MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE  METALE
metale - materiały, które
w stanie stałym
charakteryzujÄ… siÄ™
następującymi
właściwościami:
" dobre przewodnictwo
ciepła i elektryczności,
" połysk,
" plastyczność,
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE  METALE
Właściwości te
wynikajÄ… z wiÄ…zania
metalicznego
występującego
pomiędzy atomami
tworzÄ…cymi metal i
budowy
krystalicznej.
DzielÄ… siÄ™ na:
" żelazne
" nieżelazne
(kolorowe).
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
 STOPY METALI
stop metali  tworzywo o właściwościach
metalicznych, w którego strukturze metal jest osnową,
a poza nim występuje co najmniej jeden dodatkowy
składnik - dodatkiem stopowym wprowadzany w celu
poprawienia właściwości materiału; otrzymuje się
najczęściej przez stapianie składników w stanie ciekłym
i odlewanie, po którym  w czasie chłodzenia i
dodatkowych zabiegów obróbki cieplnej  powstaje
struktura decydująca o właściwościach; inne metody
otrzymywania to; spiekanie, elektroliza, nasycanie
dyfuzyjne w stanie stałym.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE - POLIMERY
polimery  tworzywa wielkoczÄ…steczkowe, dzielÄ… siÄ™ na:
" naturalne - nazywane biopolimerami otrzymuje siÄ™ poprzez
obróbkę i częściową modyfikacje surowców naturalnych
" sztuczne powstają w wyniku łączenia najczęściej
wiÄ…zaniami kowalencyjnymi wielu identycznych niewielkich
ugrupowań atomów, zwanych monomerami
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE - CERAMIKA
ceramika  nieorganiczne zwiÄ…zki metali z
tlenem, azotem, węglem, borem i innymi
pierwiastkami. Atomy są połączone wiązaniem
jonowym i kowalencyjnym. Po zaformowaniu
materiały ceramiczne wygrzewane są w
wysokich temperaturach.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE -
KOMPOZYTY
kompozyty  są połączeniem dwóch lub
więcej odrębnych nie rozpuszczających się w
sobie faz, z których każda odpowiada innemu
podstawowemu materiałowi inżynierskiemu
zapewniającymi lepszy zespół własności i cech
strukturalnych, od właściwych dla każdego z
materiałów składowych oddzielnie. Materiały
kompozytowe znajdujÄ… zastosowanie m. in. w
sprzęci kosmicznym , samolotach,
samochodach, Å‚odziach, jachtach.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
Żaden proces konstruowania nie może przebiegać prawidłowo
bez informacji o zastosowanym materiale konstrukcyjnym i
jego właściwościach.
Właściwy dobór materiałów konstrukcyjnych musi
uwzględniać warunki:
" ekonomiczne  kształtowane przez stan gospodarki i
zasoby surowcowe,
" technologiczne  zależą od poziomu przemysłu i
poziomu danego zakładu
" eksploatacyjne  zależą od obciążenia, temperatury,
prędkości itp.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
Najczęściej analizowane są właściwości:
" właściwości mechaniczne - sprężystość, twardość,
udarność, odporność na kruche pękanie, zależność
naprężenie odkształcenie-plastyczność
" właściwości reologiczne  odporność na zużycie,
pełzanie
" własności zmęczeniowe  wytrzymałość zmęczeniowa
niskocyklowa i wysokocyklowa, wrażliwość na działanie
karbu
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
" właściwości fizyczne  rozszerzalność cieplna,
przewodnictwo cieplne i elektryczne, ciepło właściwe
" odporność na korozję
" wrażliwość na promieniowanie
" właściwości technologiczne  skrawalność, tłoczność,
spawalność, lejność.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
Należy pamiętać, że:
" wiele materiałów konstrukcyjnych wykazuje znaczną
niejednorodność lub anizotropię. Powoduje to
losowość zmian właściwości podczas eksploatacji i z
tego powodu dobiera się je z uwzględnieniem rachunku
prawdopodobieństwa
" właściwości materiałów ulegają zmianom w trakcie
procesu ich obróbki (mechanicznej, cieplnej, cieplno-
chemicznej, plastycznej itp.)
" zmiana właściwości może nastąpić także podczas
eksploatacji konstrukcji
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE
Wybór materiału jest ważnym elementem w procesie
konstruowania, wymaga dużej wiedzy. Zły dobór materiału
może doprowadzić do niepowodzeń w sztuce inżynierskiej.
Podstawowym z
ródłem doboru materiałów konstrukcyjnych
są normy materiałowe.
Uzupełnieniem informacji znajdujących się w normach są
różnego rodzaju materiały i broszury wydawane przez
instytuty naukowe i producentów tych materiałów.
MATERIAA
Y KONSTRUKCYJNE 
WA
AÅšCIWOÅšCI MECHANICZNE
własności mechaniczne  cechy związane z
wytrzymałością materiału na działanie różnego rodzaju
sił zewnętrznych, są kryterialnymi wielkościami w
doborze materiałów.
Właściwości mechaniczne dzielimy:
" własności technologiczne  decydują o przydatności
materiałów do określonej obróbki
" własności wytrzymałościowe  do wyznaczania,
których niezbędna jest znajomość siły lub momentu sił,
jako jednej z wielkości mierzonych podczas badania
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
właściwości technologiczne  cechy materiału
charakteryzujące jego zachowanie w czasie procesów
produkcyjnych, zaliczamy do nich:
" właściwości odlewnicze
" skrawalność
" ścieralność
" właściwości plastyczne
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 ODLEWNICZE
właściwości odlewnicze  podstawowymi własnościami
charakteryzującymi przydatność metalu lub stopu do celów
odlewniczych jest lejność, czyli zdolność do wypełniania
form, następnie skurcz metalu podczas stygnięcia oraz
jednorodność- składu chemicznego w całej masie odlewu.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 ODLEWNICZE
lejność  zależna jest od płynności materiału w
temperaturze zalewania formy i decyduje nie tylko o
łatwości wypełniania formy, lecz ma również wpływ na
makrostrukturÄ™ odlewu.
Metale i stopy odznaczające się gęstopłynnością w
temperaturze odlewania dają często odlewy porowate, gdyż
wydzielajÄ…ce siÄ™ gazy, nie mogÄ…c znalez
ć ujścia, tworzą w
nich pęcherze.
Miarą lejności jest odległość, na jaką płynie ciekły metal w
znormalizowanej formie ustawionej poziomo i majÄ…cej
kształt pręta lub spirali.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 ODLEWNICZE
skurcz metalu  podczas odlewania ma wpływ na
powstawanie w gotowym przedmiocie naprężeń mogących
spowodować jego pęknięcia lub odkształcenia. Z tego
powodu należy w odlewnictwie stosować stopy wykazujące
małe zmiany objętości podczas krzepnięcia i chłodzenia.
jednorodność składu  ma również istotny wpływ na
własności odlewu. Z tego powodu do celów odlewniczych
nadają się szczególnie stopy o małej różnicy temperatury
początku i końca krzepnięcia, gdyż wówczas segregacja
składników nie jest zbyt duża
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 SKRAWALNOŚĆ
skrawalność  podatność materiału do obróbki skrawaniem
Skrawalność materiału określają trwałość ostrza, opór
skrawania, gładkość powierzchni, obrabianej oraz postać
wióra.
Za główne kryterium skrawalności przyjmuje się trwałość
ostrza narzędzia skrawającego określoną jako funkcję
prędkości skrawania przy określonych parametrach
skrawania.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 SKRAWALNOŚĆ
Dobra skrawalność najczęściej występuje w materiałach,
które nie odznaczają się dobrymi własnościami
mechanicznymi.
Stal wykazująca dobrą skrawalność ma niewielką
wytrzymałość na rozciąganie oraz odznacza się kruchością,
powodowaną zawartością siarki i fosforu w stali.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 ŚCIERALNOŚĆ
ścieralność  określa podatność materiału do zużywania się
wskutek tarcia ślizgowego.
Miarą ścieralności jest zmniejszenie masy badanej próbki
spowodowane tarciem twardej tarczy o badany materiał.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
własności plastyczne  ocenę ich przeprowadza się na
podstawie prób mających wykazać podatność materiału do
odkształceń trwałych, niezbędnych do nadania właściwych
kształtów produktom, przy czym głównie wymienić należy:
" próbę zginania
" próbę nawijania drutu
" próbę kucia
" próbę tłoczności
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
próba zginania  przeprowadza się na prętach o
przekrojach kołowym, kwadratowym lub prostokątnym.
Polega ona na powolnym zginaniu próbki wokół pręta.
Miarą plastyczności jest
wartość kąta, o jaki
próbkę można zgiąć bez
spowodowania pęknięcia.
Materiały bardzo plastyczne
poddaje się próbie wielokrotnego zginania. Miarą
plastyczności jest liczba określonych przegięć wykonanych
do chwili pojawienia się pierwszych pęknięć.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
próba nawijania drutu  stosuje się do drutów o średnicach
mniejszych od 6 mm.
Określa ona własności plastyczne
drutu oraz pozwala na wykrycie
niejednorodności materiału.
Ponadto umożliwia w przypadku
drutów maliowanych określenie
w warunkach próby trwałości nałożonej powłoki.
Próba polega na nawinięciu drutu na trzpień o określonej
średnicy. Sposób nawinięcia, liczbę zwojów oraz średnicę
trzpienia określa norma.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
próba kucia  można ją
wykonać zależnie od
potrzeby jako próbę:
" spęczania
" rozklepywania
" próbę rozbijania
Miarą plastyczności jest w
próbie kucia stopień
odkształcenia uzyskany do
chwili pojawienia siÄ™
pęknięć materiału.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
próba tłoczności  do badania tłoczności cienkich blach i
taśm stosuje się metodę Erichsena.
Polega ona na powolnym
wtłaczaniu kulisto
zakończonego tłocznika
stalowego lub kulki w próbkę
z blachy umocowanej w odpowiednio
ukształtowanej matrycy.
Miarą tłoczności w próbie metodą Erichsena jest głębokość
wgłębienia do chwili wystąpienia w nim pęknięcia.
WA
AÅšCIWOÅšCI TECHNOLOGICZNE
 WA
AÅšCIWOÅšCI PLASTYCZNE
próba zgrzewalności i spawalności:
" zgrzewanie  polega na łączeniu pod naciskiem części metalowych
nagrzanych do odpowiedniej temperatury.
" spajanie  polega na łączeniu pod naciskiem części metalowych
w temperaturze otoczenia, w tym wypadku wymagany jest znacznie
większy nacisk oraz staranniejsze oczyszczenie powierzchni niż w
przypadku zgrzewania
Połączenia zgrzewane i spajane poddaje się próbom
wytrzymałościowym, a miarą zgrzewalności i spajalności jest
wytrzymałość powstałego złącza.
Jeżeli połączenie pracuje w obwodzie elektrycznym, to poprawność
jego wykonania określa przewodność złącza.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
W statycznej próbie
rozciÄ…gania znormalizowanÄ…
próbkę wykonaną z badanego
materiału o stałym przekroju
So poddaje się działaniu sił
rozciÄ…gajÄ…cych F skierowanych
wzdłuż osi pręta.
Wówczas w dowolnym
przekroju prostopadłym do
kierunku działania siły
powstaną naprężenia
rozciągające o (sigma), których
wartość oblicza się wg wzoru:
´= F/So [N/mm2]
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
Naprężenia powodują wydłużenie
wzglÄ™dne materiaÅ‚u o wielkość µ
(epsilon) :
µ = "L / L0
gdzie: "L  przyrost długości próbki,
Lo  długość pomiarowa próbki.
W poczÄ…tkowym okresie rozciÄ…gania
przy znacznym wzroście wartości siły
obserwuje siÄ™ nieznaczny przyrost
długości próbki.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
Powstające pod wpływem działania siły rozciągającej
odkształcenia mają charakter sprężysty.
Jeżeli jednak siła wzrośnie ponad pewną wartość, to
pojawią się odkształcenia trwałe.
Oznacza to, że została przekroczona granica sprężystości i
że w materiale powstały nie tylko odkształcenia sprężyste,
lecz również i odkształcenia plastyczne.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
Granica sprężystości Rsp
określa teoretycznie
największa wartość
naprężenia, przy której
nie występuje jeszcze
odkształcenie trwałe
Rsp = Fsp / So [N/mm2]
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
Wyznaczenie w praktyce granicy sprężystości jest bardzo trudne. Z
tego powodu w celu określenia naprężeń powodujących
odkształcenia trwałe można posługiwać się tzw. umowną granicą
plastyczności, wyznaczoną przy odkształceniu trwałym wynoszącym
0,2% z wzoru
R0,2 = F0.2/ S0 [N/mm3]
Przewężenie określa stosunek różnicy powierzchni przekroju
początkowego próbki So i powierzchni Su do przekroju
poczÄ…tkowego So
Z= S0-SU/S 0" 100%
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ROCI
GANIE
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ŚCISKANIE
Badania wytrzymałości na ściskanie przeprowadza się głównie na
materiałach kruchych, np. na żeliwie.
Próbka w kształcie walca lub sześcianu poddana jest działaniu sił w
kierunku prostopadłym do przekroju poprzecznego.
Po przekroczeniu pewnego obciążenia próbka ulega zniszczeniu.
Obciążenie to odniesione do jednostki powierzchni,. nazywane
wytrzymałością na ściskanie, wyraża się zależnością
Rc = Fc/So N/mm2
gdzie: Fc najmniejsza wartość siły powodująca zniszczenie materiału,
SO  powierzchnia początkowego poprzecznego przekroju próbki.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ŚCISKANIE
Kształt próbki wpływa na wartość
wytrzymałości i z tego powodu próbę
ściskania przeprowadza się na
próbkach, których kształt i rozmiary
określają normy.
Najczęściej do badania wytrzymałości
na ściskanie stosuje się próbki
walcowe, których wysokość jest dwa i
pół raza większa od średnicy próbki.
Z badań wynika, że próbki wyższe
wykazują mniejszą wytrzymałość na
ściskanie niż próbki, niższe.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA ŚCISKANIE
Wiąże się to ze zjawiskiem występowania w pobliżu
podstaw próbki, oprócz naprężeń normalnych 
naprężeń stycznych obejmujących obszary stożkowe nie
odkształcające się jeszcze przy obciążeniach
powodujących odkształcenia części, w których
występują wyłącznie naprężenia normalne.
W niskich próbkach obszary stożkowe wspierają się na
sobie i z tego powodu ich działanie jest w pewnym
sensie hamowane.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
Pełzanie  wydłużanie
materiału w podwyższonej
temperaturze pod
niezmiennym obciążeniem w
miarę upływy czasu.
Stosunek wydłużenia do czasu
jego powstawania nazywamy
prędkością pełzania. Jest
umowna granicą wytrzymałości
na rozciÄ…ganie wyznaczonÄ… w
stałej temperaturze przy
określonej prędkości pełzania.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
Wytrzymałość na
pełzanie metali i
stopów zależy w
pewnym stopniu od
szybkości narastania
obciążenia.
Z doświadczeń
wynika, że
wytrzymałość jest
tym większa, im
dłuższe jest działanie
siły.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
Zerwanie materiału w podwyższonej temperaturze może
nastąpić nawet wówczas, gdy naprężenia w materiale są
mniejsze od naprężeń określonych jako wytrzymałość na
rozciÄ…ganie w takiej samej temperaturze.
Podczas długotrwałego działania siły materiał pod jej
wpływem bardzo wolno ulega wydłużeniu. Jest to pełzanie
prowadzące zazwyczaj do pęknięcia materiału po dłuższym
czasie.
Przebieg zjawiska pełzania podczas rozciągania można
przedstawić w postaci zależności wydłużenia od czasu przy
stałym naprężeniu rozciągającym oraz w stałej
temperaturze.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
Odcinek AB odpowiada początkowemu okresowi pełzania,
podczas którego następuje stosunkowo znaczne
odkształcenie próbki w krótkim czasie.
Odcinek BC przedstawia
dalszy okres pełzania
odznaczajÄ…cy siÄ™ powolnym
i równomiernym odkształceniem
trwałym.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
Odcinek CD odpowiada ostatniemu okresowi pełzania, w
którym obserwuje się ciągły, coraz to szybszy przyrost
wydłużenia, prowadzący w końcu do zerwania próbki.
Zachowanie się w podwyższonej temperaturze materiału
pod obciążeniem charakteryzuje wytrzymałość trwała
określona jako naprężenie powodujące w danej
temperaturze zerwanie próbki po upływie określonego
czasu.
Wartość tego naprężenia oznacza się symbolem R, a w
indeksie podaje się czas, po upływie, którego nastąpiło
zerwanie próbki, i temperaturę, w której przeprowadzono
badania.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ NA PEA
ZANIE
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
Jeżeli na materiał działają siły zmieniające swą wartość
okresowo w czasie, to mogą w nim powstać pęknięcia,
chociaż naprężenia określone w stosunku do początkowego
przekroju próbki nie osiągnęły nigdy wartości, które przy
stałym obciążeniu mogłyby spowodować zniszczenie
materiału.
Pęknięcia są zazwyczaj spowodowane w mniejszym lub w
większym stopniu działaniem karbu.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
Zjawisko karbu powstaje w
konstrukcjach, w których występują
ostre pęknięcia lub wycięcia.
Płaska próbka mająca po bokach
wcięcia poddana próbie rozciągania,
wykazuje nierównomierny rozkład
naprężeń w najmniejszym
przekroju.
Największe naprężenie występuje
na dnie wycięcia. Tak też dzieje się
w przypadku rys lub wad materiału.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
Pęknięcia zaczynają się w pewnym punkcie A przekroju
zwykle przy powierzchni, i z wolna postępują w głąb
materiału.
Skoro przekrój zostanie w ten
sposób dostatecznie osłabiony,
następuje nagłe pęknięcie
obciążonego elementu.
Pęknięcia wywołane naprężeniami zmęczeniowymi mają
charakterystyczny przełom.
Jedna część przełomu ma wygląd muszlowy gładki (1), a
druga krystaliczny (2).
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
Obciążenia występujące w elementach konstrukcyjnych
mogą się zmieniać w pewnych granicach.
Określenie wytrzymałości zmęczeniowej odbywa się na
znormalizowanych próbkach poddawanych okresowo
zmiennym obciążeniom.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
Wohler badajÄ…c wielokrotnie zginanie obracajÄ…cej siÄ™
próbki przy różnych naprężeniach a, doszedł do wniosku, że
liczba cykli obciążenia do chwili pęknięcia próbki jest tym
mniejsza, im większe zastosowano naprężenia.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 WYTRZYMAA
OŚĆ ZM
CZENIOWA
WytrzymaÅ‚oÅ›ciÄ… na zmÄ™czenie oznacza siÄ™ ´, przy
którym liczba cykli poprzedzająca pęknięcie próbki
przekroczy wartość Nc. Wartość tego naprężenia ´
oznaczamy Z0.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 TWARDOŚĆ
twardość  odporność materiału na odkształcenie trwałe
powstające wskutek wciskania weń wgłębnika.
Do pomiaru twardości stosuje się najczęściej metody:
" Brinelle
" Rockwella
" Vickersa
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 TWARDOŚĆ
metoda Brinella - polega na
wgniataniu w badany
materiał pod obciążeniem F
kulki hartowanej o średnicy
D. Miarą twardości w tej
metodzie jest stosune ksiły F
do powierzchni odcisku
powstałego w materiale w
wyniku działania na kulkę
pomiarową siły nacisku F.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 TWARDOŚĆ
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 TWARDOŚĆ
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 TWARDOŚĆ
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 UDARNOŚĆ
udarność  odporność na uderzenie, zleży od rodzaju
materiału, temperatury oraz kształtu próbki, którą poddano
badaniu a także od sposobu jej obciążania.
Wyniki badania udarowego nazywa się udarnością.
Wyróżniamy w zależności od sposobu obciążania:
" udarowe rozciÄ…ganie
" udarowe ściskanie
" udarowe skręcanie
" udarowe zginanie
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 UDARNOŚĆ
Do badania stosuje się próbkę
w postaci pręta o przekroju
kwadratowym.
Na jednym z jej boków nacięty
jest karb ułatwiający pęknięcie
próbki podczas badania;
wymiary próbki oraz wymiary
karbu określa norma.
Przyrząd do określania
udarności nazywa się
młotem udarnościowym.
Najczęściej stosuje się-młot
typu Charpy.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 UDARNOŚĆ
W celu przeprowadzenia pomiaru umieszcza się próbkę na
podporach, a wahadło podnosi na wysokość H. Opuszczone
z tej wysokości uderza ono w próbkę, a po jej zniszczeniu
unosi się jeszcze na wysokość h.
Jeżeli ciężar wahadła wynosi G N, to w położeniu górnym
energia potencjalna młota wynosi:
E1 = G-H
Po złamaniu próbki wahadło miało jeszcze energię, dzięki
której mogło się wznieść na wysokość h.
Energia ta wynosi:
E2 = G" h
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 UDARNOŚĆ
Energia zużyta na zniszczenie
próbki wynosi
E = E1 E2 = G " {H h) J
Jeżeli przekrój próbki wynosi So
cm2, to udarność K obliczamy wg
wzoru
K = Wu/S0 [J/cm3]
gdzie:
Wu  wartość pracy odpowiadającej'
energii zużytej na złamanie próbki w
J,
S0  powierzchnia przekroju
poprzecznego próbki w miejscu karbu
mierzona przed próbą w cm2.
WA
AÅšCIWOÅšCI WYTRZYMAA
OÅšCIOWE
 UDARNOŚĆ
WA
AÅšCIWOÅšCI CIEPLNE
Głównymi własnościami cieplnymi materiałów
technicznych sÄ…:
" pojemność cieplna
" rozszerzalność temperaturowa
" przewodność cieplna.
pojemność cieplna substancji  ilość ciepła potrzebną do
podniesienia temperatury tej substancji o jeden stopień.
WA
AÅšCIWOÅšCI CIEPLNE
ciepło właściwe  pojemność cieplna przypadająca na
jednostkę masy substancji wyraża się w J/ (kg " K). Ciepło
właściwe nie jest wartością stałą i zależy głównie od
temperatury. Ciepło właściwe wielu substancji
krystalicznych, bezpostaciowych i szklistych wzrasta wraz ze
wzrostem temperatury.
rozszerzalność temperaturowe  jest to zmiana wymiarów
substancji wraz ze zmianÄ… temperatury.
współczynnik temperaturowej rozszerzalności liniowej 
przyrost długości przypadający na jednostkę długości
spowodowany wzrostem temperatury o IK.
WA
AÅšCIWOÅšCI CIEPLNE
Zjawisko rozszerzalności temperaturowej ciał stałych
jest spowodowane drganiami atomów w siatce
krystalicznej, w których intensywność wzrasta wraz ze
wzrostem temperatury.
Podczas ogrzewania pewne materiały wykazują nagłe
zmiany współczynnika rozszerzalności temperaturowej.
Zmiany te są spowodowane głównie przez przebudowę
siatki krystalicznej zachodzącą w niektórych
substancjach w określonych temperaturach.
WA
AÅšCIWOÅšCI CIEPLNE
współczynnikiem przewodności cieplnej  określa
przewodność cieplną; jest to ilość ciepła, która w jednostce
czasu przepływa przez jednostkę powierzchni, gdy różnica
temperatury w ciele przewodzącym ciepło równa jest "K na
jednostkę długości. W technice współczynnik przewodności
cieplnej wyraża się W/ (m " K)
WA
AÅšCIWOÅšCI ELEKTRYCZNE
Stosowane w technice materiały ze względu na zdolność
przewodzenia prÄ…du elektrycznego dzieli siÄ™ na :
" przewodniki  ciała, których oporność właściwa w
temperaturze pokojowej jest mniejsza od 10-4&! cm
" półprzewodniki  ciała, których oporność właściwa w
temperaturze pokojowej zawiera siÄ™ w przedziale l - 1010 &!
cm
" izolatory - ciała o oporności właściwej w temperaturze
pokojowej przekraczajÄ…cej 1010 &! cm
WA
AÅšCIWOÅšCI ELEKTRYCZNE
Różnice między przewodnikami, izolatorami i
półprzewodnikami są bardziej istotne niż to wynika z
przedstawionej klasyfikacji.
Dotyczą one głównie sposobu przewodzenia prądu oraz
wpływu warunków zewnętrznych na przewodność
elektryczną materiałów.
WA
AÅšCIWOÅšCI MAGNETYCZNE
W zależności od zachowania się materiałów w polu
magnetycznym można wszystkie materiały podzielić na:
" diamagnetyczne  ustawiają się w stałym polu
magnetycznym prostopadle do kierunku linii sił pola, np.
bizmut, cynk, miedz
.
" paramagnetyczne  ustawiajÄ… siÄ™ w polu magnetycznym
równolegle do kierunku linii sił pola, np. aluminium, chrom i
mangan.
WA
AÅšCIWOÅšCI MAGNETYCZNE
" ferromagnetyczne  umieszczone w polu magnetycznym
wraz ze wzrostem natężenia tego pola ulegają
namagnesowaniu i po usunięciu pola magnetycznego
wykazują samoistne własności magnetyczne, np. żelazo w
temperaturze otoczenia, nikiel, kobalt oraz niektóre ich
tlenki i węgliki.
WA
AÅšCIWOÅšCI CHEMICZNE - KOROZJA
Z punktu widzenia konstruktora i eksploatatora urządzeń
własności chemiczne materiałów sprowadzają się do
odporności materiału na działanie środowiska, w którym
urzÄ…dzenia te przebywajÄ… stale.
Metale, z którymi w budownictwie maszyn mamy najczęściej
do czynienia, wykazujÄ… tendencje do utleniania siÄ™ (korozja
chemiczna) lub ulegają jonizacji w obecności
elektrolitu.Procesy te wchodzą w skład korozji.
korozja  niszczenie materiałów pod wpływem
oddziaływania środowiska
WA
AÅšCIWOÅšCI CHEMICZNE - KOROZJA
korozja w środowisku suchym  polega na
bezpośredniej reakcji metalu ze środowiskiem bez
wymiany Å‚adunku elektrycznego. Zachodzi w
środowisku suchych gazów - przede wszystkim z
udziałem tlenu, ale też chlorowców, siarkowodoru
oraz par siarki, bromu, jodu.
UTLENIANIE
utlenianie  ma największe
znaczenie; na mechanizm składa
siÄ™ adsorpcja tlenu
czÄ…steczkowego (proces wiÄ…zania
cząsteczek, atomów lub jonów
na granicy faz fizycznych),
następnie dysocjacja cząstek na
atomy lub jony i reakcja
chemiczna tlenu atomowego z
metalem, w wyniku której na
granicy metal/środowisko
powstaje warstwa tlenkowa:
x Me + yO2 => MexO2y
UTLENIANIE
UTLENIANIE
W poczÄ…tkowym okresie utlenianie limitowane jest
szybkością reakcji. Póz
niej  szybkością dyfuzji
w utworzonej warstwie tlenku jonów metalu (migrujących
ku granicy tlenek/atmosfera) lub jonów tlenu (migrujących
do granicy tlenek/metal) i elektronów (migrujących ku
granicy tlenek/atmosfera).
Szybkość dyfuzji, a tym samym szybkość procesu
korozyjnego i zakres zniszczeń, zależy w dużym stopniu od
temperatury, ale przede wszystkim od właściwości tlenków
(lub innych związków, jeśli czynnikiem agresywnym jest inny
gaz) powstajÄ…cych na powierzchni metalu.
UTLENIANIE
Metale szlachetne (Pt, Ir, Os, Pd, Ru, Au,
Ag) ze względu na swoją trwałość nie
tworzą tlenków w żadnych warunkach i
nie ulegajÄ… korozji. Podobnie w naturze
występują w stanie niezwiązanym.
Na metalach takich jak W, Mo, Zr, Nb,
powstaje cienka warstwa tlenkowa, która
szybko sublimuje, odsłaniając
powierzchniÄ™ gotowÄ… do dalszego
utleniania
UTLENIANIE
Z kolei takie metale, jak Fe, Mg, Cu, Zn
utleniajÄ… siÄ™ bardzo Å‚atwo tworzÄ…c
grubÄ…, ale nieszczelnÄ… warstwÄ™
produktów korozji., a więc są
nieodporne na korozję w większości
wymienionych wcześniej środowisk
(tlenki miedzi i cynku przechodzÄ…
jednak w krótkim czasie w trwałe i
szczelne wodorotlenki, tworzÄ…c na
powierzchni warstwÄ™ zabezpieczajÄ…cej
metal patyny.
UTLENIANIE
Wreszcie grupa metali, jak Ti, Ni, Cr i Al, tworzy bardzo
cienkie, ale zwarte i ściśle przylegające do podłoża
warstewki produktów, tym samym chroniąc powierzchnię
metalu przed dalszymi uszkodzeniami. Taki stan powierzchni
metalu określa się jako stan pasywny, a proces tworzenia
warstwy tlenków nazywany jest pasywacją.
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
korozja elektrochemiczna  będąca najbardziej
powszechnym rodzajem korozji  zwiÄ…zana jest z
przepływem ładunków elektrycznych przez granicę faz.
Zachodzi w środowiskach przewodzących prąd elektryczny,
takich jak zawierajÄ…ca elektrolity woda, ziemia, wilgotne
gazy.
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
Procesy korozyjne zachodzą na skutek różnic
potencjałów na powierzchni korodującego metalu.
W takiej sytuacji powstają ogniwa korozyjne, w których
obszary o niższym potencjale stają się anodami
(zachodzi na nich utlenianie metalu), a obszary o
wyższym potencjale katodami (redukcja tzw.
depolaryzatora, zazwyczaj jonów wodoru lub tlenu).
W czasie równomiernej korozji metalu na jego
powierzchni obie reakcje zachodzą równolegle.
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
Rozpuszczanie metalu
przechodzÄ…cego w postaci
jonów do elektrolitu
Me = Men+ + ne
uwalnia strumień
elektronów, które
przepływają w metalu do
obszarów katodowych i tam
redukujÄ… jony elektrolitu:
H2O + ½ O2 + 2e = 2 OHÅ»
lub 2 H+ + 2e = H2Ä™!
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
Rzecz jasna, równomierne
rozpuszczanie powierzchni metalu
w roztworze byłoby możliwe tylko
w metalach o najwyższym stopniu
jednorodności.
W rzeczywistych metalach i
stopach, w wyniku
heterogenicznych właściwości
warstwy wierzchniej (granice
ziaren, defekty struktury
krystalicznej, wtrÄ…cenia
niemetaliczne), nigdy nie mamy do
czynienia z takim przebiegiem
procesu korozyjnego.
KOROZJA ELEKTROCHEMICZNA
RODZAJE KOROZLI ELEKTROCHEMICZNEJ
Makroogniwa powodujÄ…ce makrouszkodzenia:
" ogniwa galwaniczne metal- metal
RODZAJE KOROZLI ELEKTROCHEMICZNEJ
" ogniwa tlenowe stężeniowe (niejednakowego
napowietrzania)
RODZAJE KOROZLI ELEKTROCHEMICZNEJ
Mikroogniwa wywołujące korozję lokalną
Submikroogniwa powodujące korozję ogólną
OCHRONA METALI PRED KOROZJ

W większości materiałów nie
można całkowicie uniknąć
korozji, stąd też w praktyce dąży
siÄ™ nie tyle do jej zapobiegania,
co do
maksymalnego ograniczenia
skutków niszczenia korozyjnego.
Metale szlachetne, występujące
w naturze w postaci
niezwiÄ…zanej, nie wymagajÄ…
ochrony przed korozjÄ…, natomiast
ochrona innych materiałów
sprowadza siÄ™ do spowolnienia
tego procesu poprzez:
OCHRONA METALI PRED KOROZJ

" Odpowiedni dobór materiałów o odporności stosownej do
przewidywanych zagrożeń korozyjnych oraz unikanie
połączeń materiałów o dużej różnicy potencjałów
elektrodowych, przyspieszajÄ…cej procesy korozyjne.
" Obniżenie agresywności środowiska korozyjnego,
polegające na usuwaniu składników korozjogennych (przez
ich wytrącanie lub zobojętnianie) lub wprowadzenie
czynników sprzyjających pasywacji (np. dodanie do
elektrolitu inhibitorów korozji: chromianów, arsenianów,
selenianów).
OCHRONA METALI PRED KOROZJ

" Stosowanie niemetalicznych lub metalicznych powłok
ochronnych, zabezpieczających metal przed dostępem do
środowiska. Na powłoki metaliczne używa się metali łatwo
ulęgających pasywacji (Cr, Ni, Al, stal kwasoodporna) lub
tworzących ochronne warstewki produktów korozji (Cu, Zn,
Sn, Cd).
Nakłada się je przez zanurzenie w ciekłym metalu,
galwanicznie lub poprzez platerowanie. Do powłok
niemetalicznych należą np. farby, lakiery, emalie, tworzywa
sztuczne. Bardzo istotne jest tu dokładne przygotowanie
wstępne powierzchni, umożliwiające uzyskanie dobrej
przyczepności i trwałości nakładanej warstwy.
OCHRONA METALI PRED KOROZJ

OCHRONA METALI PRED KOROZJ

" Stosowanie tzw. ochrony protektorowej tam, gdzie nie jest
możliwe zabezpieczenie powłoką metalową całej
powierzchni konstrukcji. Do elementu narażonego na
zniszczenie przytwierdza siÄ™ blok metalu bardziej
aktywnego niż żelazo (zwykle stop Al-Mg-Zn), który stanowi
anodÄ™ zwartego ogniwa.
OCHRONA METALI PRED KOROZJ

" Ochronę katodową, polegającą na obniżeniu potencjału
elektrodowego metalu lub stopu (osłabieniu jego tendencji
do przechodzenia do roztworu), poprzez podłączenie do
konstrukcji ujemnego bieguna z
ródła napięcia o wartości 1-
2 V. MetodÄ™ tÄ™ stosuje siÄ™ do zabezpieczenia konstrukcji
zakopanych w podłożu (np. rurociągów), zbiorników wody,
wrót śluz, obudów kanałów, elementów konstrukcji
przemysłowych.
Na podstawie:
" P. Chwastyk, Materiały konstrukcyjne
" M. Niedz
wiedziew, Korozja metali i ochrona przed korozjÄ…
" B. Kuz
nicka, Materiałoznastwo I
" W. Sobieski, Wprowadzenie do Rysunku Technicznego
" T. Dobrzyński, Rysunek techniczny maszynowy, WNT 1995
" PN-ISO 128-40:2006 "Rysunek techniczny. Zasady ogólne przedstawiania.
Część 44: Wymagania podstawowe dotyczące przekrojów i kładów", PKN
Warszawa 2006.
[4] PN-ISO 128-44:2006 "Rysunek techniczny. Zasady ogólne
przedstawiania. Część 50: Przekroje i kłady na rysunkach technicznych
maszynowych", PKN Warszawa 2006.
[5] PN-ISO 128-50:2006 "Rysunek techniczny. Zasady ogólne
przedstawiania. Część 50: Wymagania podstawowe dotyczące
przedstawiania powierzchni na przekrojach i kładach", PKN Warszawa
2006.