Imię i Nazwisko
Grupa		Data
Zespół		Ocena
Rok akad.		Podpis

LABORATORIUM

METALE I STOPY DO PRACY PRZY OBNIŻONYYCH TEMPERATURACH I METODY ICH BADANIA.

Sprawozdanie winno zawierać:

1. Rysunki oraz wymiary karbu wybranych próbek udarnościowych. Wpływ rodzaju karbu na odporność na pękanie materiałów.

2. Temperatury wrzenia gazów technicznych przy ciśnieniu atmosferycznym.

3. Graficzne przedstawienie zmiany właściwości mechanicznych jak: R_m, R_0,2, A, Z, dla stali.

4. Proszę graficznie przedstawić sposoby określania temperatury przejścia plastyczno kruchego (dopuszczalnej temperatury pracy) dla kryterium:

1. metoda 35J/cm²,

2. metoda półek energetycznych,

3. metoda FATT,

4. metoda punktu przegięcia.

Proszę podać, jaki rodzaj próbek udarnościowych używa się w tej próbie i jak są one pobierane w stosunku do kierunku przeróbki plastycznej, oraz jak wygląda przełom przy pękaniu kruchym i plastycznym (rysunek).

5. Układ równowagi żelazo-nikiel (zawartość niklu w procentach wagowych); na podstawie układu równowagi proszę opisać zmiany struktury stali od ferrytycznej do austenitycznej w temperaturze otoczenia funkcji zawartości niklu.

6. Wpływ niklu na temperaturę przemian fazowych oraz granicę plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, hartowność, austenit szczątkowy oraz temperaturę przejścia plastyczno-kruchego. T_p-k. Podać dopuszczalne temperatury pracy stali dla stali zawierających różne zawartości niklu.

7. Co to są i w jakich współrzędnych wyznacza się krzywe odpuszczania?

8. Opisać, które z parametrów wyznaczanych w czasie statycznej próby rozciągania mogą świadczyć o podatności materiału do pękania kruchego lub plastycznego - proszę rozważyć różne przypadki.

9. Opis technologicznej próby udarności i oprzyrządowanej próby udarności.

10. Opisać wpływ różnych czynników na przesunięcia krzywej przejścia plastyczno-kruchego w kierunku ujemnych i dodatnich temperatur.

11. Zadanie 1 - dla podanych wartości pary łamania proszę wykonać polecenia podane w zadaniu 1.

12. Zadanie 2 - dla podanych wartości udarności proszę wykonać polecenia podane w zadaniu 2. Proszę omówić wpływ kierunku pobierania próbek na odporności na pękanie i na dopuszczalna temperaturę pracy materiału.

13. Dla danych uzyskanych w czasie laboratorium sporządzić wykres udarności w J/cm² funkcji temperatury. Na wykresie oszacować T_p-k metodami: a) 35J/cm², b) metodą półek energetycznych, c) metodą punktu przegięcia.

Literatura:

1. R. Wielgosz, S. Pytel „Zajęcia laboratoryjne z metaloznawstwa” - ćwiczenia nr 21, nr 42, nr 43 i nr 44.

opracował J.Kł. /05/XI/02

ZADANIE 1

Poniżej zestawiono wartości pracy łamania (energii łamania) w dżulach [J] w zakresie temperatur od -140⁰C do +20⁰C uzyskane w czasie łamania próbek poprzecznych typu Charpy V, wykonanych ze stali 10N3, zawierającej 0,1% węgla i 3,5% niklu.

Proszę:

• obliczyć średnie wartości udarności uzyskane z pomiarów w danej temperaturze,

• obliczyć błąd graniczny pomiaru wartości średniej dla α = 0,05, proszę podać wartości t_{α, r} wykorzystywane w obliczeniach,

• wyznaczyć krzywe przejścia plastyczno-kruchego dla danego materiału wraz z zaznaczonymi wartościami błędu,

• określić najniższą dopuszczalna temperaturę pracy (kryterium 35J/cm²).

ZADANIE 1/1

Poniżej zestawiono wartości pracy łamania (energii łamania) w dżulach [J] w zakresie temperatur od -140⁰C do +20⁰C uzyskane w czasie łamania próbek poprzecznych typu Charpy V, wykonanych ze stali 10N3, zawierającej 0,1% węgla i 3,5% niklu.

Proszę:

• obliczyć średnie wartości udarności uzyskane z pomiarów w danej temperaturze,

• obliczyć błąd graniczny pomiaru wartości średniej dla α = 0,05, proszę podać wartości t_{α, r} wykorzystywane w obliczeniach,

• wyznaczyć krzywe przejścia plastyczno-kruchego dla danego materiału wraz z zaznaczonymi wartościami błędu,

• określić najniższą dopuszczalna temperaturę pracy (kryterium 35J/cm²).

Temperatura +20⁰C

122,1

123,4

155,8

121,4

137,2

134,6

134,8

121,1

Temperatura 0⁰C

111,6

124,0

102,0

125,9

116,6

103,7

115,0

103,8

Temperatura -40⁰C

102,8

118,1

74,8

95,5

102,9

117,7

108,3

Temperatura -60⁰C

82,2

102,1

103,2

96,3

102,3

88,4

Temperatura -80⁰C

42,6

79,1

53,7

78,0

63,8

72,6

Temperatura -100⁰C

43,8

27,7

37,9

57,8

42,8

Temperatura -120⁰C

23,9

61,4

43,0

34,1

34,6

38,5

32,6

21,1

Temperatura -140⁰C

22,2

18,2

23,0

21,9

10,5

21,6

ZADANIE 2/1

Dla stali 10N9 zawierającej 0,1% węgla i 9% niklu wykonano pomiar udarności na próbkach wzdłużnych i poprzecznych w zakresie temperatur od +20⁰C do -196⁰C. Otrzymane wartości pomiarów udarności w J/cm² podano poniżej.

Proszę:

• wyznaczyć krzywe przejścia plastyczno-kruchego dla próbek wzdłużnych i poprzecznych dla wartości średnich pomiarów,

• podać jaka jest dopuszczalna temperatura pracy dla tej stali przyjmując kryterium 35j/cm²,

• podać jaka jest temperatura przejścia plastyczno-kruchego dla tej stali przyjmując kryterium półek energetycznych.

Temperatura + 20⁰C

wzdłużne	180,5	185,8	176,8	184,3	181,4	180,4
poprzeczne	120,6	118,0	117,0	128,0	130,2	127,8

Temperatura - 40⁰C

wzdłużne	170,0	176,8	166,6	171,3	171,2	169,4
poprzeczne	100,6	98,0	103,0	108,0	100,3	97,9

Temperatura - 80⁰C

wzdłużne	150,2	165,4	166,9	164,3	151,4	153,4
poprzeczne	70,6	88,0	72,0	73,0	80,2	77,5

Temperatura - 120⁰C

wzdłużne	140,5	145,7	136,6	134,3	141,4	138,4
poprzeczne	62,6	68,0	69,6	78,0	60,2	67,8

Temperatura - 140⁰C

wzdłużne	130,1	132,8	133,8	124,3	131,8	130,4
poprzeczne	50,5	48,0	47,0	48,0	53,2	54,8

Temperatura - 196⁰C

wzdłużne	120,5	125,8	126,4	124,0	120,4	111,4
poprzeczne	40,6	48,0	47,7	38,5	40,8	41,6

Ad 1.

Rysunki wybranych próbek udarnościowych oraz wymiary ich karbu.

Charpy V

Mesnager

DVM

inne

Ad.2

Temperatury wrzenia gazów technicznych przy ciśnieniu atmosferycznym.

Nazwa gazu	Temperatura wrzenia	Nazwa gazu	Temperatura wrzenia

Ad.3

Graficzne przedstawienie zmiany właściwości mechanicznych jak: R_m, R_0,2, A, Z, dla stali
w zakresie temperatur dodatnich i ujemnych.

R_m

R_0,2

A

Z

temperatury ujemne 0^oC temperatury dodatnie

Ad.4

Sposób wyznaczania dopuszczalnej temperatury pracy dla kryterium:

1. metoda 35J/cm²,

b) metoda półek energetycznych,

c) metoda FATT,

4. metoda punktu przegięcia.

Ad. 5

Układ równowagi żelazo-nikiel (zawartość niklu w procentach wagowych); na podstawie układu równowagi proszę opisać jak zmienia się struktura stopu (od ferrytycznej do austenitycznej) w temperaturze otoczenia funkcji zawartości niklu.

Ad. 6

Wpływ niklu na: a) temperaturę przemian fazowych, b) granicę plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, c) hartowność, d) austenit szczątkowy, e) temperaturę przejścia plastyczno-kruchego. T_p-k.

Ad. 7

Co to są i w jakich współrzędnych wyznacza się krzywe odpuszczania?

Ad. 8

Opisać, które z parametrów wyznaczanych w czasie statycznej próby rozciągania mogą świadczyć o podatności materiału do pękania kruchego lub plastycznego - proszę rozważyć różne przypadki.

Ad. 9

Opis technologicznej próby udarności i oprzyrządowanej próby udarności.

Ad. 10

Opisać wpływ różnych czynników na przesunięcia krzywej przejścia plastyczno-kruchego w kierunku ujemnych i dodatnich temperatur.

Udarność

[J/cm²]

temperatury ujemne 0^oC temperatury dodatnie

Ad. 11

Zadanie 1

Wyniki obliczeń

Temperatura	Średnia udarność J/cm^2	Odchylenie standartowe	Ilość pomiarów	tα, r t0,05, r	Błąd graniczny	Wyniki pomiarów z 95% prawdopod-bieństem mieszczą się w przedziale
+20 ^oC
0 ^oC
- 40 ^oC
- 60 ^oC
- 80 ^oC
- 100 ^oC
- 120 ^oC
- 140 ^oC

Proszę podać sposób wyliczania błędu granicznego pomiaru wartości średniej:

Ad. 12

Zadanie 2

Dopuszczalna temp. pracy stosując kryterium 35 J/cm² , T_p-k =

Metoda półek energetycznych. Energia _USE = Energia _LSE =

E _{(USE + LSE)/2} = T_p-k dla metody półek energetycznych =

Wnioski dotyczące właściwości materiału w zależności od kierunku przeróbki plastycznej:

Ad. 13

Oszacowane temperatury przejścia plastyczno-kruchego różnymi metodami - wyniki uzyskane w czasie ćwiczeń laboratoryjnych.

Temperatura

+100 ^oC

+20 ^oC

0 ^oC

-196 ^oC

Energia łamania [kGm]

Energia łamania [J]

Średnia energia [J]

Udarność [J/cm^2]

Dopuszczalna temperatura pracy według:

a) kryterium 35 [J/cm²] wynosi - T_p-k =

b) kryterium półek energetycznych wynosi - T_p-k =

- 9 -

/10/04/07

---