Laboratorium nr 2

Badania wytrzymałościowe stali

3.1 W oparciu o normę PN-EN/10002 opracować procedurę badania statycznej próby rozciągania stali (dane dotyczące maszyny rozciągającej, kształt i wymiary próbki przed i po badaniu , prędkość badania, temperaturę).

Sporządzić protokół z próby, w której należy określić:

- gatunek stali z której jest wykonana próbka ( na podstawie Rm i R_{e min})

- wydłużenie badanej stali, narysować doświadczalnie wykres σ

Prędkość rozciągania. Jeżeli w normie wyrobu nie ustalono inaczej, prędkość rozciągania w zależności od rodzaju materiału powinna odpowiadać niżej podanym wymaganiom. Specjalnie, dla cynku prędkość odkształcania powinna wynosić (12,5+5)%/min.

Górna granica plastyczności (R_eH). W zakresie odkształceń sprężystych, aż do górnej granicy plastyczności, prędkość przemieszczania się trawersy maszyny (maszyna - zrywarka ZD 50 ; agregat pompowy ; szczęki dźwignowe), powinna być możliwie stała i mieścić się w granicach odpowiadających szybkości przyrostu naprężenia próbki podanych w tabeli poniżej.

Szybkość przyrostu naprężenia
Moduł sprężystości materiału N/mm^2	Szybkość przyrostu naprężenia N/mm^2*s^-1
		Min.	Max.
<150000	2	10
>150000	6	30

Kształt próbki.

Próbki powinny być zamocowane w odpowiednich uchwytach, na przykład w klinowych, we wkładkach gwintowanych, w pierścieniach dwudzielnych. Mocowanie próbki powinno zapewnić osiowe działanie siły. Szczególnie jest to ważne podczas badania materiałów kruchych lub przy wyznaczaniu naprężeń granicznych lub granicy plastyczności.

Dane:

a_o=8,1 mm

b_o=29.8 mm

l_o=180 mm długość po badaniu l₁=241 mm

F_e=64 kN

F_m=90 kN

S_o=a_o*b_o S_o=8,1*29,8=241,38 mm²

R_emin=F_e/S_o=64kN/0.00024138m²=265,56 MPa

R_m=F_m/S_o=90kN/0.00024138m²=372,86 MPa

Na podstawie normy PN-90/B-03200 tablica 2 określam rodzaj stali jako St4V

Wydłużalność:

Wykres zależności σ  

3.2 W oparciu o normę PN-EN/10045 opracować procedurę udarności stali metodą Charpy`ego (dane charakterystyczne młota, kształt i wymiary próbki, rodzaj karbu, temperatura próby).Sporządzić protokół z próby, w którym należy określić udarność stali. Dokonać oceny wyglądu przełomu i określić sposób zniszczenia.

Próba polega na złamaniu jednym uderzeniem spadającego młota wahadłowego, próbki z karbem w środku i podpartej obydwoma końcami. Energia zużyta na złamanie próbki wyrażona w dżulach, jest miarą udarności badanego materiału.

Próbka standardowa powinna mieć długość 55mm i przekrój poprzeczny kwadratowy o bokach 10mm. W połowie długości powinien znajdować się karb. Rozróżnia się dwa rodzaje karbów.

1. karb w kształcie litery V o kącie 45^o, głębokości 2mm i promieniu zaokrągleniu jego dna 2mm,

2. karb w kształcie litery U lub w kształcie otworu do klucza; o głębokości 5mm i promieniu zaokrągleniu jego dna 1mm,

Siła do złamania próbki: schemat młota Charpy`ego

P=14,2kGm

Udarność: 180 J

Masa młota m=30 kg

Wygląd przełomu:

Schemat dla próby Charpy`ego

4.1. Na podstawie normy PN-91/H-04350 opracować procedurę badania twardości stali metodą Brinella (charakterystyka urządzenia, wielkość stosowanego obciążenia i czas jego przyłożenia, sposób pomiaru przekątnych odcisku).

Sporządzić protokół badania, w którym należy określić twardość badanej stali.

Powierzchnia badanej próbki lub przedmiotu w miejscu pomiaru twardości powinna być płaska i gładka, oczyszczona ze zgorzeliny itp. Temperatura pomiaru. Badanie przeprowadza się w temp. 20+-15^oC, temperatura próby rozjemczej powinna wynosić 23+-5^oC.

Kulkę należy obciążać równomiernie bez wstrząsów do żądanej siły w ciągu 2-8s, licząc od chwili zetknięcia kulki z próbką.

Średnicę odcisku należy mierzyć w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach

Dane:

D=10mm d=4.5mm t=10s P=30kN

Ocena twardości badanej stali:

1,79 GN/m²

4.2. Opracować procedurę twardości stali sposobem Poldiego (dane o urządzeniu, charakterystyka sztabki wzorcowej, sposób pomiaru średnic odcisków). Sporządzić protokół badania, w którym należy określić twardość, porównać ją z wynikami uzyskanymi dla zadania 4.1

Urządzenie Poldiego do określenia twardości składa się ze sztabki wzorcowej i kulki o średnicy 10mm.

Średnicę odcisku należy mierzyć w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach i do obliczeń bierzemy wartość średnią z dwóch odczytów.

Dane:

D=10 mm d₁=2,6 mm d₂=3,0 mm d₃=3,2 d_śr=2.93 mm d_0śr=2.7 mm

Twardość próbki wzorcowej HB_w=1.003HB

Ocena twardości badanej stali:

HB=k*HB_w

---