tak 5.zgniot i rekrystalizacja
tak 6. Badania Mechaniczne (Vickers ,młotek Poldi)
tak c)Udarność - młot udarowy
tak d) Badania zmęczeniowe - pulsatory
tak e) Badania makro i mikro skopowe
f) stopy materiałów metalicznych - analiza i wykresy równowago fazowej
g)wykres równowago fazowej żelazowęgiel i żelazografit
tak h)stale
tak i)staliwa i żeliwa

5.Zgniot- Odkształcenie plastyczne wywołuje wzrost ilości defektów sieci, głównie punktowych i liniowych, a tym samym nagromadzenie się energii odkształcenia, które jest tym większe im niższa jest temperatura tego procesu. Powoduje zmniejszenie gęstości i zmianę własciwości fizycznych i mechanicznych metali i stopów, co przyjęto nazywać zgniotem. Zmiany te są trwałe, jeśli odksztalcenie zachodzi w zaskresie temperatur, w którym szybkośc procesów dyfuzyjnych jest mała. Ma to zywkle miejsce w temperaturze poniżej ok. 0,4 bezwzględnej temperatury topnienia; mówimy wówczas o odkształceniu na zimno.

Wielkość powstałych zmian strukturalnych w odkształconym w warunkach zgniotu metalu jest uzależniona od stopnia odkształcenia, który może byc miarą zgniotu

Względne odkształcenie wyraża się w dwojaki sposób:

a) zmiana długości próbki do długości poczontkowej razy 100 %

b) zmiana przekroju próbki od przektoju początkowego razy 100 %

6.Rekrystalizacja- podczas rekrystalizacji powstają zarodki nowych, nie odkształcalnych ziarn, które następnie się rozrastają, podobnie jak podczas krystalizacji z fazy ciekłej. Proces ten zachodzi powyżej temperarury rekrystalizacji. W tym okresie następuje uwolnienie zmagazynowanej energii. Jest to spowodowane zanikiem dyslokacji których gęstość spada w tym okresie o kilka rzędów wielskości, wywołuje to zmniejszenie umocnienia a więć obniżenie twardoś i wytrzymałości i wzrost właściwości plastcznych, równocześnie obserwuje się istotne zmiany struktury polegające na zarodkowaniu i stopniowym rozroście nowych nie odkształconych ziarn wolnych od dyslokacji. Temperatura rekrystalizacji nie moze byc jednoznacznie określona ponieważ zalezy od wielu czynników: temp. Topnienia, czystość metalu, skład stopu, welkość zmagazynowanej energii odkształcenia, czasu wyżarzania. Dlatego wprowadzono pojęcie temp progowej rekrystalizacji która jest najniższą temp procesu przy dużych odkształceniach

7.Badania mechaniczne

Skala twardości Vickersa - skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą opracowaną w 1924 r. przez Smitha and Sandlanda a w firmie Vickers Ltd. Twardość w skali Vickersa oznacza się HV i leży w zakresie od 80 do 700.

Pomiar twardości metodą Vickersa polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału czworobocznego foremnego ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136˚ pod zadanym statycznym obciążeniem F i zmierzeniu przekątnych d powstałego odcisku w kształcie kwadratu.

Wartość liczbową twardości wyrażaną w skali Vickersa HV otrzymuje się dzieląc siłę F w kilogramach siły (kgf) przez pole powierzchni bocznej odcisku A w milimetrach kwadratowych:

Skala twardości Rockwella - zespół skal dla oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą opartą na pomiarze różnicy zagłębienia wgłębnika przy dwu obciążeniach testowych. Metoda została wynaleziona przez mieszkańców Connecticut Hughona M. Rockwella (1890-1957) i Stanleya P. Rockwella (1886-1940) i opatentowana w 1914 r.

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 się dla stali hartowanych.

• Skale B i F stosuje się dla stali niehartowanych i metali nieżelaznych

• Skale N i T stosuje się w przypadkach, gdy badana próbka ma 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 (najtwardsza stal - martenzytyczna - ma twardość nie większą niż 65-70 HRC).

Metoda Rockwella polega na pomiarze głębokości wcisku dokonanego wzorcowym stożkiem diamentowym o kącie wierzchołkowym 120° i promieniu zaokrąglenia 0,2 mm 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.

Skala twardości Brinella - skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą opracowaną przez szwedzkiego inżyniera Johana Augusta Brinella (1849—1925) w 1900 r. 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[1]. Kulkę stalową można używać do próbek o twardości do 450 HB. Powyżej twardości 350 HB wyniki pomiaru kulką stalową i wykonaną z węglików różnią się istotnie, dlatego rodzaj kulki należy oznaczać dodając w oznaczeniu literę S (HBS) dla stali i W dla węglików (HBW). Średnica kulki (1, 2,5, 5 i 10 mm), czas obciążenia (od 10 s dla stali do 60 s miękkich stopów) oraz siła docisku (1-3000 kgf), zależy od rodzaju materiału i grubości próbki.

Twardość HB oblicza się z zależności:

HB = siła obciążająca w kgf (obecnie używa się wartości w niutonach) / powierzchnia odcisku w mm2.

Twardość oblicza na podstawie średnic kulki i odcisku:

Dynamiczne

Metoda Poldi - dynamiczna metoda pomiaru twardości metali, odmiana metody Brinella[1]. Polega na porównaniu odcisków metalowej kulki na materiale badanym i wzorcowym w wyniku uderzenia w przyrząd młotkiem. Metoda ta pozwala na oszacowanie czy badany materiał jest twardszy od materiału wzorcowego oraz po dokonaniu specjalnych obliczeń na określenie przybliżonej twardości materiału. Metoda została opracowana w hucie Poldi w Czechach[2]

Pomiar twardości za pomocą metody Poldi polega na przyłożeniu impulsowej siły za pomocą młotka o masie 0,5 kg[2] (stąd popularna nazwa metody „młotek Poldi” [3].) w celu wykonania odcisku w materiale badanym. Dzięki budowie młotka możliwe jest wykonanie dwóch odcisków (na materiale badanym i wzorcowym). Dzięki czemu siła przyłożona do obu materiałów jest taka sama. Stosując tę metodę można oszacować twardość w stopniach Brinella

Skala twardości Shore'a - skale do wyznaczania twardości.

Pomiar skleroskopem Shore'a odbywa się metodą dynamiczną [1]. Stosowany jest np. w przypadku dużych przedmiotów, gdy nie można zastosować statycznych metod (t.j. skali Rockwella, Brinella, czy Vickersa). Pomiar polega na opuszczeniu specjalnego bijaka [2] (najczęściej o masie 20 g) z określonej wysokości (zwykle 112 mm). Podczas uderzenia część energii opadania zmienia się w odkształcenie sprężyste bijaka i materiału, co wywołuje jego odskok. Wysokość odskoku jest mierzona skalą podzieloną na 130 działek. Twardość 100 jednostek ma stal hartowana niskostopowa. Zaletą pomiaru tą metodą jest niewielkie uszkodzenie powierzchni elementu i szybkość pomiaru. Wadą jest zależność wyniku pomiaru od modułu Younga próbki.

Udarność - odporność materiału na obciążenie dynamiczne. Udarność określa się jako stosunek pracy potrzebnej do złamania znormalizowanej próbki z karbem do pola powierzchni przekroju poprzecznego tej próbki w miejscu karbu:

U - udarność

L - praca potrzebna do złamania znormalizowanej próbki z karbem

A - pole powierzchni przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu

Udarność materiałów kruchych jest mała, a ciągliwych duża.

Miarą udarności zgodnie z PN jest stosunek energii zużytej na złamanie próbki za pomocą jednorazowego uderzenia do pola przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu:

KC - udarność [J/cm2]

K - praca uderzenia [J]

S - pole powierzchni początkowej przekroju poprzecznego próbki w miejscu karbu [cm2]

Próby udarowe wykonuje się w celu określenia wpływu prędkości obciążenia i odkształcenia na własności mechaniczne materiałów przy obciążeniach dynamicznych. Wzrost prędkości obciążenia powoduje podwyższenie granicy plastyczności i wytrzymałości materiału oraz zmniejszenie odkształceń plastycznych. Materiał staje się bardziej kruchy.

Do wykonywania tych badań wykorzystuje się urządzenia umożliwiające przyłożenie dużej siły w krótkim czasie, zwane najczęściej młotami udarowymi. Najczęściej spotykanym urządzeniem jest młot Charpy'ego.

Badania zmęczeniowe- wytrzymałość zmęczeniową meteriału nazywamy jego odporność na pękanie w warunkach zmiennych naprężeń. Zmienne naprężenia powodują zniszczenie narażonego na nie elementów przy znacznie niższych naprężeniach niż przy działamniu jednokierunkowego działania naprężenia statycznego. Ponieważ części maszyn narażone są na działanie zmiennych naprężeń ma podstawowe znaczenie przy wyborze materiału jak i poprzecznych przekrojów czynnych konstrukcji. Definicja wytrzymałości zmęczeniowej wynika z zależnośći między wielkością amplitudy naprężenia zmiennego a liczbą cykli wywołujących pęknięcie.

Pulsatory są często używane do badania zmęczenia przy zmiennych obiciążeniach ściskających i rozciągających, ale mogą też byc używane do zwykłych badań statycznych. Pulsator to maszyna o spe3cjalnej konstrukcji, ruchoma rama jest połączona z dwoma tłokami, górny znajduje się w cylindrze połączonym z pompą pulsatora, a dolnym cylindrze połączonym ze zbiornikiem wyrównawczym który służy do nadawania naprężenia ściskającego. Obciążenie działające na bróbkę jest sumą algebraiczną obciażeń działających na górny i dolny tłok. Pompa pulsatora posiada tlok wprawiany w drgania za pomocą układu korbowego. Istnieje również możliwość regulowania skoku tłoka przez zmianę długości dźwigni naciskającej na tłok.

Badania makroskopowe polegają na stwierdzeniu budowy lub wad materiału na próbkach pobranych z badanego przedmiotu, przy czym ocenę przeprowadza się okiem nie uzbrojonym lub przy powiększeniu nie przekraczającym 25 razy, próbkę pobiera się z odpowiednich miejsc przez wycięcie piłą lub innym sposobem tak aby nie nastąpiły zmiany w strukturze materiału na skutek temperatury bądź zgniotu. Po wycięcu, badaną płaszczyznę skrawa się a następie szlifuje papierami ściernymi. Obserwując wykonany szlif w stanie nie strawionym możemy w materiale wykryć pozostałości jamy usadowej, pęcherze, pory i większe wtrącenia niemetaliczne. Uszkodzenia części maszyn i urządzeń, które powstają w trakcie procesu eksploatacyjnego, wywołane są najczęściej przez szereg wad wewnętrznych powstałych wcześniej, podczas procesu technologicznego. Badania makroskopowe stosuje się na gotowych częściach maszyn, wyrobów lub półfabrykatów w celu oceny jakości i polepszenie przyszłych wyrobów a także wykryciu wad

2.1 Badania makroskopowe.

 

Służą głównie do oceny jakości materiałów. Są powszechnie stosowane w kontroli gotowych wyrobów lub półwyrobów. Celem tych badań jest wykrycie wszelkich nieciągłości materiału (pęknięć, zawalcowań, pęcherzy podskórnych, jam skurczowych) oraz niejednorodności chemicznych lub strukturalnych. Polegają one na obserwacji gołym okiem lub pod niewielkim powiększeniem (do około 30 razy) powierzchni wyrobów lub odpowiednio przygotowanych przełomów albo powierzchni wyszlifowanych i wytrawionych odpowiednimi odczynnikami.

W celu wykrycia makrostruktury, powierzchnie próbek poddaje się działaniu odczynników [PN-61/H-04502] :

- do głębokiego trawienia (mieszanina kwasów HCl i H2SO4 lub rozcieńczony wodą HCl w stosunku 1:1),

- działających powierzchniowo (zawierających głownie związki miedzi).

W badaniach makroskopowych stosuje się również tak zwane metody odbitkowe, np. próbę Baumanna, która umożliwia uzyskanie obrazu rozmieszczenia siarczków w stali na papierze fotograficznym nasyconym słabym roztworem wodnym H2SO4.

 

2.2 Badania mikroskopowe.

 

Przeprowadza się przy użyciu mikroskopu metalograficznego na specjalnie przygotowanych próbkach w postaci zgładu metalograficznego w stanie nietrawionym lub trawionym. Obserwacja pod mikroskopem pozwala na:

- określenie wielkości i kształtu ziaren, z których składa się dany metal lub stop

- wykrywanie wtrąceń niemetalicznych oraz wad wewnętrznych

- identyfikowanie poszczególnych składników fazowych i strukturalnych

- określenie zastosowanej technologii wytwarzania wyrobów.

 

Mikrostrukturą metali i stopów można ujawnić przez:

-   trawienie chemiczne,

-   trawienie elektrolityczne, przy zastosowaniu odczynników ujętych w normach

Stal - stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla cementyt, występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Stal obok żelaza i węgla zawiera zwykle również inne składniki. Do pożądanych składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu zwane są zanieczyszczeniami.

(jest masa podziałów ja dałem tylko to, jak ktoś chce to wikipedia) ze względu na skład chemiczny (rodzaj i udział składników stopowych)

• stal węglowa (niestopowa)

• niskowęglowa

• średniowęglowa

• wysokowęglowa

• stal stopowa

• niskostopowa

• średniostopowa

• wysokostopowa

Staliwa- staliwem nazywamy stal odlaną do form i stosowaną w tym stanie bez obróbki plastycznej. Pod względem metod wytwarzania i składu chem nie różni się od stali, wykazuje jednak znaczne różnice strukturalne. Może zawierać 1,5% węgla i pierwiastki stopowe analogicznie jak w stalach. Zwykle stouje się stalowo średnio węglowe o zawartości 0,25- 0,45 % C. Stalowo można podzielić na węglowe i stopowe. Węglowe- konstrukcyjne do ogólnego przeznaczenia jest ujęte w normie PN- ISO. Znak składa sie z dwóch liczb trzycyfrowych jedna oznacza granice plastyczności a druga wytrzymałość na rozciąganie. Stosowane gatunki są w przedziałach (200-400 do 340-550). w przypadku staliw spawalnych dopisuje się literę W. Wydłużenie tych stali mieści się w zakresie 15-25 % a przewężenie 21-40%. Staliwa stopowe mogą być konstrukcyjne o specjalnym przeznaczeniu, odporne na korozje, wysoką temperaturę, ścieranie, narzędziowe.

Żeliwa- są stopami odlewniczymi na osnowie żelaza o zawartości węgla w granicach 2- 3,8% szeroko stosowanym w budowie maszyn. Dużą popularność zdobyły żeliwa szare dzięki takim zaletom jak:

1. łatwość odlewania

2. dobra skrawalność

3. wytrzymałość

4. zdolność tłumienia drgań

5. odporność na ścieranie

6. mała rozszerzalność cieplna

7. niski koszt wytwarzania

do wad należy zaliczyć, głównie ich małą ciągliwość i udarność oraz małą wytrzymałość na rozciąganie w porównanie z wytrzymałością na ściskanie. W budowie maszyn stosowane są głównie żeliwa szare i wysokojakościowe- stopowe, sferoidalne, modyfikowane i ciągliwe. Żeliwa zabielone stosuje się tylko w wyjątkowych przypadkach, natomiast białe głównie jako półprodukt przy wytwarzaniu żeliw ciągliwych. Żeliwa są stopami złorzonymi i zawierają oprócz węgla zawsze dodatki krzemu i manganu a także zazwyczaj więcej niż stale siarki i fosforu

Uwaga!

Brakuje punktów

f) stopy materiałów metalicznych - analiza i wykresy równowago fazowej
g)wykres równowago fazowej żelazowęgiel i żelazografit

---