Właściwości

mechaniczne materiałów

i metody ich badania

Łukasz Makarowski IM 42

Metody wyznaczania
właściwości mechanicznych

1. Obciążenia mechaniczne
2. Próba rozciągania
3. Próba udarności Charpy’ego
4. Próba odporności na pękanie
5. Próba zmęczenia
6. Pomiary twardości
7. Próba pełzania
8. Próba Jominy'ego
9. Badanie ścieralności

1. Obciążenia mechaniczne

2. Próba rozciągania -

podstawowa metoda badań
wytrzymałościowych materiałów
konstrukcyjnych

Wyniki próby rozciągania

Opracowanie wyników próby rozciągania

Zachowanie materiałów podczas
próby rozciągania

Przykłady krzywych rozciągania dla
różnych grup materiałów

Zakresy wartości modułu Younga i
granicy plastyczności

3. Próba udarności Charpy’ego

Udarności - stosunek pracy, jaka została włożona, aby
zniszczyć próbkę, do pola powierzchni przekroju w miejscu
występowania karbu.

U = L / A

Miarą udarności zgodnie z PN jest stosunek energii zużytej
na złamanie próbki za pomocą jednorazowego uderzenia do
pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu:

KC – udarność [J/cm

2

],

K – praca uderzenia [J],
S – pole powierzchni początkowej
przekroju poprzecznego próbki
w miejscu karbu [cm

2

].

KCU 150/5/75

Udarność
wybranych
materiałów

Znormalizowane
wymiary próbek

Wpływ temperatury na udarność
materiałów

Próg kruchości
wyznaczają :
1. praca łamania
2. 50% przełomu

kruchego na
próbkach

4. Próba odporności na kruche
pękanie

Odporność na
kruche pękanie
Zdolność materiału do
stawiania oporu
rozprzestrzenianiu się
pęknięcia przy
obciążeniu
uderzeniowym,
podobnie jak w próbie
udarności.

Zakresy odporności na
pękanie

5. Próba zmęczenia

Zmęczeniem materiału
nazywa się zmiany
występujące w materiale
pod wpływem
okresowo zmiennych
naprężeń lub odkształceń,
które mogą doprowadzić
do zniszczenia
materiału.

6. Próba twardości

Twardość
Twardość materiału mierzy się za pomocą przyrządów
nazywanych twardościomierzami(mikrotwardościomierzami),
skleroskopami lub durometrami stacjonarne jak i przenośne

Przyczyny rozpowszechnienia pomiarów twardości:

• łatwość ustalenia związku między wynikami pomiaru twardości
a wynikami prób innych właściwości

• szybkość, łatwość i dokładność pomiarów w małej objętości
metalu.

Zasada pomiaru twardości:
wgniatanie wgłębnika przez określony czas i przy
określonym obciążeniu, co powoduje
miejscowe odkształcenie trwałe.

Sposoby pomiarów twardości:

• Brinella
• Rockwella
• Vickersa

Metody pomiaru twardości

Metoda Rockwella 

Przebieg pomiaru :
faza 1 - obciążenie wstępne F0, ustawienie czujnika,
faza 2 - obciążenie robocze FO+F1, powstaje trwałe
odkształcenie;
faza 3 - odciążenie do obciążenia wstępnego F0, odczyt
twardości ze skali czujnika w jednostkach HRB

Metoda Brinella

Metoda Vickersa

Pomiar twardości metodą Leeb’a

Porównanie skali
twardości

7. Próba pełzania

Pełzanie

Jest to zjawisko wzrostu wydłużenia z upływem
czasu przy stałej temperaturze i stałym
obciążeniu.

Granica pełzania

jest to wartość stałego obciążenia podzielonego
przez początkowe pole przekroju próbki, które
po upływie określonego czasu działania w danej
stałej temperaturze spowoduje trwałe
wydłużenie próbki o pewną określoną wartość
lub spowoduje pełzanie o określonej szybkości
średniej

Wytrzymałość na pełzanie

jest to wartość stałego obciążenia, podzielonego
przez początkowe pole przekroju, które po
upływie określonego czasu w danej
temperaturze spowoduje zerwanie próbki.

Wpływ
temperatury i
czasu na
krzywe
pełzania

Wyniki próby:
krzywa pełzania

8. Próba Jominy'ego – metoda
określenia hartowności stali

Próba Jominy'ego

9. Badanie ścieralności

Przyrząd do Badania Ścieralności 

Zużyciem ściernym nazywa się odrywanie tworzywa z
dwu stykających i przesuwających się
względem siebie powierzchni, spowodowane
występującymi nierównościami lub obecnością
twardych cząsteczek obcego materiału.

Metoda pomiaru:
Aparat Schoppera
Śruba pociągowa przesuwa uchwyt
próbki z równomierną prędkością
wzdłuż walca tak, aby próbka posuwa
się cały czas po świeżym papierze.
Po przebyciu 40 m drogi tarcia
próbki oczyszcza się z pyłu i
ponownie waży.

Literatura

www.kierunkizamawiane.pwr.wroc.pl/materialy/materialoznawstwo1_b.kuznicka.pdf

www.im.mif.pg.gda.pl/download/materialy_dydaktyczne

/PIM_10_Badania_wlasciwosci_mechanicznych.pdf

http://www.labmat.pw.plock.pl/wytrz/zm.htm

http://www.zsmeie.torun.pl/glowna/temat/mvs/progr/p01/p01.pdf

http://pl.wikipedia.org/wiki/M%C5%82ot_Charpy'ego

http://www.e-spawalnik.pl/?proba-udarnosci,160

http://www.kmimp.agh.edu.pl/pliki/Ceramika.pdf

http://pl.wikipedia.org/wiki/Skala_twardo%C5%9Bci_Rockwella