WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

Podobne dokumenty
Nauka o Materiałach. Wykład IX. Odkształcenie materiałów właściwości plastyczne. Jerzy Lis

Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

Nauka o Materiałach. Wykład VI. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste i plastyczne. Jerzy Lis

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Ćwiczenie nr 3 Statyczna próba jednoosiowego rozciągania. Umocnienie odkształceniowe, roztworowe i przez rozdrobnienie ziarna

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zjawisko to umożliwia kształtowanie metali na drodze przeróbki plastycznej.

STRUKTURA IDEALNYCH KRYSZTAŁÓW

Podstawy Nauki o Materiałach II Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Właściwości kryształów

Dekohezja materiałów. Przedmiot: Degradacja i metody badań materiałów Wykład na podstawie materiałów prof. dr hab. inż. Jerzego Lisa, prof. zw.

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Integralność konstrukcji

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

OBRÓBKA PLASTYCZNA METALI

ODKSZTAŁCENIE I REKRYSTALIZACJA METALI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykład X: Dekohezja. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal, Politechnika Lubelska. Literatura

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz.13

30/01/2018. Wykład IX: Dekohezja. Treść wykładu: Dekohezja - wprowadzenie. 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie.

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

2. WPŁYW ODKSZTAŁCENIA PLASTYCZNEGO NA ZIMNO NA ZMIANĘ WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH METALI

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal Zakład Fizyki Stosowanej, Instytut Fizyki Politechnika Lubelska

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

OBRÓBKA PLASTYCZNA METALI

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

Wytrzymałość Materiałów

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

Politechnika Białostocka

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

Materiałoznawstwo Materials science. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Materiałoznawstwo Materials science. Automaryka i Robotyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Właściwości mechaniczne

Pomiar twardości ciał stałych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

BUDOWA STOPÓW METALI

Pomiar twardości. gdzie: HB - twardość wg Brinella, F - siła obciążająca, S cz - pole powierzchni czaszy.

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PĘKANIE. Dekohezja. Wytrzymałość materiałów. zniszczenie materiału pod wpływem naprężeń

BADANIA PÓL NAPRĘśEŃ W IMPLANTACH TYTANOWYCH METODAMI EBSD/SEM. Klaudia Radomska

Nauka o Materiałach. Wykład IV. Polikryształy I. Jerzy Lis

IV Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna Problematyka funkcjonowania i rozwoju branży metalowej w Polsce

BADANIE ODPORNOŚCI NA PRZENIKANIE SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PODCZAS DYNAMICZNYCH ODKSZTAŁCEŃ MATERIAŁÓW

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

Temat 3. Nauka o materiałach. Budowa metali i stopów

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej im. prof. Meissnera

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

Wykład IV: Polikryształy I. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Charakterystyka mechaniczna cynku po dużych deformacjach plastycznych i jej interpretacja strukturalna

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

MATERIAŁY SUPERTWARDE

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

Zmęczenie Materiałów pod Kontrolą

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

ODKSZTAŁCANIE NA ZIMNO I WYŻARZANIE MATERIAŁÓW

Metaloznawstwo I Metal Science I

Struktura materiałów. Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Badania wytrzymałościowe

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

Materiały budowlane - systematyka i uwarunkowania właściwości użytkowych

Przemiana martenzytyczna

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 9

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. II. Przemiany austenitu przechłodzonego

Dawid Bula. Wytrzymałość połączenia metal-ceramika na wybranych podbudowach metalowych

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

EFEKT PAMIĘCI KSZTAŁTU

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Analityczne Modele Tarcia. Tadeusz Stolarski Katedra Podstaw Konstrukcji I Eksploatacji Maszyn

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Rys. I. Zależność odkształcenia od obciążenia dla różnych rodzajów ciał stałych: I odkształcenie sprężyste, II odkształcenie plastyczne

Charakterystyka składników - ŻELAZO Duże rozpowszechnienie w przyrodzie ok. 5% w skorupie ziemskiej. Rudy żelaza:

Ćwiczenie nr 2 Temat: Umocnienie wydzieleniowe stopu Al z Cu

SPRAWOZDANIE: LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

Krystalografia. Typowe struktury pierwiastków i związków chemicznych

Stal Niskowęglowa: Walcowanie na zimno

Transkrypt:

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ Zmiany makroskopowe Zmiany makroskopowe R e = R 0.2 - umowna granica plastyczności (0.2% odkształcenia trwałego); R m - wytrzymałość na rozciąganie (plastyczne); 1

Teoretyczna granica plastyczności Trwałe odkształcenie materiału następuje w wypadku gdy jeden element materiału przemieści się pod wpływem naprężeń ścinających względem drugiego elementu zachowując cały czas spójność materiału. W modelu zakładamy działanie na kryształ sił ścinających Teoretyczna granica plastyczności W przybliżeniu: W zakresie małych odkształceń: τ = Gγ G u a u - przesunięcie atomu; a - odległość międzypłaszczyznowa Zerwanie wiązania zachodzi przy a r o /4, stąd: τ max = G r0 G E 4a 4 8 Czyli (τ max) jest na poziomie 50 GPa; Granica plastyczności Oznaczenie granicy plastyczności w próbie twardości: Próba twardości polega na wciskaniu w powierzchnię materiału wgłębnika w kształcie piramidy lub kulki; Podczas wciskania następuje lokalne plastyczne (trwałe) odkształcenie materiału i powstaje trwałe wgłębienie o kształcie wgłębnika; Wyznaczana tą metodą twardość H jest wielkością charakteryzującą materiał związaną z jego właściwościami plastycznymi 2

Granica plastyczności Twardość wyznaczana metodą Vickersa (techniczna) Wgłębnik wykonany jest z monokryształu diamentu o kształcie piramidy H V - twardość Vickersa H V = F/S, gdzie: F - obciążenie; S - całkowita powierzchnia wgłębienia Dla określenia granicy plastyczności stosujemy H - rzeczywista twardość H = F/A, gdzie: F - obciążenie; A - powierzchnia rzutu wgłębienia H ~ HV (wielkości skorelowane w tablicach) Można wykazać, że H = 3 R e Metodą tą można (w sposób przybliżony) określić granicę plastyczności materiałów, zwłaszcza tych, których nie można odkształcić plastycznie w próbach rozciągania (ściskania) jak np. kruche materiały ceramiczne Granica plastyczności materiałów rzeczywistych Granica plastyczności materiałów rzeczywistych 3

Granica plastyczności materiałów rzeczywistych Granica plastyczności materiałów rzeczywistych typowymi materiałami plastycznymi są metale i stopy - ich granica plastyczności jest rzędu 10-6 10-2 E i jest niższa od wytrzymałości tworzyw; granica plastyczności materiałów ceramicznych jest wyższa tj. 10-2 10-1 E znacznie przewyższa wartości wytrzymałości tych tworzyw - są to materiały kruche; polimery charakteryzują się niską wartością granicy plastyczności chociaż w wypadku polimerów usieciowanych wartości te zbliżają się do metali; Różnice pomiędzy teoretyczną a praktyczną granicą plastyczności wskazują, że w wypadku metali muszą istnieć mechanizmy obniżające granicę plastyczności!!!!!!!!! Tak niskie granice plastyczności w metalach są możliwe dzięki występowaniu mechanizmów poślizgu, dyslokacji. Ruch dyslokacji krawędziowej 4

Ruch dyslokacji śrubowej Niskie granice plastyczności są możliwe gdyż w czasie odkształcenia trwałego następuje zerwanie pojedynczych wiązań Materiały zawierających wysokie stężenia dyslokacji, w których ruch dyslokacji jest możliwy oraz występują dodatkowe źródła dyslokacji tj. w metalach posiadają właściwości plastyczne. W metalach odkształcenie plastyczne może zachodzić także przez bliźniakowanie. Obraz dyslokacji w stali Schemat powierzchni metalu odkształconego plastycznie 5

Systemy poślizgu (dla poślizgu dyslokacji) Poślizg w strukturach krystalograficznych zachodzi wzdłuż uprzywilejowanych płaszczyzn i określonych kierunków charakteryzujących się największą gęstością upakowania; Kombinacja płaszczyzny i kierunku tworzy tzw. system poślizgu; Materiały uważa się za plastyczne jeżeli posiadają więcej niż 5 niezależnych systemów poślizgu; Materiał System poślizgu Liczba systemów Miedź RSC <101>{111} 3x4=12 Molibden RPC <111>{112} 6x2=12 Kadm HZ <1120>{0001} 1x3=3 MgO RSC <110>{110} 2 Grafit HZ <1120>{1010} 1 Umocnienie materiału: Dla odkształcenia plastycznego konieczne jest występowanie dyslokacji i ich łatwe przemieszczanie w sieci krystalicznej. Gdy dyslokacja się przemieszcza poszczególne wiązania musza ulegać zerwaniu i odtwarzaniu. Wymaga to pokonania pewnej siły. Minimalną siłę jaką należy pokonać dla uruchomienia dyslokacji nazywamy krytycznym naprężeniem poślizgu dyslokacji. Zjawiska zwiększające krytyczne naprężenie poślizgu dyslokacji czyli zmniejszające plastyczność materiału nazywamy mechanizmami umocnienia materiału. 6

y (MPa) A. Występowanie wiązań ukierunkowanych np. atomowych, które nie mogą ulegać znacznej deformacji (przykład ceramika kowalencyjna) Wiązania metaliczne praktycznie mogą się odkształcać bez przeszkód do momentu jego zerwania i stąd możliwy jest łatwy ruch dyslokacji. W materiałach ceramicznych dyslokacje mają utrudniony ruch gdyż wiązania ukierunkowane mogą odkształcać się o niewielki kąt ok. 3 o bez zerwania ciągłości materiału, stąd: Naprężenia niezbędne dla ruchu dyslokacji są w ceramice duże większe niż w metalach i nieraz większe od wytrzymałości materiałów = materiały kruche B. Umacnianie roztworowe i dyspersyjne Występowanie domieszek obcych atomów w formie roztworów stałych utrudnia ruch dyslokacji stąd obniża plastyczność. Stopy mają mniejszą plastyczność niż czyste metale. Podobny efekt można osiągnąć za pomocą dyspersyjnych wtrąceń jak w kompozytach ziarnistych. B. Umacnianie roztworowe i dyspersyjne 200 150 Sn (1.51 Å) Be (1.12 Å) Osnowa: Cu (r = 1,28 Å) 100 50 0 Zn (1.31 Å) 10 20 30 40 Koncentracja obcych atomów, % 7

B. Umacnianie roztworowe i dyspersyjne C. Umocnienie odkształceniowe W toku umocnienia plastycznego dyslokacje ulegają spiętrzeniu i splątaniu. Powoduje to umocnienie materiału. Aby materiał był znów plastyczny należy poddać go wyżarzaniu. D. Umocnienie w polikrysztale 1. Jeżeli granice międzyziarnowe są słabe to ruch dyslokacji jest przez nie utrudniony co powoduje obniżenie plastyczności. 2. Ziarna których systemy poślizgu są odchylone od kierunku działania naprężeń zewnętrznych będą odkształcały się słabiej stąd sumarycznie w polikrysztale dla odkształcenia plastycznego konieczne jest większe naprężenie: Re= 3 y (y - czynnik Taylora). 8

Napręzenia ścinające (MPa) Wpływ temperatury na plastyczność W temperaturach pokojowych właściwości plastyczne wykazują jedynie metale. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ruchliwość defektów punktowych a wraz z nimi możliwość ruchów dyfuzyjnych dyslokacji. W podwyższonych temperaturach możliwe jest wystąpienie odkształceń plastycznych także materiałów kruchych np. ceramicznych = NADPLASTYCZNOŚĆ Wpływ temperatury na plastyczność Fe-BCC W-BCC Ni-FCC Cu-FCC 450 300 150 Fe Ni W wiązania metaliczne 18-8 SS Cu Al 2 O 3 wiązania jonowe Si wiązania kowalencyjne 0.0 0.2 0.4 0.6 T/T m 9