Wydział: Wydział metali nieżelaznych	Data wykonania ćwiczenia: 17.12.2013
KIERUNEK: Metalurgia	NR ĆWICZENIA: 4
TYTUŁ ĆWICZENIA: „BADANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH – PRÓBA ROZCIĄGANIA”
Grupa nr: IV 1. Jakub Bilny 2. Roman Byczek	Data oddania sprawozdania: 7.01.2014

1. WSTĘP TEORETYCZNY

PRÓBA ROZCIĄGANIA – badanie na rozciąganie ma na celu określenie zachowania się materiału przy jednoosiowym, równomiernie rozłożonym w przekroju obciążeniu rozciągającym. W tym celu próbka jest rozciągana statycznie aż do zniszczenia, przy czym obciążenie i wydłużenie próbki mierzone są w sposób ciągły. Próba polega na powolnym rozciąganiu odpowiednio przygotowanej próbki(cylindrycznej lub płaskiej), zamocowanej w szczękach maszyny wytrzymałościowej. Kształt zarejestrowanego wykresu zależy od rodzaju materiału (głównie zaś od jego ciągliwości). Miękkie (niskowęglowe) stale są ciągliwe i często występuje na nich wyraźna granica plastyczności (wykres a). Z próby można wyznaczyć następujące punkty charakterystyczne, zaznaczone na wykresie.

Wykres rozciągania stali w układzie siła F – wydłużenie względne ∆L:

a) miękkiej stali ( widoczna jest wyraźna granica plastyczności),

b) twardej stali (o większej zawartości węgla), gdzie na wykresie zaznaczono umowną siłę Fe odpowiadającą umownej granicy plastyczności Re_0,2

R_H – granica proporcjonalności

R_sp – granica sprężystości – max naprężenie, poniżej którego materiał odkształca się wyłącznie sprężyście i nie wykazuje odkształcenia plastycznego

R_e – granica plastyczności – dalsze zwiększanie siły po przekroczeniu granicy plastyczności wywołuje już równomierne wydłużenie próbki przy stopniowym jej umocnieniu, jednak współczynnik umocnienia dF/dL maleje w sposób ciągły aż do osiągnięcia max na krzywej rozciągania.

R_m – max wartość siły Fm, wykorzystywana do określenia wytrzymałości na rozciąganie

k = H; sp; e; m

Typowe wykresy rozciągania ( w zależności od cech plastycznych materiału)

materiały z wyraźną granicą plastyczności

( metale kolorowe, stal miękka, stal wyżarzona)

materiały bez wyraźnej granicy plastyczności

( stopy, stale twarde)

materiały kruche

(stale wysokowęglowe, żeliwo, materiały ceramiczne)

Oprócz własności wytrzymałościowych z próby rozciągania można wyznaczyć własności plastyczne:

wydłużenie i przewężenie.

L0 – dł. pomiarowa próbki Lu – dł. pomiarowa po zerwaniu próbki	Su – pole przekroju próbki w miejscu zerwania Powstaje charakterystyczna szyjka na rozciąganej próbce

GRANICA SPRĘŻYSTOŚCI – taka wartość naprężenianormalnego σ, które powoduje odkształcenia trwałe nie większe od umownej wartości; wartość ta w zależności od norm wynosi 0,001 do 0,5%. Oznacza to, że po obciążeniu próbki obciążeniem odpowiadającym granicy sprężystości i po odciążeniu jej, możemy zaobserwować wydłużenie się długości pomiarowej próbki nie większe od np. 0,001% lub innej umownej części od długości pierwotnej. Zatem przy podaniu wartości granicy sprężystości trzeba również podać wartość umownego odkształcenia trwałego w wyrażeniu:

R_{sp 0,02} = F_{sp 0,02} / S₀ [kG/mm²]

GRANICA PROPORCJONALNOŚCI– granica, do której przyrostom wydłużenia jednostkowego odpowiadają proporcjonalne przyrosty naprężeń:

Δσ/Δε = E = tgα= const

R_H = F_H/S₀ [kG/mm²]

UMOWNA GRANICA PLASTYCZNOŚCI– takie naprężenie normalne, któremu towarzyszą odkształcenia trwałe równe 0,2% I oznaczamy ją R_0,2.

R_0,2 = F_0,2/S₀ [kG/mm²]

RODZAJE PRÓBEK:krotne, niekrotne, płaskie, okrągłe, jednolite, z główką, bez główek

NAPRĘŻENIE – miara sił wewnętrznych powstających na skutek obciążenia zewnętrznego; wyrażona jest wzorem:σ = F/A [MPa]

Cele ćwiczenia:

Zapoznanie się ze sposobem przygotowania próbek oraz przeprowadzania statycznej próby rozciągania.

Przebieg ćwiczenia:

- Zaznaczenie bazy próbki,

- Pobranie wymiarów z próbki za pomocą suwmiarki i zanotowanie ich,

- Określenie krotności próbki,

- Umieszczenie próbki w maszynie,

- Kalibracja programu zliczającego,

- Rozpoczęcie rozciągania i pomiaru,

- Zapisanie wyników,

Wyniki badań:

Nr	Rodzaj próbki	L0 [mm]	Szerokość [mm]	Grubość [mm]	d0[mm]	Wytrzymałość [MPa]	Wydłużenie plastyczne [%]	Umowna granica plastyczności (dla stali: górna/dolna) [MPa]	Naprężenie rozrywające [MPa]
1.	Stal-okrągła	30,6	-	-	6	460	1700	360/340	300
2.	Silumin	37	-	-	4	320	1,75	190	299
3.	Stal-płaska	70	12,5	0,6	-	345	32	305/290	260
4.	Brąz	51	8	0,7	-	505	2,6	400	425
5.	Mosiądz	59,5	12	1	-	452	64	325	50

Wnioski:

Na podstawie otrzymanych wyników badania oraz interpretacji wykresów dla każdej z badanych próbek, można wysunąć kilka wniosków:

- Próbka z brązu ma największą wytrzymałość na rozciąganie. Podczas próby jej wytrzymałość osiągnęła wartość R_m = 505MPa.

- Z pośród zbadanych próbek, najniższą wytrzymałością odznaczyła się próbka wykonana z siluminu. Jej maksymalna wartość wyniosła R_m = 320 MPa,

- Należy zwrócić uwagę także na fakt, że tylko w stali (głównie w próbce okrągłej ) widoczna jest wyraźna granica plastyczności, podczas gdy w metalach nieżelaznych koniecznym było wyznaczenie wartości umownej granicy plastyczności R_0, 2.

Bibliografia:

• Karol Przybyłowicz „Metaloznawstwo”

• Jerzy Pacyna „Metaloznawstwo”