Właściwości mechaniczne materiałów
" moduł sprężystości,
" granica plastyczności,
" wytrzymałość,
" twardość,
" odporność na pękanie,
" wytrzymałość zmęczeniowa,
" odporność na pełzanie
Moduł sprężystości, granica plastyczności, granica wytrzymałości, wydłużenie
Nachylenie określa
moduł Younga E
Rm
Re
Odkształcenie plastyczne �f
przy zerwaniu
Moduły sprężystości
Z prawa Hooke a :
� = E �, �- moduł Younga
G H" 3/8 E
� = G ł, G - moduł ścinania
K H" E
p = � ", K - moduł ściśliwości
Wartości modułów
diament 1000
sprężystości wynikają z:
ceramika 300-600
wolfram 400
" rodzaju wiązań chemicznych
stale 200
(sztywności wiązań)
miedz
150
tytan 100
" gęstości wiązań
aluminium 70
ołów 15
Polimery 0,01-7
pianki polimerowe 0,001-0,01
kompozyty
2
Moduł Younga [ GN/m ]
Wyraz
na granica plastyczności Re= F/A0 - naprężenie rozciągające
powodujące wzrost wydłużenia przy ustalonej (lub pomniejszonej) sile
rozciągającej.
Umowna granica plastyczności R0,1 - naprężenie powodujące trwałe
odkształcenie o wartości 0,1% (lub 0,2%)
Granica wytrzymałości Rm - maksymalne naprężenie uzyskane w
próbie wytrzymałościowej.
Wydłużenie względne A = [( L - L0)/L0] 100%
Materiał Re [MN/m2] Rm[MN/m2] A[%]
Diament - 50000 0
Ceramiki - 4000-10000 0
Stale, stopy niklu 200-2000 400-2000 2-60
Stopy miedzi 60-950 250-1000 1-55
Polimery 1-100 1-120 -
Metody badań właściwości wytrzymałościowych
Statyczne próby wytrzymałościowe:
" rozciągania
" ściskania
" zginania
Badania twardości
Próby udarności
Próby zmęczeniowe
Próby pełzania
Badania technologiczne
Twardość jest to odporność na odkształcenia powierzchni, pod wpływem zewnętrznego nacisku.
Badanie twardości określa (w przybliżeniu) granicę wytrzymałości materiału:
Rm[ MPa] = 3,4 HB
Badania twardości:
- metoda Brinella
polegają na wciskaniu wgłębnika w
- metoda Vickersa
badany materiał do spowodowania
- metoda Knoopa
trwałych odkształceń
- metoda Rockwella
- metoda Shore a
(wysokość odskoku kulki stalowej spadającej z określonej
wysokości na powierzchnię badanej próbki)
- mikrotwardość:
twardość mierzona metodą Vickersa, lub Knoopa przy
obciążeniach nie większych niż 2N
Metoda Brinella ( PN-91/H-04350)
wgłębnik: kulka stalowa o promieniu 1; 2; 2,5; 5; 10mm
siła obciążająca [N]
HB =
powierzchnia odcisku [mm2]
Siła obciążająca dobierana wg normy w zależności od rodzaju materiału i wielkości kulki
Stosuje się głównie do odbioru materiałów hutniczych
Metoda Vickersa (PN-91/H-04360)
wgłębnik: piramida diamentowa
siła obciążająca [N] F
= 0,189
HV =
d2
powierzchnia boczna odcisku [mm2]
d - średnia arytmetyczna przekątnych odcisku
Metoda:
" uniwersalna,
" pozostawia mały odcisk,
" dokładna
" pracochłonna
Metoda Rockwella(PN-91/H-04355)
wgłębnik: stożek diamentowy, lub kulka stalowa
Metoda polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał wgłębnika i pomiarze
trwałego przyrostu głębokości odcisku po odciążeniu.
Metoda Rockwella jest
najczęściej używana w
przemyśle (szybkość pomiaru)
Twardość Rockwella podaje się jako liczby niemianowane z oznaczeniem metody i skali
np;
skala C: HRC = 100 - h/0,002 stożek diamentowy o kącie 120o
do stali ulepszonych cieplnie i żeliw
skala B: HRB = 130 - h/0,002 kulka stalowa d=1,588mm
do metali nieżelaznych i stali nie ulepszonych cieplnie
Porównanie twardości otrzymywanych różnymi metodami określają odpowiednie tablice