Wykres

Opis:

W pierwszym przypadku nie występują fazy będące czystymi składnikami, w sąsiedztwie

linii A i B, odpowiadających czystym składnikom, znajdują się obszary roztworów stałych

granicznych α (składnika B w składniku A) i β (składnika A w składniku B), przy czym

graniczną rozpuszczalność z lewej strony określa linia DF, z prawej — linia CG.

Między tymi liniami znajdują się stopy leżące poza granicami rozpuszczalności i stanowiące

mieszaninę dwóch roztworów stałych granicznych α + β. Jak widać na wykresie, graniczna

rozpuszczalność składnika B w składniku A stała, lecz zmienia się wraz z temperaturą (linia

DF), co prowadzi do wtórnej krystalizacji i wydzielania się z roztworu stałego α kryształów β .

Kryształy te noszą nazwę kryształów wtórnych i dla odróżnienia od pierwotnych kryształów β

oznaczane są zwykle symbolem β". Kryształów wtórnych nie zawierają jedynie stopy o stężeniu

składnika B mniejszym od stężenia odpowiadającego punktowi F.

W przeciwieństwie do tego, graniczna rozpuszczalność składnika A w składniku B nie zależy

od temperatury (linia CG jest linią pionową), toteż wydzielanie się wtórnych kryształów α w

tym przypadku nie zachodzi.

Wytrzymałość na rozciąganie R_m to naprężenie odpowiadające największej sile rozciągającej F_m uzyskanej w czasie próby rozciągania, odniesionej do pierwotnego przekroju poprzecznego tej próbki. Podstawową metodą badań wytrzymałościowych jest tzw. statyczna próba rozciągania. W statycznej próbie rozciągania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym lub prostokątnym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. Poddaje się jej również wyroby gotowe takie jak druty, liny , rury, kątowniki, łańcuchy lub części konstrukcyjne łączone nitowaniem, spawaniem, zgrzewaniem.

Ledeburyt jest eutektyką o zawartości 4,3% C, tworzącą się z roztworu ciekłego LC w

temperaturze 1147°C, zgodnie z przemianą: LC → γE + Fe3C. W temperaturze powstania

ledeburyt jest, więc mieszaniną eutektyczną dwóch faz: austenitu (zawierającego 2,06% C) i

cementytu. W miarę obniżania się temperatury do 723°C, z austenitu wydziela się cementyt

wtórny. W temperaturze 723°C austenit przemienia się w perlit i przy dalszym obniżaniu

temperatury z ferrytu zawartego w perlicie wydziela się niewielka ilość cementytu

trzeciorzędowego. W związku z tym, poniżej temperatury 723°C, ledeburyt stanowi już

mieszaninę perlitu i cementytu. Struktura taka nosi nazwę ledeburytu przemienionego.

Ledeburyt przemieniony jest, więc charakterystycznym składnikiem strukturalnym żeliw

białych.

Prawo Hooke’a

Prawo Hooke'a odnosi się do sytuacji, gdy jakaś siła wywołuje odkształcenie ciała - np. wydłużenie, skrócenie, odchylenie, skręcenie. 

Sformułowanie prawa Hooke’a

Prawo Hooke'a odnosi się do najprostszej (jednak często spotykanej w praktyce) sytuacji. Zakładamy tu, że pewna siła odkształcająca (F) wywołuje odkształcenie (delta)l . W takim przypadku: Odkształcenie jest wprost proporcjonalne do wywołującej je siły.

Z określenia tego wynika, że jeżeli siła odkształcająca wzrasta dwukrotnie, to i wydłużenie (skrócenie) też będzie dwukrotnie większe; analogicznie przy trzykrotnie większej sile, uzyskamy trzykrotnie większe wydłużenie (skrócenie)m itd...

Często jako prawo Hooke’a rozumie się dokładniejsze określenie (wzór) od czego zależy wydłużenie ciała. Rozpatrzmy przykład pręta, który ma: 

	długość początkową l0,
	pole przekroju poprzecznego S
	i jest rozciągany (lub ściskany siłą F).

 Wtedy wydłużenie   Δl można obliczyć z następującego wzoru:

 

Znaczenie symboli:

	l0 – początkowa (bez działania siły) długość pręta (w układzie SI w metrach: m)
	Dl – wydłużenie (ogólnie odkształcenie), czyli zmiana długości pręta (w układzie SI w metrach: N)
	F   – siła powodująca odkształcenie (w układzie SI w niutonach: N = kg·m/s2)
	S  – pole przekroju poprzecznego (w układzie SI w metrach kwadratowych: m2)
	K  – współczynnik charakteryzujący materiał (w układzie SI w: m·s2/kg)

Im większy jest współczynnik K, tym łatwiej materiał poddaje się odkształceniom.

W tablicach materiałów rzadko podaje się współczynnik K; zamiast niego można znaleźć liczbę nazywaną modułem Younga (oznaczaną przez E), która jest odwrotnością K. Moduł Younga charakteryzuje twardość materiału (rozumianą jako oporność na odkształcenia sprężyste, a nie na rozbicie czy rozerwanie).

Po zamianie K na E wzór na wydłużenie przyjmie postać:

Jest to nowe sformułowanie prawa Hook'a - tym razem określające zależność odkształcenia od modułu Younga.

Statyczna próba rozciągania – podstawowa metoda badań wytrzymałościowych materiałów konstrukcyjnych.
W statycznej próbie rozciągania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. W czasie próby rejestruje się zależność przyrostu długości próbki od wielkości siły rozciągającej oraz rejestruje się granice sprężystości, przewężenie próbki i siłę zrywającą próbkę. Naprężenia w próbce oblicza się dzieląc siłę rozciągającą przez pole poprzeczne próbki (uwzględniając przewężenie lub nie uwzględniając go).

Metoda Brinella.

 

W 1910 roku została opracowana przez Brinella stosowana powszechnie do dnia dzisiejszego 

metoda pomiaru średnich twardości ( rys.1.1 ). Polega ona na wgniataniu pod obciążeniem P 

[N] lub [kg] stalowej kulki hartowanej w badany przedmiot. Średnica odcisku kulki d [mm] 

mierzona po obciążeniu jest podstawą obliczeń twardości.

Rys.1.1.Sposób wgniatania kulki podczas pomiaru

twardości metodą Brinella.

Oznaczenie składa się z litery H - twardość ( ang. hardness, niem. Harte ) oraz B - Brinella, 

czyli:

HB = F / Scz [MPa] ( 1 )

gdzie:

F - siła obciążająca

Scz - powierzchnia czaszy kulistej w [ mm2]

Scz = Dh ( 2 )

Zalety metody Brinella:

 a / możność uzależnienia twardości Brinella dla materiałów ciągliwych od wytrzymałości na 

rozciąganie Rm

b / możność stosowania tej metody do pomiaru twardości o strukturze niejednorodnej.

Wady metody Brinella:

a / niemożność stosowania go do pomiaru twardości wyrobów twardych, drobnych oraz 

cienkich warstw utwardzonych i powierzchni niepłaskich,

b / kłopotliwy pomiar twardości ( mikroskop do pomiaru średnicy odcisku ),

c / zależność wyniku pomiaru twardości od zastosowanego obciążenia na kulkę,

d / znaczne uszkodzenie powierzchni.

Układ krystalograficzny – system klasyfikacji kryształów ze względu na układ wewnętrzny cząsteczek w sieci krystalicznej. System wyróżnia siedem układów, w których wyróżnia się 32 klasy krystalograficzne. Każda klasa ma inny rodzaj symetrii w układzie atomów w krysztale.

Układ cząstek wynika po części ze struktury chemicznej cząsteczki. Większość kryształów przyjmuje formę regularnego wielościanu. Zewnętrzny kształt kryształu (monokryształu) jest odzwierciedleniem jego struktury wewnętrznej. Wewnątrz kryształu atomy, jony i cząsteczki są uporządkowane przestrzennie w określony, regularny sposób.

Sieć krystaliczna, układ cząstek powtarzający się w regularnych odstępach w trzech kierunkach przestrzeni. Rozróżnia się cztery zasadnicze typy sieci krystalicznych:
1) cząsteczkowa, molekularna (utworzona z cząsteczek polarnych lub niepolarnych, wiązania chemiczne są bezkierunkowe, kryształy o takiej sieci krystalicznej stanowią dobre izolatory) np. w S8,
2) atomowa (złożona z atomów, wiązania chemiczne są skierowane przestrzennie, kryształ o takiej sieci krystalicznej jest izolatorem lub półprzewodnikiem) np. w krzemie (Si),
3) jonowa (złożona z różnoimiennie naładowanych jonów, wiązania chemiczne są bezkierunkowe, kryształ o takiej sieci krystalicznej jest w temperaturze pokojowej izolatorem lub półprzewodnikiem, w wysokich temperaturach wykazuje przewodnictwo jonowe) np. w NaCl,
4) metaliczna (złożona z jonów metalu "zanurzonych" w gazie elektronowym, wiązania chemiczne są bezkierunkowe, kryształ o takiej sieci krystalicznej jest dobrym przewodnikiem) np. w metalach. Sieć krystaliczna nie stanowi struktury statycznej, ponieważ wykonuje pewne skwantowane drgania,
Geometrycznym odpowiednikiem sieci krystalicznej, w którym zamiast cząstek rozpatruje się punkty geometryczne, jest sieć przestrzenna kryształu (kryształ, defekty struktury kryształu, fonon).

Polikryształ - ciało stałe, będące zlepkiem wielu monokryształów, zwanych w tym przypadku domenami krystalicznymi lub ziarnami. Domeny w polikrysztale mają zwykle orientację statystyczną, choć w pewnych, szczególnych warunkach można także uzyskać polikryształy o bardzo regularnym układzie domen. Określony układ domen tworzy tzw. mikrostrukturę polikryształu.

Udarność, czyli odporność materiału na obciążenia dynamiczne. Udarność, własność mechaniczna wyrażająca się odpornością materiału na pęknięcie przy uderzeniu. Do prób udarności używa się znormalizowanych próbek materiałów z nacięciem (w kształcie U lub V), które, oparte na podporach, uderzane są młotem wahadłowym po przeciwnej stronie nacięcia. Udarność obliczana jest jako stosunek energii zużytej na złamanie próbki do pola pierwotnego przekroju próbki w miejscu przełamania. Nowoczesne młoty udarnościowe do prób udarności wyposażane są w specjalne urządzenia różnicowe, pozwalające na bezpośredni odczyt ze skali wartości energii wykorzystanej do złamania próbki.

Moduł Younga charakteryzuje twardość materiału (rozumianą jako oporność na odkształcenia sprężyste, a nie na rozbicie czy rozerwanie).

Moduł Younga (E) inaczej moduł odkształcalności liniowej albo moduł sprężystości podłużnej. Wielkość uzależniająca odkształcenie liniowe materiału od naprężenia jakie w nim występuje.

zależność względnego odkształcenia liniowego ε materiału od naprężenia σ, jakie w nim występuje w zakresie odkształceń sprężystych.

Jednostką modułu Younga jest paskal. Jest to wielkość określająca sprężystość materiału.
Moduł Younga jest hipotetycznym naprężeniem, które wystąpiłoby przy dwukrotnym wydłużeniu próbki materiału, przy założeniu, że jej przekrój nie ulegnie zmianie (założenie to spełnione jest dla hipotetycznego materiału o współczynniku Poissona υ=0).

Metoda Charpy polega na udarowym zginaniu prostopadłościennej próbki z karbem lub bez karbu, podpartej na dwóch podporach i określeniu pracy potrzebnej do jej złamania. Badanie przeprowadza się stosując młot Charpiego.

Młot Charpy'ego – urządzenie, za pomocą którego dokonuje się pomiaru udarności poszczególnych materiałów w postaci specjalnie przygotowanych próbek.

Miarą udarności jest stosunek pracy, jaka została włożona, aby zniszczyć próbkę, do pola powierzchni przekroju w miejscu występowania tzw.karbu

Ciało amorficzne, ciało bezpostaciowe - stan skupienia materii charakteryzujący się własnościami reologicznymi zbliżonymi do ciała krystalicznego, w którym nie występuje uporządkowanie dalekiego zasięgu. Ciało będące w stanie amorficznym jest ciałem stałym (tzn. nie może płynąć), ale tworzące je cząsteczki są ułożone w sposób dość chaotyczny, bardziej zbliżony do spotykanego w cieczach. Z tego powodu ciało takie dość często nazywa się stałą cieczą przechłodzoną. (szkło, bursztyn)

granica plastycznoœci
naprężenie (pozorne), przy którym pojawiają się pierwsze odkształcenia plastyczne; dla materiału z wyraźną granicą plastyczności jest to naprężenie odpowiadające plateau płynięcia; dla materiału nie wykazującego wyraźnej granicy plastyczności jest to wielkość umowna; por. statyczna próba rozciągania

Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem (np. kryształ cukru, soli, półprzewodnika). Monokryształ może zawierać w całej swej objętości niewielką ilość defektów tejże struktury, a jego zewnętrzna forma nie musi odzwierciedlać struktury krystalicznej.

Proces uzyskiwania monokryształów nazywa się monokrystalizacją. (np. przez sublimacje)

Do hodowli monokryształów wykorzystywana jest metoda Czochralskiego, będąca najstarszą i jedną z najpowszechniej stosowanych metod do produkcji monokryształów metali i ich stopów.