Ćwiczenie nr 2

Próba udarności

Próba udarności

PN-EN 10045-1

Metale

Próba udarności sposobem

Charpy’ego

Metoda badania

Próba udarności polega na

złamaniu próbki

z karbem w środku,

podpartej na obu końcach,

jednym uderzeniem spadającego

wahadła

młota wahadłowego.

Udarność jest to praca

L

u

[J] zużyta na

udarowe złamanie próbki odniesiona

do pola

S

0

[cm

2

] przekroju

poprzecznego próbki w miejscu karbu

zmierzonego przed próbą

wynikiem próby jest

udarność

KC

w powiązaniu z opisem

rodzaju

przełomu

0

S

L

KC

u



[J/cm

2

]

Udarność materiału określa jego

odporność na działanie obciążeń

udarowych.

Kruchość

- brak odkształceń

plastycznych przed wystąpieniem złomu

(cecha zazwyczaj niekorzystna)

Czynniki wpływające na
kruchość stali:



temperatura



prędkość odkształcenia



stan naprężenia



skład chemiczny



karb



inne

TEMPERATURA

TEMPERATURA

Wykres pracy L

u

w funkcji temperatury T

zużytej na złamanie stalowej próbki

a

– kruchość na zimno

b

– kruchość

niebieskiego

przełomu (ok. 300

o

C)

c

– kruchość

odpuszczania (450-

600

o

C)

T

d

– temperatura

dolnego progu

kruchości

T

g

– temperatura

górnego progu

kruchości

Przykład krzywej kruchości na
zimno stali konstrukcyjnej
zwykłej jakości

0

20

40

60

80

100

-60

-40

-20

0

20

T [

o

C]

K

C

U

[J

/c

m

2

]

PRĘDKOŚĆ OKDSZTAŁCENIA

PRĘDKOŚĆ OKDSZTAŁCENIA

Dla wielu gatunków
stali, szczególnie
niskowęglowych,
obserwuje się

wzrost

kruchości przy
większych prędkościach
odkształceń

.

Wraz ze wzrostem prędkości

odkształcenia

podnosi się

temperatura dolnego progu kruchości,

co zwiększa to prawdopodobieństwo

wystąpienia stanu kruchości w

temperaturze otoczenia.

(wpływ niekorzystny)

 prędkość

odkształcenia

dt

d



c - stała

STAN

STAN

NAPRĘŻEŃ

NAPRĘŻEŃ

Naprężenia rozciągające

, a

zwłaszcza

gnące

w próbce z

karbem, sprzyjają powstaniu
złomu kruchego

(wpływ

niekorzystny)

.

SKŁAD CHEMICZNY

SKŁAD CHEMICZNY

Wzrost zawartości węgla

przesuwa

progi kruchości ku wyższym
temperaturom, a więc zwiększa
prawdopodobieństwo kruchego
pęknięcia

(wpływ niekorzystny)

.

KARB

KARB

Istnienie karbu

zdecydowanie

sprzyja powstaniu pęknięcia

(wpływ niekorzystny)

.

INNE

INNE

CZYNNIKI

CZYNNIKI

dotlenienie i odgazowanie
(uspokojenie) stali



wielkość
ziarna

spawanie



zmniejszenie kruchości – wpływ

korzystny



zwiększenie kruchości – wpływ

niekorzystny



stale
drobnoziarniste



stale gruboziarniste



PRÓBKI DO BADANIA

UDARNOŚCI

a

l

b

próbka
typu

V

próbka
typu

U

l=55

0.6

a=10

0.1

b=10

0.1

7.5

0.1

5

0.05

karb

45

0

R1

R0.25

h=

8

h=8; 7;
5

S

0

=bh

[cm

2

]

pole powierzchni

przekroju

poprzecznego w

miejscu karbu

POMIAR ENERGII L

u

ZUŻYTEJ NA ZŁAMANIE

PRÓBKI

Młot

wahadłowy

Charpy’ego

I – początkowe położenie
wahadła
II – końcowe położenie
wahadła

1 –
podstawa
2 – wahadło
3 – zabierak
4 – próbka
5 – tarcza
6 –
wskazówka

L

u

=E

pI

–

E

pII

cechą charakterystyczną

młota jest maksymalna

energia kinetyczna

wahadła

E

max

Sposób ułożenia

próbki na

podporach młota

(widok z góry)

próbka

podpor

a

podpor

a

nóż

wahadł

a

v

Warunki

pomiaru

temperatura

badania

23

5 °

C

prędkość

uderzenia

v=55.5m/s

symetryczne

ustawienie próbki na

podporach

uderzenie po

przeciwnej stronie

karbu

RODZAJE PRZEŁOMÓW

a)

b

)

c)

przełom poślizgowy

próbka zostaje zgięta, pęknięcie następuje
przy znacznym odkształceniu trwałym (po
przekroczeniu granicy plastyczności)

przełom rozdzielczy (kruchy)

próbka pęka nie wykazując znacznego
odkształcenia trwałego

przełom z rozwarstwieniem

pęknięcie próbki wskazuje na dużą
anizotropowość materiału spowodowaną
przeróbką plastyczną lub na istnienie pasm
zanieczyszczeń w badanym materiale

WYNIKI POMIARU

UDARNOŚCI

Podaje
się:

- energię zużytą na złamanie próbki [J]

lub

- energię zużytą na złamanie próbki

odniesioną do pola przekroju
poprzecznego w miejscu karbu [J/cm

2

]

- opis rodzaju
przełomu

Z powodu dużego zazwyczaj

rozrzutu wartości udarności

pomiary wykonuje się co najmniej

na 3 próbkach i podaje wynik

średni.

Symbol udarności zawiera
informacje o:

- typie badanych próbek (U
lub V)

- maksymalnej energii kinetycznej E

max

[J]

wahadła młota użytego do badań (nie
podaje się dla E

max

=300J)

- głębokości karbu próbek (a-h) [mm] (nie

podaje się dla próbek typu V oraz dla próbek
typu U, jeśli (a-h)=5mm)

- szerokości próbki b [mm] (nie podaje się,
jeśli b=10mm)

KUE

max

/(a-h)/b = x.x [J]

KCUE

max

/(a-h)/b = xxx

[J/cm

2

]

KVE

max

/b = xx [J]

KCVE

max

/b = x.x [J/cm

2

]

wyniki pomiaru

udarności można

porównywać wyłącznie

wtedy, kiedy mają

IDENTYCZNE

SYMBOLE

K O N I E

C