background image

Wydział IMiIP 
Rok studiów 2 
Semestr: czwarty 
Przedmiot: Badanie własno

ś

ci mechanicznych materiałów 

Wykładowca: prof. dr hab. in

ż

. Marek Blicharski 

 
Autor opracowania: dr in

ż

. Magdalena Rozmus 

 
 

Ć

wiczenie nr 3 

Temat: Próba rozci

ą

gania i umocnienie: dyslokacyjne, 

roztworowe i przez rozdrobnienie ziarna  
 

Czas przewidywany na wykonanie 

ć

wiczenia: 2

30

 godz. zegarowe 

 

Cel 

ć

wiczenia  

  Zapoznanie si

ę

 ze sposobem przeprowadzania statycznej próby rozci

ą

gania 

  Praktyczne  przeprowadzenie  próby  rozci

ą

gania  na  próbkach  wskazanych 

przez prowadz

ą

cego 

  Wyznaczenie  na  podstawie  statycznej  próby  rozci

ą

gania 

wielko

ś

ci 

wytrzymało

ś

ciowych  (wytrzymało

ść

  na  rozci

ą

ganie,  granica  plastyczno

ś

ci)  i 

plastycznych materiału (przew

ęż

enie i wydłu

ż

enie) 

  Omówienie rodzajów umocnienia materiałów 

 
Wiadomo

ś

ci wymagane do zaliczenia: 

Przed  przyst

ą

pieniem  do  wykonania 

ć

wiczenia  nale

ż

y  zna

ć

  poj

ę

cia:  napr

ęż

enia, 

odkształcenia,  umie

ć

  narysowa

ć

  i  omówi

ć

  wykres  zale

ż

no

ś

ci  napr

ęż

enie  – 

odkształcenie  dla  ró

ż

nych  materiałów,  wiedzie

ć

  jakie  parametry  okre

ś

lane  s

ą

  w 

statycznej  próbie  rozci

ą

gania,  wiedzie

ć

  jakie  rodzaje  próbek  stosowane  s

ą

  w 

próbie rozci

ą

gania, umie

ć

 omówi

ć

 rodzaje umocnienia. 

 

Wykonanie 

ć

wiczenia 

1.  Korzystaj

ą

c z norm oraz instrukcji obsługi zapozna

ć

 si

ę

 z obsług

ą

 i zasad

ą

 

działania maszyny wytrzymało

ś

ciowej. 

2.  Zaplanowanie eksperymentu. Przeprowadzenie próby rozci

ą

gania próbek z 

miedzi i mosi

ą

dzu. 

3. 

Wyznaczenie granicy plastyczno

ś

ci, wytrzymało

ś

ci na rozci

ą

ganie, wydłu

ż

enia 

i przew

ęż

enia badanych materiałów.

 

 

Literatura: 

[1] M. Blicharski: Wst

ę

p do in

ż

ynierii materiałowej. WNT Warszawa 2003 

[2] M. Blicharski: Odkształcanie i p

ę

kanie. UWNT Kraków 2002 

[3] PN-EN 10002-1:2004 
[4] Instrukcja merytoryczna dost

ę

pna u prowadz

ą

cego 

ć

wiczenie

 

 
 
 

background image

S t r o n a

 | 

 

Przedmiot: Badanie własno

ś

ci mechanicznych materiałów 

Wykładowca: prof. dr hab. in

ż

. Marek Blicharski 

Autor opracowania: dr in

ż

. Magdalena Rozmus 

 

Ć

wiczenie nr 3 

Temat: Statyczna próba rozci

ą

gania i umocnienie: 

dyslokacyjne, roztworowe i przez rozdrobnienie ziarna 

 

Ogólna charakterystyka statycznej próby rozci

ą

gania (PN-EN 

10002-1:2004) 

Podstawow

ą

  metod

ą

  bada

ń

  własno

ś

ci  mechanicznych  metali  jest  statyczna 

próba rozci

ą

gania, która umo

ż

liwia okre

ś

lenie własno

ś

ci wytrzymało

ś

ciowych i 

plastycznych  badanych  materiałów.  Próba  polega  na  powolnym  rozci

ą

ganiu 

odpowiednio  przygotowanej  próbki  zamocowanej  w  szcz

ę

kach  maszyny 

wytrzymało

ś

ciowej. Sprz

ę

t słu

żą

cy do przeprowadzenia próby rozci

ą

gania jest 

standardowy  we  wszystkich  laboratoriach  wytrzymało

ś

ciowych.  Ka

ż

da 

maszyna  wytrzymało

ś

ciowa  jest  wyposa

ż

ona  w  dynamometr  pozwalaj

ą

cy  na 

odczyt siły działaj

ą

cej na próbk

ę

, oraz rejestrator, który pozwala na rejestracj

ę

 

zmiany  długo

ś

ci 

l  cz

ęś

ci  pomiarowej  próbki  l

0

  i  warto

ś

ci  statycznie 

przykładanego  obci

ąż

enia  F.  Taki  wykres  dla  materiału  plastycznego  (np. 

aluminium) przedstawiono schematycznie na rys. 1. 

 

 

Rys. 1. Zale

ż

no

ść

 obci

ąż

enia od wydłu

ż

enia dla metali plastycznych, np. 

aluminium  

background image

S t r o n a

 | 

 

Dla  lepszego  scharakteryzowania  materiału  normalizuje  si

ę

  wykres  próby 

rozci

ą

gania  ze  wzgl

ę

du  na  wymiary  próbki.  Normalizacja  polega  na  tym, 

ż

obci

ąż

enie F zast

ę

puje si

ę

 napr

ęż

eniem nominalnym 

σ

0

S

F

n

=

σ

 

gdzie S

0

 – pole przekroju poprzecznego próbki w stanie wyj

ś

ciowym w 

obszarze pomiarowym. 

Wydłu

ż

enie 

zast

ę

puje si

ę

 natomiast odkształceniem nominalnym (

ε

n

0

l

l

n

=

ε

 

gdzie l

0

 – długo

ść

 pomiarowa próbki w stanie wyj

ś

ciowym. 

Wielko

ś

ci S

0

 i l

s

ą

 stałymi, wobec tego kształt krzywej zale

ż

no

ś

ci 

σ

od 

ε

jest 

zbli

ż

ony  do  kształtu  krzywej  zale

ż

no

ś

ci  obci

ąż

enia  od  wydłu

ż

enia.  Wykresy 

zale

ż

no

ś

ci 

σ

n   

ε

n

  pozwalaj

ą

  jednak  na  porównywanie  danych  dla  próbek 

maj

ą

cych  ró

ż

ne  (chocia

ż

  znormalizowane)  S

0

  i  l

0

,  a

 

zatem  na  okre

ś

lenie 

własno

ś

ci materiału. 

Pole przekroju poprzecznego próbki maleje ze wzrostem odkształcenia, zatem 
napr

ęż

enie rzeczywiste 

σ

działaj

ą

ce w próbce odkształcaj

ą

cej si

ę

 jest wi

ę

ksze 

ni

ż

  napr

ęż

enie  nominalne 

σ

n

,  a

 

ż

nica  mi

ę

dzy  tymi  napr

ęż

eniami

 

ro

ś

nie  ze 

wzrostem odkształcenia próbki.  

Pocz

ą

tkowo  obci

ąż

ana  próbka  odkształca  si

ę

  spr

ęż

y

ś

cie  i  zwykle  po 

niewielkim  przyro

ś

cie  długo

ś

ci  zaczyna  si

ę

  odkształca

ć

  plastycznie  (trwale). 

Oznacza to, 

ż

e je

ż

eli obci

ąż

enie zostanie usuni

ę

te, to próbka jest dłu

ż

sza, ni

ż

 

była  przed  rozpocz

ę

ciem  próby,  tzn.  zaszło  w  niej  odkształcenie  plastyczne 

(rys. 2). 

background image

S t r o n a

 | 

 

 

Rys.  2.  W  próbce,  w  której  zaszło  odkształcenie  plastyczne  po  zdj

ę

ciu  

obci

ąż

enia nast

ę

puje jedynie zanik odkształcenia spr

ęż

ystego 

 

Dalsze  zwi

ę

kszanie  obci

ąż

enia  powoduje  stopniowe  wydłu

ż

anie  si

ę

  próbki. 

Jednocze

ś

nie  próbka  staje  si

ę

  cie

ń

sza,  gdy

ż

  zmiany  obj

ę

to

ś

ci  podczas 

odkształcania plastycznego materiałów litych s

ą

 bardzo małe. Do wyst

ą

pienia 

obci

ąż

enia  maksymalnego  próbka  odkształca  si

ę

  równomiernie  na  całej 

długo

ś

ci  pomiarowej,  natomiast  przy  obci

ąż

eniu  maksymalnym  na  próbce 

zaczyna si

ę

 tworzy

ć

 przew

ęż

enie

 

nazywane zwykle szyjk

ą

 (rys. 3). Nast

ę

pnie 

próbka  odkształca  si

ę

  jedynie  w  obszarze  szyjki,  dlatego  szybko  maleje 

przekrój próbki w miejscu przew

ęż

enia i maleje siła a

ż

 do zerwania próbki. 

 

 

Rys. 3. Typowa krzywa rozci

ą

gania dla metali. Do punktu M próbka odkształca 

si

ę

  równomiernie.  Od  punktu  M  do  punktu  P,  w  którym  nast

ę

puje  zerwanie  

próbki, próbka odkształca si

ę

 jedynie w szyjce 

background image

S t r o n a

 | 

 

Parametry okre

ś

lane w próbie rozci

ą

gania 

Parametry okre

ś

lane w próbie rozci

ą

gania przedstawiono na rys. 4.  

 

Rys. 4. Wielko

ś

ci okre

ś

lane z próby rozci

ą

gania: R

0,05

R

0,2

R

m

A; Nale

żą

 do 

nich: 

- umowna granica spr

ęż

ysto

ś

ci R

0,05 

0

05

,

0

05

,

0

S

F

R

=

 

gdzie: F

0,05 

– siła powoduj

ą

ca wydłu

ż

enie trwałe 0,05%, 

 

S

0

 – przekrój pocz

ą

tkowy próbki; 

Granica  spr

ęż

ysto

ś

ci  –  najwi

ę

ksze  napr

ęż

enie  nominalne,  do  osi

ą

gni

ę

cia 

którego  nast

ę

puje  jedynie  odkształcenie  spr

ęż

yste;  najwy

ż

szy  punkt  na 

krzywej  rozci

ą

gania,  od  którego  po  usuni

ę

ciu  obci

ąż

enia  materiał  wraca  do 

pierwotnych  wymiarów.  Umowna  granica  spr

ęż

ysto

ś

ci  jest  równa  napr

ęż

eniu 

rozci

ą

gaj

ą

cemu  odpowiadaj

ą

cemu  działaniu  siły  rozci

ą

gaj

ą

cej  wywołuj

ą

cej  w 

próbce wydłu

ż

enie trwałe wynosz

ą

ce 0,05%. 

 

umowna granica plastyczno

ś

ci R

0,2 

0

2

,

0

2

,

0

S

F

R

=

 

gdzie: F

0,2 

– siła powoduj

ą

ca wydłu

ż

enie trwałe 0,2%; 

 

background image

S t r o n a

 | 

 

Granica  plastyczno

ś

ci  R

e

  -  najwi

ę

ksze  napr

ęż

enie  nominalne  w  próbie 

rozci

ą

gania,  do  osi

ą

gni

ę

cia  którego  materiał  jedynie  nieznacznie  odkształca 

si

ę

 trwale (plastycznie). Wyró

ż

nia si

ę

 umown

ą

 granic

ę

 plastyczno

ś

ci, która jest 

równa napr

ęż

eniu nominalnemu odpowiadaj

ą

cemu działaniu siły rozci

ą

gaj

ą

cej 

wywołuj

ą

cej  w  próbce  odkształcenie  trwałe  wynosz

ą

ce  0,2%  (R

0,2

)  oraz  –  w 

przypadku  materiałów  charakteryzuj

ą

cych  si

ę

  spadkiem  napr

ęż

e

ń

  po 

rozpocz

ę

ciu  odkształcenia  trwałego  –  górn

ą

  i  doln

ą

  granic

ę

  plastyczno

ś

ci. 

Górna  granica  plastyczno

ś

ci  (R

eH

)  jest  wyra

ż

ona  przez  maksymalne 

napr

ęż

enie nominalne poprzedzaj

ą

ce zmniejszenie napr

ęż

e

ń

, natomiast dolna 

granica  plastyczno

ś

ci  (R

eL

)  –  przez  napr

ęż

enie  nominalne  w  zakresie 

zmniejszenia napr

ęż

e

ń

 

- wytrzymało

ść

 

na rozci

ą

ganie R

m

  

0

S

F

R

m

m

=

 

gdzie: F

m

 – siła maksymalna; 

 

S

0

 – przekrój pocz

ą

tkowy próbki; 

 

- wydłu

ż

enie procentowe po rozerwaniu 

%

100

0

0

l

l

l

A

u

=

 

gdzie: l

– długo

ść

 pomiarowa po rozerwaniu. 

 

Z próby mo

ż

na równie

ż

 okre

ś

li

ć

 

przew

ęż

enie procentowe Z

 

%

100

0

0

S

S

S

Z

u

=

 

gdzie: S

– pole najmniejszego przekroju próbki po rozerwaniu. 

 

background image

S t r o n a

 | 

 

Umowna  granica  plastyczno

ś

ci  i  wytrzymało

ść

 

na  rozci

ą

ganie  s

ą

  miarami 

wytrzymało

ś

ci  materiału,  natomiast  wydłu

ż

enie  i  przew

ęż

enie  s

ą

  miarami 

ci

ą

gliwo

ś

ci (plastyczno

ś

ci)

 

Krzywe rozci

ą

gania ró

ż

ni

ą

 si

ę

 znacznie zale

ż

nie od rodzaju materiału (rys. 5), 

stanu  w  jakim  znajduje  si

ę

  materiał  (rys.  6)  oraz  temperatury  (rys.  7).  W 

przypadku materiałów kruchych, takich jak szkło i ceramika, zniszczenie próbki 
nast

ę

puje przed rozpocz

ę

ciem odkształcenia plastycznego,  wobec czego R

e

 i 

R

m

 s

ą

 dla tych materiałów takie same. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys.  5.  Zale

ż

no

ść

  napr

ęż

enia  od  odkształcenia  dla:  a)  mosi

ą

dzu  (metal 

ci

ą

gliwy); b) 

ż

eliwa szarego (metal kruchy); c) polimeru termoplastycznego 

 

b) 

a) 

background image

S t r o n a

 | 

 

 

Rys. 6. Wpływ mikrostruktury (obróbki cieplnej) stali niestopowej zawieraj

ą

cej 

0,4% C na zale

ż

no

ść

 napr

ęż

enia od odkształcenia 

 

 

Rys. 7. Wpływ temperatury na zale

ż

no

ść

 napr

ęż

enia od odkształcenia dla 

ż

elaza 

 

Tworzenie si

ę

 szyjki 

Je

ż

eli  napr

ęż

enie  w  próbie  rozci

ą

ganej  osi

ą

gnie  warto

ść

  krytyczn

ą

,  to 

rozpoczyna  si

ę

  odkształcenie  plastyczne  w  najsłabszym  przekroju  próbki. 

Odkształcenie powoduje zmniejszenie lokalne przekroju poprzecznego próbki, 
zatem  napr

ęż

enie  rzeczywiste  jest  w  tym  przekroju  wi

ę

ksze  ni

ż

  w  innych 

przekrojach  próbki.  Nale

ż

ałoby  oczekiwa

ć

ż

e  próbka  b

ę

dzie  si

ę

  odkształcała 

w  obszarze  o  najwi

ę

kszym  napr

ęż

eniu.  Jednak  tak  zachowuje  si

ę

  materiał 

idealnie plastyczny (nie umacniaj

ą

cy si

ę

 podczas odkształcania). W przypadku 

background image

S t r o n a

 | 

 

innych 

materiałów 

odkształcenie 

plastyczne 

powoduje 

umocnienie 

odkształceniowe,  czyni

ą

c  materiał  mniej  skłonny  do  odkształcania.  Dlatego, 

aby  było  mo

ż

liwe  dalsze  odkształcanie  materiału  w  innym  najsłabszym 

miejscu  próbki,  konieczny  jest  wzrost  napr

ęż

e

ń

.  Poniewa

ż

  równie

ż

  w  tym 

miejscu  materiał  si

ę

  umacnia,  to  aby  odkształcenie  mogło  by

ć

  kontynuowane 

konieczny  jest  ci

ą

gły  wzrost  napr

ęż

enia.  Takie  zachowanie  powoduje, 

ż

zmniejszanie  si

ę

  przekroju  poprzecznego  próbki  na  całej  długo

ś

ci  jest 

makroskopowo  jednorodne.  Przy  pewnej  warto

ś

ci  odkształcenia  zostaje 

jednak  osi

ą

gni

ę

ty  stan,  w  którym  umocnienie  odkształceniowe  jest  mniejsze, 

ni

ż

  osłabienie  spowodowane  zmniejszaniem  przekroju  poprzecznego  i 

wówczas  rozpoczyna  si

ę

  tworzenie  na  próbce    przew

ęż

enia  nazywanego 

zwykle szyjk

ą

 oraz nast

ę

puje zmniejszanie si

ę

 obci

ąż

enia. Próbka rozci

ą

gana 

po  przekroczeniu  obci

ąż

enia  maksymalnego  umacnia  si

ę

  dalej  jednak,  to 

umocnienie  nie  kompensuje  osłabienia  spowodowanego  zmniejszeniem 
przekroju poprzecznego. 

Wzrost  napr

ęż

e

ń

  w  zakresie  odkształcenia  plastycznego  jest  rezultatem 

wzrostu g

ę

sto

ś

ci dyslokacji i jest nazywany umocnieniem odkształceniowym.  

 

Umocnienie 

Kryształy czystych metali maj

ą

 pewn

ą

 wytrzymało

ś

 wewn

ę

trzn

ą

 spowodowan

ą

 

tym, 

ż

e podczas po

ś

lizgowego ruchu dyslokacji nast

ę

puje zrywanie i ponowne 

tworzenie  wi

ą

za

ń

  mi

ę

dzyatomowych.  Bardzo  du

ż

e  opory  własne  struktury 

krystalicznej  na  jednostk

ę

  długo

ś

ci  linii  dyslokacji  wyst

ę

puj

ą

  w  przypadku 

wi

ą

za

ń

  kowalencyjnych.  Z  tej  przyczyny,  oraz  ze  wzgl

ę

du  na  struktur

ę

 

krystaliczn

ą

materiały 

ceramiczne 

charakteryzuj

ą

 

si

ę

 

bardzo 

du

żą

 

wytrzymało

ś

ci

ą

,  natomiast  metale  s

ą

  mi

ę

kkie,  gdy

ż

  opory  własne  struktury 

krystalicznej dla ruchu dyslokacji s

ą

 w nich niewielkie. Wytrzymało

ść

 materiału 

krystalicznego 

mo

ż

na 

zwi

ę

kszy

ć

 

(spowodowa

ć

 

umocnienie) 

przez 

wytworzenie  w  nim  przeszkód  dla  ruchu  dyslokacji.  Wytworzenie  takich 
przeszkód  jest  szczególnie  wa

ż

ne  w  przypadku  metali,  gdy

ż

  w  metalach 

dyslokacje mog

ą

 si

ę

 łatwo przemieszcza

ć

Ze  wzgl

ę

dy  na  wymiary  wyró

ż

nia  si

ę

  cztery  rodzaje  przeszkód  dla  ruchu 

dyslokacji

1.  zerowymiarowe – atomy domieszki w roztworze, 

2.  jednowymiarowe – dyslokacje, 

background image

S t r o n a

 | 

 

3.  dwuwymiarowe – granice ziarn,  

4.  trójwymiarowe – cz

ą

stki innej fazy. 

Opieraj

ą

c  si

ę

  na  istniej

ą

cych  przeszkodach  w  ruchu  dyslokacji  wyró

ż

nia  si

ę

 

nast

ę

puj

ą

ce rodzaje (mechanizmy) umocnienia

- roztworowe (przez tworzenie roztworu), 

- dyslokacyjne (odkształceniowe), 

- wydzieleniowe lub cz

ą

stkami fazy dyspersyjnej, 

- przez rozdrobnienie ziarna. 

 

 

 

Umocnienie roztworowe 

Dyslokacje  oddziałuj

ą

  z  atomami  rozpuszczonymi,  gdy

ż

  wokół  obu  defektów 

wyst

ę

puj

ą

  pola  odkształce

ń

  spr

ęż

ystych.  Je

ż

eli  pola  odkształce

ń

  s

ą

  tego 

samego  znaku,  to  defekty  odpychaj

ą

  si

ę

,  natomiast  je

ż

eli  maj

ą

  znaki 

przeciwne,  to  przyci

ą

gaj

ą

  si

ę

.  Oba  typy  oddziaływa

ń

  zmniejszaj

ą

  ruchliwo

ść

 

dyslokacji.  Je

ż

eli  ruchliwo

ść

  dyslokacji  w  ciele  stałym  jest  ograniczona  przez 

wprowadzenie  atomów  rozpuszczonych,  to  uzyskane  umocnienie  jest 
nazywane  umocnieniem  roztworowym  (przez  tworzenie  roztworu)  a  stop 
roztworem

Dobrym  przykładem  umocnienia  roztworowego  jest  dodatek  cynku  do  miedzi. 
W  tym  przypadku  wi

ę

ksze  atomy  cynku  wytwarzaj

ą

  napr

ęż

enia  w  strukturze 

krystalicznej  miedzi.  Napr

ęż

enia  te  oddziałuj

ą

  z  polem  napr

ęż

e

ń

  dyslokacji, 

dlatego  ich  po

ś

lizg  jest  trudniejszy.  Efekt  oddziaływania  ro

ś

nie  ze  wzrostem 

ż

nicy  w 

ś

rednicach  atomów  osnowy  i  domieszki.  W  roztworze  stałym  o 

st

ęż

eniu  c  odległo

ść

  mi

ę

dzy  atomami  domieszki  w  płaszczy

ź

nie  po

ś

lizgu  jest 

proporcjonalna  do  c

-1/2

.  Przyrost  granicy  plastyczno

ś

ci 

σ

spowodowany 

domieszk

ą

 w roztworze mo

ż

na zapisa

ć

 w postaci: 

σ

 ~ c

1/2

 

Wpływ  zawarto

ś

ci  Zn  na  własno

ś

ci  mosi

ą

dzu  (stopu  miedzi  z  cynkiem) 

przedstawiono  na  rys.  9.  Zwykle  ze  wzrostem  wytrzymało

ś

ci  wydłu

ż

enie 

maleje.  Wpływ  cynku  na  własno

ś

ci  mosi

ą

dzu  jest  pod  tym  wzgl

ę

dem 

wyj

ą

tkowy,  gdy

ż

  ze  wzrostem  jego  zawarto

ś

ci  ro

ś

nie  wytrzymało

ść

  i 

wydłu

ż

enie mosi

ą

dzu. 

background image

S t r o n a

 | 10 

 

 

 

Rys.9.  Wpływ  zawarto

ś

ci  cynku  w  stopach  miedzi  z  cynkiem  na:  a) 

wytrzymało

ść

 na rozci

ą

ganie; b) wydłu

ż

enie 

 

Umocnienie dyslokacyjne (odkształceniowe) 

Odkształcenie  plastyczne  materiałów  krystalicznych  jest  zwykle  realizowane 
dzi

ę

ki przemieszczaniu si

ę

 dyslokacji. W strukturach krystalicznych metali jest 

wiele systemów po

ś

lizgu. Dyslokacje z przecinaj

ą

cych si

ę

 płaszczyzn po

ś

lizgu 

przeszkadzaj

ą

  sobie  wzajemnie  w  ruchu  po

ś

lizgowym,  co  prowadzi  do  ich 

spi

ę

trzenia  i  gromadzenia  si

ę

.  Rezultatem  jest  umocnienie  odkształceniowe. 

W procesie walcowania cienkich blach jest ono niewygodne, gdy

ż

 prowadzi do 

szybkiej utraty plastyczno

ś

ci przez blach

ę

 oraz do znacznego wzrostu energii 

wymaganej  do  walcowania.  W  celu  przywrócenia  plastyczno

ś

ci  nale

ż

zatrzyma

ć

  proces  walcowania  i  blach

ę

  wy

ż

arzy

ć

  (nagrza

ć

  w  celu  usuni

ę

cia 

zmagazynowanych podczas walcowania dyslokacji). Umocnienie dyslokacyjne 
jest bardzo cz

ę

sto po

żą

dane, gdy

ż

 stanowi wa

ż

n

ą

 metod

ę

 umocnienia metali. 

Zale

ż

no

ść

 

mi

ę

dzy 

umocnieniem 

odkształceniowym 

odkształceniem 

przedstawiono  na  rys.  10.  Przyrost  granicy  plastyczno

ś

ci 

σ

d

  jest 

proporcjonalny do pierwiastka kwadratowego z g

ę

sto

ś

ci dyslokacji (

ρ

)

 

  

σ

β

Gb

ρ

 

gdzie 

β

 – stała 

 

G – moduł spr

ęż

ysto

ś

ci postaciowej 

Wpływ  g

ę

sto

ś

ci  dyslokacji  na  granic

ę

  plastyczno

ś

ci 

ż

elaza  przedstawiono  na 

rys. 11. Zale

ż

no

ść

 mi

ę

dzy umocnieniem odkształceniowym i odkształceniem w 

background image

S t r o n a

 | 11 

 

temperaturze  otoczenia  dla  stali  niestopowej  zawieraj

ą

cej  0,4%  C,  miedzi  i 

mosi

ą

dzu przedstawiono na rys. 12. 

 

 

Rys. 10. Zale

ż

no

ść

 napr

ęż

e

ń

 płyni

ę

cia plastycznego 

σ

 od wielko

ś

ci 

odkształcenia 

ε

 

 

Rys. 11. Wpływ g

ę

sto

ś

ci dyslokacji 

ρ

 na granic

ę

 plastyczno

ś

ci 

ż

elaza 

α

 

 

background image

S t r o n a

 | 12 

 

 

Rys. 12. Wpływ warto

ś

ci odkształcenia stali, mosi

ą

dzu i miedzi na: a) granice 

plastyczno

ś

ci, b) wydłu

ż

enie 

 

 

 

Umocnienie przez rozdrobnienie ziarna 

W  wielu  badaniach  stwierdzono  odwrotnie  proporcjonaln

ą

  zale

ż

no

ść

  granicy 

plastyczno

ś

ci R

e 

od pierwiastka kwadratowego z wielko

ś

ci ziarna materiału d  

R

e

 = 

σ

p 

k

p

d

-1/2 

gdzie: 

σ

p 

– napr

ęż

enie, przy którym materiał z bardzo du

ż

ym ziarnem zaczyna 

si

ę

 odkształca

ć

 plastycznie; 

 

k

p

 – współczynnik zale

ż

ny od oporno

ś

ci granic ziarn przy ruchu 

dyslokacji. 

Równanie to jest nazywane zale

ż

no

ś

ci

ą

 Halla-Petcha. 

 

 

 

 

background image

S t r o n a

 | 13