NAPRĘŻENIE–stosunek siły do powierzchni na jaką ta siła działa (sigma σ=F/A [N/mm²=MN/m^2=MPa) nieuporządkowany w przestrzeniach międzywęzłowych sieci metalu rozpuszczalnika GRANICA SPRĘŻYSTOŚCI–naprę.,po przekroczeniu którego, powstają nieznaczne(rzędu 0,001-0,03%)trwałe odksz. GRANICA PLASTYCZNOŚCI–naprężenie, przy którym zachodzi płynięcie materiału, czyli wzrost wydłużenia przy stałym działaniu obciążenia (Re=Fe/S₀, Fe-siła obciążająca próbkę w gr. Plas.) UMOWNA GRANICA PLASTYCZNOŚCInaprę., które wywołuje trwałe odkształcenie 0,2% długości pomiarowej. Wyznaczamy ją dla materiałów, które charakteryzują się dużą wytrzymałością a nie odznaczają się dużą plast. (R_0,2=F_0,2/S₀ [MPa])WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIEstos. największej siły rozciągającej uzyskanej w czasie próby rozciągania do pierwotnego przekroju poprzecznego tej próbki (R_m=F_m/S₀) WYDŁUŻENIEprzyrost długości próbki odniesiony do długości wyjściowej próbki, wyrażony w procentach (A=Δl/l₀ *100%; Materiały o wysokiej plastyczności – wydłużenie powyżej 20%, materiały o niskiej plastyczności – wydłużenie osiąga do 2-3%) PRZEWĘŻENIEzmniejszenie przek. próbki odmierzone do przekroju wyjściowego próbki wyrażone w % (Z=ΔS/S₀ *100%); Materiały o małej zdolności do odksz. Plast. kruche, cechuje przewężenie od 0-10% natomiast cechą materiałów ciągliwych jest przewężenie rzędu 80-90% UDARNOŚĆmateriały, które w praktyce zostaną poddane dział. sił dynam. winny cech. się dużą udarnością. Pomiar polega na zmierz pracy jaką należy wykonać przy złamaniu próbki mater. W celu zlokalizowania pęknięcia na przekroju próbki wykonuje się karb sięgający do 20% grubości próbki(karb musi być w kształcie litery U lub V). KCV - jeżeli karb ma kształt litery V; KCU – jeżeli karb ma kształt litery U. Wyniki próby udarności podaje się po przeliczeniu pracy na jednostkę powierzchni łamanego materiału [J/cm^2]. Dla stand. próbek podaje się tylko pracę w [J]. Bardzo ciągliwe materiały chara. się udarnością 300J/cm^2 natomiast kruche 10J/cm^2. Udarność zmniejsza się w tem. niskich i dla wielu stali temp. przejścia w stan kruchy wynoszą od -20 do -10 stopni C co jest powodem licznych awarii urządzeń na mrozie; KarbU – próba Mesnegera; KarbV – próba Charpy’ego; Obie próby nie są porównywalne

TWARDOŚĆopór jaki stawia mater. podczas wciskania w niego innego materiału; Skala Mohsa –od 1 do 10(twardy); Metody: 1) Metoda Brinella w badany elem. wciskamy zahartowaną kulkę. Pomiar twardości polega na pomiarze średnicy wgłębienia. Paramatery twardości w metodzie Brinella oznaczamy HB. Kulka, która wciskamy ma średnice od 1 do 10mm, natomiast siły wciskania wynoszą od 30000N do 300N. Metoda ta służy do badania mater. miękkich. HB=0,204F/πD(D-pierw(D^2 – d^2) D-średnica kulki, d- średnica odcisku, F-siła ; im mniejszy odcisk tym większa twardość 2. Metoda Vickersa twardość w skali Vickersa oznacza się HV(skala o zakresie od 80 do 700); polega na wciskaniu diamen. ostrosłupa o podstawie kwadra. i kącie rozwarcia między ramionami 136°. Wciskamy z siłami od 50 do 1000N lub 0,02 do 2N. Mniejsze siły stosujemy do badania warstw. Twardość obliczamy ze wzoru: HV=0,189F/d^2 . Metoda stosowana do materiałów twardych i bardzo twardych. 3. Metoda Rockwella wciskamy diamen. stożek o kącie wierzchoł. 120° i prom. zaokrąglenia 0,2mm. Wynik odczytujemy w skali HRC. Metoda jest łatwa w użyciu, bo do odczytu stosujemy przyrządy, które same odczytują głębokość i określają twardość. Metoda ma dodatkową zaletę, mianowicie nie jest niszcząca, pozostawia jedynie małą skazę na badanym materiale. Metoda stosowana do badania twardych materiałów.

MODUŁ SPRĘŹYSTOŚCI Prawo Hooke’a podstawowe prawo rządzące sprężystością ciał. Jest to prawo doświadczalne podane przez Hooke’a już w roku 1675 i obowiązuje dla małych odkształceń. Prawo to mówi, ze stosunek naprężenia do związanego z nim odkształcenia jest wielkością stała dla danego materiału Є=Δl/l₀ (Є-względny przyrost długości – zdefiniowany jako stosunek przyrostu długości do długości pierwotnej) Prawo Hooke’a przy wydłużeniach wyraża się wzorem: σ=E* Δl/l₀ = E*Є, czyli E=σ/Є, gdzie σ-naprężenie, Є-względny przyrost długości, E-moduł sprężystości przy wydłużeniach zwany modułem Young’a. Jednostką modułu sprężystości jest Pascal[Pa], dla ułatwienia wyniki podajemy w GPa, natomiast gdy względny przyrost długości podany jest w mm to wynik podajemy w MPa

MATERIAŁY POLIKRYSTALICZNEmetale techniczne i ich stopy mają strukturę polikrystaliczną tzn. składają się z dużej liczby kryształów zwanych ziarnami. Pojedyncze ziarna również nie mają idealnej budowy krystalicznej, lecz zawierają defekty punktowe, liniowe i powierzchniowe. Większość substancji występujących w przyrodzie ma charakter polikryształu, gdyż do wytworzenia monokryształu potrzebne są szczególne warunki. MATERIAŁY AMORFICZNEbezpostaciowe, odznaczają się chaotycznym, nieuporządkowanym, pozbawionym symetrii rozkładem przestrzennym cząstek materii. Cechuje je zmiana stanu skupienia(ciało stałe -> ciecz) przebiegająca przy ciągłej zmianie temperatury tj. bez wyraźnego zakresu temperaturowego przy obecności tylko jednej fazy oraz ciągłymi zmianami właściwości fizycznych. W budowie ciała amorficzne są zbliżone do cieczy, a nie do ciał stałych mimo, ze są ciałami stałymi. MATERIAŁY NANOKRYSTALICZNEto polikryształy o bardzo małych ziarnach, których wielkość w jednym kierunku nie przekracza 100nm. Zbudowane są z takich samych atomów jak ich mikrokrystaliczne lub monokrystaliczne odpowiedniki. Ze względu na duże rozdrobnienie ziaren w monokryształach spotykamy się z dużą wytrzymałością. STRUKTURAjest to sposób uporządkowania - większość metali, w tym prawie wszystkie, które mają zastosowanie najszersze w technice, krystalizuje w dwóch układach krystalograficznych: regularnym i heksagonalnym. Układ krystalograficzny, regularny – prymitywny, nie ma znaczenia, ponieważ w tej postaci występuje tylko 1 pierwiastek - polon ; Wyróżniamy także przestrzennie centrowane i ściennie centrowane oraz postać heksagonalną. FAZA - jest to jednorodna część układu oddzielona od innych jego części(faz) powierzchnią rozdziału, czyli granicą fazy, po przekroczeniu której właściwości fizyczne czy też struktura zmieniają się w sposób nieciągły

WADY STRU. KRYS. MATER. a) PUNKTOWE: * WAKANCJA - jest defektem powstałym w wyniku nieobsadzenia węzła sieci przez atom. Wskutek tego sąsiednie atomy przesuwają się w kierunku pustego miejsca, co wywołuje zniekształcenie sieci i wytwarza pole naprężeń rozciągające. * ATOM MIĘDZYWĘZŁOWY - jest to defekt, który polega na tym, że w sieci zbudowanej z identycznych atomów lub o zbliżonych średnicach jeden z atomów osnowy znajduje się między węzłami sieci (patrz rys.) Powoduje to przemieszczenie sąsiednich atomów z położeń równowagi na zewnątrz, wywołując pole naprężeń ściskających (a więc przeciwnie niż w przypadku wakancji). b)LINIOWE DYSLOKACJE: * DYSLOKACJA KRAWĘDZIOWA - krawędź półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej pomiędzy nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. Powoduje odkształcenie postaciowe i objętościowe. W zależności od położenia płaszczyzny krawędzi – dyslokacja dodatnia – gdy półpłaszczyzna leży przed płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┴; dyslokacja ujemna – gdy półpłaszczyzna leży pod płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┬. c) WADY POWIERZCHNIOWE – są to błędy ułożenia i granice międzyziarnowe i międzyfazowe; Dyslokacje mogą się przemieszczać przez poślizg albo wspinanie. Poślizg zachodzi w płaszczyźnie poślizgu, w kierunku wektora Burgersa i powoduje przesunięcie części kryształu względem drugiej cząstki . Poślizg zostaje zatrzymany np. na granicy bądź na przecięciu z inną linią dyslokacji. Wypinanie – wyrażane najczęściej wzrostem temperatury albo naprężeniem normalnym, ma charakter wolnego ruchu dyfuzyjnego. ROZTWÓR STAŁY - stanowi jednorodną fazę o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej o własnościach typowo metalicznych. Metal, którego atomy występują w sieci w przewadze, jest rozpuszczalnikiem. Drugi składnik jest nazywany pierwiastkiem rozpuszczonym. ROZTWÓR STAŁY MIĘDZYWĘZŁOWY - jest to taki roztwór stały, którego atomy pierwiastka rozpuszczonego są ułożone w sposób nieuporządkowany w przestrzeniach międzywęzłowych sieci metalu rozpuszczalnika. ROZTWÓR STAŁY RÓŻNOWĘZŁOWY - atomy metalu rozpuszczonego zajmują przypadkowo dowolne węzły w sieci krystalicznej metalu rozpuszczalnika

UKŁAD Fe-Cementyt: FAZY: 1) FERRYT – jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie α. Oznaczamy go symbolem α. Graniczna zawartość węgla w ferrycie w stanie równowagi w temp 20°C wynosi 0,008% i wzrasta w temperaturze 723°C do 0,02%. Natomiast w ferrycie wysokotemperaturowym może zawierać w temperaturze 1493°C do 0,1% C. Właściwości fizyczne i mechaniczne ferrytu są zbliżone do właściwości żelaza.; 2) AUSTENIT – jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie γ i oznaczamy literą γ(gamma). Graniczna zawartość węgla w austenicie w temperaturze 1147°C wynosi 2,11%. W stopach żelaznych z węglem w stanie równowagi austenit występuje jedynie w temperaturach wyższych od 723°C. Faza miękka i plastyczna. 3) CEMENTYT – węglik żelaza, jest fazą między metaliczną o złożonej strukturze krystalizującej o układzie rombowym. Stosunek liczby atomów żelaza do atomów węgla wynosi 3:1 (Fe₃C) co odpowiada wagowej zawartości węgla 6,67%. W temperaturze do 210°C cementyt jest ferromagnetycznym powyżej tej temperatury jest paramagnetyczny . Gęstość cementytu wynosi 6,7 g/cm^3. Jest on fazą bardzo twardą (HB ok. 800) i kruchą. STRUKTURY: PERLIT – jest eutektoidalną mieszaniną dwóch faz: ferrytu i cementytu zawierająca 0,8% węgla i tworząca się w temperaturze 723°C zgodnie z przemianą γ=α+Fe₃C. Dla ścisłości należy dodać, że przy ochładzaniu perlitu od temp 723°C do temp otoczenia. Swoją nazwę zawdzięcza perlistemu odcieniowi jaki posiada wypolerowany przekrój tej mieszaniny. Ma budowę ziarnistą. Złożony z płytek ferrytu i cementytu ułożonych na przemian. Stosunek grubości płytek ferrytu do płytek cementytu wynosi 7:1; LADEBURYT – jest eutektyką o zawartości 4,3% C tworząca się z roztworu ciekłego α_c w temperaturze 1147°C zgodnie z przemianą: α_c ->(γ+Fe₃C). W temp powstania ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną dwóch faz austenitu(zawierającego 2,06% C) i cementytu. LADEBURYT PRZEMIENIONY – w temp 723°C austenit przemienia się w perlit i przy dolnym obniżeniu temperatury z ferrytu zawartego w perlicie wydziela się niewielka ilość cementytu trzeciorzędowego. W związku z tym, że poniżej temp 723°C ledeburyt stanowi już mieszaninę perlitu i cementytu, struktura ta nosi nazwę ledeburytu przemienionego.