FYZIKÁLNA PODSTATA A MECHANIZMUS PLASTICKEJ DEFORMÁCIE Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
CÍLE KAPITOLY Po prostudování této kapitoly bude mít student znalosti o : - Fyzikálních a chemických vlastnostech - Mechanických a technologických vlastnostech - Struktůrou a průběhem deformací materiálů
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI Hustota - poměr hmotnosti m k objemu homogenní látky V při určité teplotě: [ kg/m3] Teplota tavení a tuhnutí T ve [oc, ok] při této teplotě látka mění skupenství. Délková a objemová roztažnost je změna délky a objemu s teplotou. Tepelná vodivost λ [Wm-1K-1] charakterizuje schopnost látky vést teplo Elektrická vodivost G [S] je schopnost látky vést elektrický proud. Měrný elektrický odpor je to odpor vodiče o průřezu 1 mm2 a délce 1 m. Magnetické vlastnosti charakterizují chování kovů v magnetickém poli. diamagnetické látky mají relativní permeabilitu μ < 1 a nezvyšují účinek vnějšího magnetického pole. paramagnetické látky mají μ > 1, ale blízké 1. feromagnetické látky mají vysoké μ závislé na intenzitě magnetického pole. magneticky tvrdé látky se těžko zmagnetizují, magneticky měkké látky lehko získají i ztratí magnetizmus.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI Povrch kovů sa často poruší vlivem působení prostředí. Je to koroze koroze ročně zničí až 3 % vyrobeného kovu. Zjišťuje se odolnost kovů vůči korozi v určitém prostředí. Zkoušky se provádí v přírodě, nebo v laboratořích. Velikost koroze sa udáva úbytkem kovu za 1 hod. v g na plocše cm 2 [g cm -2 h -1 ]. Dále se zkoumá odolnost proti vysokým teplotám (nad 600 o C) tzv. žáruvzdornost. Žáruvzdornost se křemík. zvyšuje přísadami hliník, chrom,
MECHANICKÉ VLASTNOSTI Součástky jsou namáhané tahem, tlakem, krutem, střihem a ohybem. Aby materiál tomuto namáhání odolával, musí mít vlastnosti jako je pevnost, tvrdost, pružnost, tvárnost a další. Tyto vlastnosti sa zjišťují zkouškami,
TECHNOLOGICKÉ VLASTNOSTI Materiál se zpracovává různými způsoby, které vyžadují odpovídající vlastnosti. Nazývají se technologické, protože jimi je určená technologie způsob zpracování, nebo opačně, technologii se vlastnosti materiálu přizpůsobí. Např. dural (AlCuMg) slouží k výrobě pevných ale lehkých dílů. Pro tvarování ale nesmí byt pevný, proto se upravuje tak, aby byl měkký a tvárný, potom se zpracuje a vytvrdí. Do technologických vlastností patří: tvárnost, obrobitelnost, svařovatelnost, odlévatelnost.
STRUKTÚRA A SCHÉMA DEFORMACÍ MATERIÁLU V průběhu krystalizace se dějí hlavně strukturální změny. Vznikají nové fáze. Fáze je homogenní část soustavy, která je oddělená od ostatních častí soustavy povrchovým rozhraním a má stejné vlastnosti, struktůry a chemické složení ( např. směs obilí a máku je soustava jako celek, mák je jedna fáze, obilíí druhá). Fázi může tvořit homogenní látka, nebo disperze. Disperze je soustava, obsahující alespoň dva druhy látek, z kterých jedna je rozptýlená v druhé; je to nerovnorodá soustava dvou, nebo více fází. Při krystalizaci probíhá transkrystalizace což je vznik dendritů stromečkovitých krystalitů, vznik krystalizačních os (obr. 6.12a), vznik lunkrů, mikrolunkrů (vznikají mezi krystality a působí jako vryp obr. 6.12b).
(STRUKTÚRY A SCHÉMATA DEFORMACÍ MATERIÁLU) Krystalizace slitin má tři odlišnosti od krystalizace čistého kovu: - z homogenní taveniny může zkrystalizovat několik fází, - krystalizace probíhá v určitém rozsahu teplot, - krystalická fáze má jiné složení než původní homogenní tavenina.
(ŠTRUKTÚRY A SCHÉMY DEFORMÁCIÍ MATERIÁLOV) a b Dendrity v liatej oceli a, kryštality v zliatine Fe-Ni b
(STRUKTURY A SCHÉMATA DEFORMACÍ MATERIÁLU) Fázové přeměny stavové diagramy Alotropie kovů a tím i změna jejich vlastností si vyžaduje, abychom poznali kdy změny probíhají a za jakých podmínek. To znamená, zjišťuje se, kdy a za jakých podmínek se uskuteční fázové přeměny. Přeměny, které v materiálu probíhají, jsou doprovázeny tepelným zabarvením a změnou rozměrů. Na základě toho se zhotovují stavové diagramy (nazývají se také rovnovážné diagramy). Získají se z nich údaje, které popisují stav slitiny v závislosti na teplotě a chemickém složení slitiny.
ŠEST ZÁKLADNÍCH KOMBINACÍ SLITIN KOVŮ A V KOLIKA VZNIKÁ EUTEKTIKUM Eutektoid (eutektoidní slitina), je slitina, v které probíhají strukturální změny při konstantní teplotě (tak jako v eutektiku), ale v tuhém stavu (nie pri zmene tavenina tuhá fáza). Vzniká šest základních kombinací : Slitina s dokonalou rozpustností v tekutém i tuhém stavu. Slitina s úplnou neprozpustitelností tzn. nulovou vzájemnou rozpustitelností v tuhém stavu a s eutektikem. Slitina s částečnou, ale konstantní rozpustitelností v tuhém stavu; svislé ohraničení Zde je eutektikum složené ze smesi tuhých roztoků: E = α + β.
(ŠESŤ ZÁKLADNÝCH KOMBINÁCIÍ ZLIATIN KOVOV A V KOĽKÝCH VZNIKÁ EUTEKTIKUM) Slitina s částečnou, ale proměnlivou rozpustitelností v tuhém stavu; ohraničená křivkami proměnlivé rozpustnosti (obr. 6.15 b 4). Vlivem klesající rozpustnosti složky B v A, vylučuje se pod eutektickou teplotou, teda v tuhém stavu nová fáze, sekundární tuhý roztok βii. To je u podeutektických slitin. Na druhé straně podobně, vlivem klesající rozpustnosti zložky A v B, se vylučuje pod eutektickou teplotou, teda v tuhém stavu nová fáze, sekundární tuhý roztok αii. To je u nadeutektických slitin. Slitina s peritektickým bodem 17 (obr. 6.15 b 5). Při této teplotě se už vyloučený tuhý roztok β se zbylou taveninou (s chemickým zložením 17 ) mění na tuhý roztok α (so zložením 17). Slitina s eutektoidním bodem, přemeny nastane i v tuhej fázi, bod 20 (obr. 6.15 b 6).