzającego odkształcenia plastycznego - zwykle wzdłuż powierzchni ziarn. Zwykle z rozciągania,

• Mieszany- wykazuje cechy złomu poślizgowego i kruchego. Na części złomu występują odkształcenia trwałe, a na pozostałej części występuje przełom kruchy,

• Specyficzny z rozwarstwieniem- wskazuje na duży stopień anizotropowości materiału spowodowany przeróbką plastyczną lub wskazujący na obecność pasm zanieczyszczeń.

Wartość udarności (lub energii złamania) bardzo silnie zależy od geometrii próbki, a zwłaszcza karbu. Stąd udarności nie można uznać za jednoznaczną własność materiałową. Geometrie konstrukcji, w tym ostrość karbów, są zwykle odmienne od próbek, stąd nie możliwe jest bezpośrednie zastosowanie wyników prób udarności do obliczeniowej analizy odporności konstrukcji na kruche pękanie.

6. DOŚWIADCZENIE

Udarność wyznaczyłam ze wzoru:

Zestawienie wyników:

Lp.	Materiał	Rodzaj karbu	Wymiary pod karbem (mm)	So (cm2)	K (J)	KC (J/cm2)
1	stal	półokrągły	8,09×9,96	0,806	215	266,75
2	stal	kwadratowy	7,97×9,99	190	190	238,69
3	stal	prostokątny	8,1×9,92	121	121	150,5
4	stal	trójkątny	7,6×19,9	0,753	130	172,64
5	żeliwo	półokrągły	8,01×10,03	0,803	2	2,49

7. Wnioski:

Jak widać z powyższej tabeli, największą wartości udarności posiada stal z karbem o kształcie półokrągłym.

Podczas pomiaru udarności stali z karbem trójkątnym doszło do całkowitego przełamania, w skutek obecności pasm zanieczyszczeń. Najmniejszą wartości udarności, a zarazem najmniejszą wartość zużytej energii na złamanie posiada żeliwo z karbem półokrągłym. Dzieje się tak, gdyż żeliwo jest materiałem kruchym i nie jest w stanie przenieść obciążeń dynamicznych.

Udarność zależy w dużym stopniu od:

• Rodzaju materiału,

• Kształtu i wymiaru karbu,

• Temperatury.

4

---