57469 IMG!4 215 (2)

214

9. Właściwości materiałów

200

gran

ju F

czyz

al

y⁰

5j

1

-    wytrzymałość statyczną - odporność na obciążenie statyczne

-    wytrzymałość udarową - odporność na uderzenia,

-    wytrzymałość zmęczeniową - odporność na cykliczne zmiany obciąg

-    wytrzymałość na pełzanie - odporność na długotrwałe działanie obc?| stałego w podwyższonej temperaturze.

Wytrzymałość statyczną materiałów ciągłiwych (większość tworzyw m_e,_aj. | nych, kauczuki) ocenia się wytrzymałością na rozciąganie, a materiałów kruch" (żeliwo, betony, szkła) - wytrzymałością na ściskanie albo na zginanie.

Największą wytrzymałość mają kryształy kowalencyjne, jonowe i metali^ mniejszą - materiały o wiązaniu międzycząsteczkowym siłami van der WaaiJ Wytrzymałość monokryształów metali jest tym większa, im mniejsze jest stężaj defektów w ich strukturze. Wytrzymałość polikryształów jest większa w porównani z odpowiednimi monokryształami, dzięki umacniającemu wpływowi granic a_arD tym wyraźniejszemu, im bardziej drobnoziarnisty jest metal i im niższa temperatura.*

Naprężenia własne w materiale (cieplne, spawalnicze, po obróbce cieplnej} o znaku zgodnym z działającym obciążeniem zewnętrznym zmniejszają, a o znaku przeciwnym - powiększają wytrzymałość na rozciąganie. Zależności te wykorzysta, je się w praktyce, np. w połączeniach skurczowych.

Wady powierzchniowe, wywołujące lokalne działanie karbu, poprzez koncentrację naprężeń zmniejszają wytrzymałość (w razie zgodnego znaku z obciążeniem zewnętrznym). Działanie karbu jest wyraźniejsze na materiały kruche niż ciągli^ ponieważ koncentracje naprężeń w tych ostatnich łatwo mogą zostać „rozładowane” lokalnym odkształceniem plastycznym. Wady mikrostruktury, jak wewnętrzne pęknięcia, pory, wtrącenia obcych faz itp., również wywołują działanie karbu obniżające wytrzymałość. Typowym przykładem jest mała wytrzymałość na rozciąganie żeliwa szarego, w którym wtrącenia grafitu (wytrzymałość zbliżona do zera) niezależnie od zmniejszenia czynnego przekroju wywołują działanie karbu.

9.1 Właściwości mechaniczne

21$

zaznaczonej granicy plastyczności. Stal miękka przy znacznej wytrzymałości i odkształceniu plastycznym ma wyjątkowo wyraźną granicę plastyczności. Natomiast materiały kruche odznaczają się dużą (stal zahartowana) albo małą (żeliwo) wytrzymałością przy bardzo małym odkształceniu plastycznym (brak odkształcenia lokalnego - szyjki) i nie zaznaczonej granicy plastyczności.

Wskaźnikiem powszechnie stosowanym do oceny właściwości mechanicznych materiału jest stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie. Im większą wartość osiąga ten wskaźnik, tym właściwości mechaniczne materiału są lepsze. Dla danego materiału struktury sferoidalne powiększają wartość wskaźnika. Tak na przykład stale wyżarzone o strukturze płytkowej (perlityczno-ferrytycznej) mają wartość RJR_m = 0,5 -r 0,6. Po ulepszaniu cieplnym struktura sferoidalna (sorbityczna) powiększa wartość RJR_a = 0,8 -f 0,9. Warto nadmienić, iż stopy tytanu, niezależnie od blisko dwukrotnie mniejszego ciężaru właściwego i większej odporności na korozję w porównaniu ze stalą, osiągają wartość RJR_m = 0,9.

9.2.1. Statyczna próba rozciągania

Szczegółowych informacji o właściwościach mechanicznych materiału dostarcza najczęściej wykonywana statyczna próba rozciągania¹'.

ma

lub

5o:

iz;

w

Rys. 9.1. Zależność odkształcenia od naprężenia I - Cu, 2 - Fe, 3 — sta) miękka, 4 — stal zahartowana

Rys. 9.2. Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa z napędem hydraulicznym (schemat)

'* PN-EN 10002-1+AC 1: i998. Metale. Próba rozcinania. Metoda badania w temperaturze otoczenia PN-81/C-89034. Tworzywa sztuczne. Oznaczanie cech wytrzymałościowych przy statycznym

Wytrzymałość materiału jest w pewien sposób związana z jego ciągliwością, jak to wynika z wykresów naprężenie-odkształcenie (rys. 9.1). Materiały o dużej ciągliwości (Al, Cu, Ag i ich stopy) odznaczają się stosunkowo niewielką wytrzymałością, ale bardzo dużym odkształceniem plastycznym, przy słabo lub wcale nie

rozciąganiu.

I