NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "NAUKA O MATERIÁLU I. Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení)"

Milena Beranová
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 NAUKA O MATERIÁLU I Přednáška č. 03: Vlastnosti materiálu II (vlastnosti mechanické a technologické, odolnost proti opotřebení) Autor přednášky: Ing. Daniela Odehnalová Pracoviště: TUL FS, Katedra materiálu

2 Mechanické vlastnosti Vyjadřují chování materiálu při působení vnějších sil. Základní jsou: pružnost pevnost houževnatost plasticita Odvozené: odolnost proti opotřebení tvrdost další

3 Pevnost odolnost materiálu proti trvalému porušení soudržnosti jeho částic vnějšími silami Podle způsobu namáhání mluvíme o pevnosti v tahu, tlaku, ohybu Známe tři druhy pevnosti: skutečnou, ideální a konvenční (smluvní). Pevnost, zjišťovaná mechanickými zkouškami je vždy pevností smluvní, tj. nebere v úvahu změnu průřezu zkušebního tělesa v průběhu zatěžování.

4 Pružnost = elasticita Schopnost materiálu před porušením se pružně deformovat Změna stavu materiálu při působení mechanických sil, která se projevuje deformací objemu Pokud napětí nepřekročí určitou hodnotu rozměry se obnovují vratný proces (makro) K vyhodnocení se používá modul pružnosti a mez pružnosti

5 Modul pružnosti v tahu E, ve smyku - G Vyjadřují odpor materiálu proti pružné deformaci čím modul pružnosti, tím napětí je nutné k vyvolání deformace Mezi pružnou deformací a napětím existuje lineární závislost Hookův zákon R = E. e Pro většinu kovů je G = 0,373 E Př.: pro uhlíkovou ocel E = 210 GPa legované oceli E = GPa litiny E = Gpa uhlíkové nanotrubičky s jednoduchou stěnou E = GPa

6 Mez pružnosti - R e nejvyšší napětí, při kterém ještě nevzniká plastická deformace technicky přesné měření je nemožné nelze určit přesný přechod mezi elastickou a plastickou deformací prakticky se určuje přechod mezi pružnou a plastickou deformací mezí kluzu

7 Plasticita schopnost materiálu měnit působením vnějších sil v tuhém stavu trvale svůj tvar bez porušení, tzn. plasticky se před porušením deformovat Plastická deformace = trvalá změna stavu začínající, když napětí překročí odpor materiálu proti plastické deformaci (tj. mez pružnosti, resp. mez kluzu) mechanická vlastnost, která má význam při technologickém zpracování pro tváření se definuje jako tvářitelnost

8 Důsledky plastické deformace při plastické deformaci materiál zpevňuje, vzniká deformační zpevnění Projeví se zvýšením meze kluzu, pevnosti, tvrdosti a snížením tažnosti Ve struktuře se projeví textura a s ní výrazná anizotropie vlastností

9 Důsledky plastické deformace Plasticky deformovaný kov je charakterizován zvýšenou hustotou poruch (v žíhaném stavu asi cm -2, v deformovaném stavu vzroste o 4 6 řádů)

10 Odpevňovací pochody - rekrystalizace Následky deformačního zpevnění se odstraňují zotavením a rekrystalizací Zotavení nízkoteplotní oblast uvolňování energie, zotavení bodových poruch, při vyšší teplotě pak dislokací, konečná fáze - polygonizace

11 Odpevňovací pochody - rekrystalizace U čistých kovů se teplota zotavení pohybuje kolem 0,1 0,35 teploty tání. Rekrystalizace navazuje na zotavení při vyšších teplotách vznikají nová zrna stejné mřížky Teplota rekrystalizace u čistých kovů cca 0,4 teploty tání Nejde o fázovou přeměnu

Technologické vlastnosti soubor vlastností materiálů, umožňující za definovaných podmínek určitý způsob zpracování materiálu velmi úzce souvisí s používanou

12 Technologické vlastnosti soubor vlastností materiálů, umožňující za definovaných podmínek určitý způsob zpracování materiálu velmi úzce souvisí s používanou technologií a se změnou technologie se mohou měnit Mezi nejdůležitější technolog. vl. patří: tvárnost (tvářitelnost) svařitelnost slévatelnost obrobitelnost

13 Tvárnost resp. tvářitelnost Tvárnost materiálu je schopnost materiálu vytvořit požadovaný jakostní výrobek plastickou deformací za tepla nebo za studena, aniž by došlo k porušení materiálu. Úzce souvisí s vnitřní stavbou materiálu. Je ovlivněna jejich chemickým složením, teplotou a druhem napjatosti během tvářecího procesu.

metalurgická závislá na složení, struktuře svařovaného materiálu, dilatacích a

14 Svařitelnost schopnost materiálu vytvořit kvalitní svarový spoj Dělení svařitelnosti: technologická závislá na technologii a parametrech svařování metalurgická závislá na složení, struktuře svařovaného materiálu, dilatacích a pnutích vzniklých v procesu svařování konstrukční závisí na tvarovém vyřešení svarového spoje

Slévatelnost schopnost kovu tvořit jakostní odlitek

zabíhavostí - schopnost různých kovů a slitin

rozměrů odlitku, vznik staženin, tvarové zborcení

15 Slévatelnost schopnost kovu tvořit jakostní odlitek dána především dvěma základními vlastnostmi: zabíhavostí - schopnost různých kovů a slitin dokonale vyplňovat formu smrštěním kovu - zmenšení rozměrů odlitku, vznik staženin, tvarové zborcení odlitku, vznik vnitřního napětí a vznik trhlin a prasklin v odlitcích

16 Obrobitelnost souhrnná vlastnost určující: jak snadno a s jakým výsledkem se daný materiál obrábí s jakou intenzitou se otupuje břit nástroje jakou práci musíme vynaložit na oddělení třísky příp. jaké dosáhneme drsnosti povrchu.

17 Odolnost proti povrchovému opotřebení Druhy opotřebení: ADHEZIVNÍ ABRAZIVNÍ EROZIVNÍ KAVITAČNÍ ÚNAVOVÉ (kontaktní) VIBRAČNÍ většinou kombinace a spolupůsobení teploty nebo koroze

18 Odolnost proti povrchovému opotřebení Faktory rozhodující fyzikálně-chemická nestabilita povrchu mechanické vlastnosti povrchu geometrie povrchu Faktory spolupůsobící při opotřebení mechanické fyzikálně-chemické (teplota, vlhkost, koroze, )

19 Adheziv. opotřebení o Adhezivní mikrospoje vzájemným třením dochází k jejich porušení nebo deformacím o Zlepšení zvýším tvrdost snížím tření Abraziv. opotřebení o Opotřebení účinkem tvrdých a drsných povrchů těles resp. částic mezi tělesy o Závisí na: velikosti částic teplotě povrchu přítlačné síle o Zk.: brusný kotouč + vzorek hm. úbytek Hodnocení úbytkem objemu nebo hmotnosti

20 Erozivní opotřebení o Poškození povrchu nerovnoměrné částicemi nesenými proudícími médii (kapalina, plyn) o Rýhování ploch, oddělení částic dál fungují jako abrazivo o Kavitační opotřebení V důsledku proudění kapaliny vznik a zánik kavitačních bublin při změně podmínek proudění Zánik kavit imploze hydrodynamické nárazy na stěny materiálu oddělování částic, poškození povrchu Jsou i případy kdy dojde ke zpevnění povrchu

funkčnosti jamky se chovají jako vruby o o Poškození povrchu na styčných plochách dvou

21 Kontaktní únava Vibrační opotřebení o o Při kmitavém namáhání dvou těles v kontaktu Následek: malá plastická deformace a její hromadění trhliny, jamky PITTING konec funkčnosti jamky se chovají jako vruby o o Poškození povrchu na styčných plochách dvou pevně spojených těles Při velkém tlaku a slabém kmitavém pohybu FRETTING výrazně snižuje mez únavy c a životnost

Podobné dokumenty

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření Metody charakterizace nanomateriálů 1 Základní rozdělení vlastností ZMV Přednáška č. 1 Nejobvyklejší dělení vlastností materiálů v technické