1. Podaj definicję, sposób wyznaczania i jednostki w jakich wyraża się wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie lub jeden z rodzajów twardości (Twardość Vickersa, Rockwella, Brinella).

Wytrzymałość na rozciąganie to naprężenie odpowiadające największej sile rozciągającej F_muzyskanej w czasie statycznej próby rozciągania, odniesionej do pierwotnego przekroju poprzecznego tej próbki:

$R_{m} = \frac{F_{m}}{S_{0}}$, [MPa]

gdzie:

• F_m - najwiÄ™ksza siÅ‚a rozciÄ…gajÄ…ca niepowodujÄ…ca przewężenia próbki

• S₀ - pole przekroju poprzecznego roboczej części nieobciążonej próbki

Statyczna próba rozciągania – podstawowa metoda badań wytrzymałościowych materiałów konstrukcyjnych.

Badanie polega na osiowym rozciąganiu próbki ze stałą szybkością w temperaturze pokojowej, obniżonej lub podwyższonej, aż do jej zerwania. Próbką jest odpowiednio przygotowany pręt o przekroju okrągłym, prostokątnym, kwadratowym lub sześciokątnym o znormalizowanych wymiarach. Próbę przeprowadza się wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. W czasie próby rejestruje się zależność siły rozciągającej od przyrostu długości próbki.

Wydłużenie procentowe po zerwaniu – stosunek zmiany długości próbki w momencie zerwania do długości początkowej próbki, wyrażony w procentach. Zwykle oznaczany jako A.

$$l = \frac{l}{l_{o}} \bullet 100\% = \lbrack\%\rbrack$$

Twardość:

Skala twardości Vickersa – skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Vickersa. Twardość w skali Vickersa oznacza się HV i leży w zakresie od 80 do 700. Pomiaru twardości metodą Vickersa dokonuje się diamentową czworościenną piramidą o kącie rozwarcia pomiędzy ścianami 136°. Nacisk dobierany jest od 1 do 100 kilogramów siły i wykonuje się go aparatem Vickersa. Twardość oblicza się ze wzoru:

HV = siÅ‚a obciążajÄ…ca w kG / powierzchnia pobocznicy odcisku w mm².

Metoda Vickersa łączy w sobie cechy metody Brinella i Rockwella. Używana jest jedna skala, uniwersalna dla wszystkich klas materiałów jak w metodzie Brinella, lecz możliwe jest badania próbek bardzo cienkich jak w metodzie Rockwella. Podobnie także jak w tej ostatniej jest mało inwazyjna i nadaje się do stosowania przy badaniu gotowych wyrobów (głównie pokryć metalicznych związanych z obróbką powierzchniową jak: cyjanowanie, nawęglanie, kaloryzowanie oraz cienkich powierzchni metalicznych - platerowanie). Pomiar metodą Vickersa obdarzony jest także najmniejszą niepewnością pomiarową, mimo to odciśnięty ślad jest zazwyczaj niesymetryczny, co jest związane z anizotropowymi właściwościami metali.

Skala twardości Rockwella – zespół skal dla oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Rockwella. Twardość w skali Rockwella oznacza się HR. Stosowanych jest kilka odmiennych skal, z których każda przeznaczona jest dla odmiennych stopów metali:

• Skale C i A stosuje siÄ™ dla stali hartowanych.

• Skale B i F stosuje siÄ™ dla stali niehartowanych i metali nieżelaznych

• Skale N i T stosuje siÄ™ w przypadkach, gdy badana próbka posiada niewielkie rozmiary lub jest bardzo cienka.

Przy podawaniu twardości określanej w skali Rockwella, w symbolu uwzględnia się metodę, np. HRC dla metody C. Zakres skali Rockwella wynosi od 20 dla miękkich stopów do 100 dla stali hartowanej.

Metoda Rockwella polega na pomiarze głębokości wcisku dokonanego wzorcowym stożkiem diamentowym (o kącie wierzchołkowym 120°) dla skali C, A i N lub stalowej, hartowanej kulki o średnicy 1,5875 mm (1/16") w metodach B, F i T przy użyciu odpowiedniego nacisku. Metoda ta jest łatwa w użyciu i szybka, gdyż stosuje się przy niej specjalne przyrządy, które same odczytują głębokość wgniecenia i określają twardość, bez konieczności dokonywania dodatkowych pomiarów i obliczeń. Dodatkową jej zaletą jest to, że jest ona nieniszcząca (obawiam się, że to nie do końca jest prawdą) i pozostawia na badanym przedmiocie tylko niewielką skazę (oraz spory zgniot w okolicy odcisku, a co za tym idzie zmienione właściwości ponadto wprowadza naprężenia, które mogą stanowić początek pęknięcia szczególnie dla metali i stopów mniej plastycznych).

Skala twardości Brinella - skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Brinella. Twardość w skali Brinella oznacza się HB i leży w zakresie od 3 do 600. W metodzie pomiaru twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę ze stali hartowanej lub z węglików spiekanych. Średnica kulki (1 do 10 mm), czas oraz siła docisku, zależy od rodzaju materiału i grubości próbki. Twardość HB oblicza się z zależności:

HB = siÅ‚a obciążajÄ…ca w kG (obecnie używa siÄ™ jednostek w N) / powierzchnia odcisku w mm². Metoda Brinella najczęściej stosowana jest przy odbiorze materiałów hutniczych.

2. Narysuj podwójny układ równowagi. Opisz go symbolami i przedstaw na czym polega przemiana w tym układzie

a) układ o nieograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym i ciekłym;

b) układ z przemianą eutektyczną;

c) układ z przemianą perytektyczną;

Układ z nieograniczoną rozpuszczalnością w stanie stałym i ciekłym – polega na reakcji cieczy L (roztworu AB) z kryształami fazy stałej α (roztworu AB) w wyniku której powstaje mieszanina cieczy i fazy stałej. L + α

Przemiana perytektyczna - polega na reakcji cieczy z wcześniej wydzielonymi kryształami fazy stałej, w wyniku której powstają kryształy odmiennej fazy stałej. L + α ↔ β

Przemiana eutektyczna - polega na równoczesnym wydzielaniu się z roztworu ciekłego przynajmniej dwóch faz stałych. L ↔ a + β mieszanina eutektyczna (eutektyka)