Próba udarności

Ciągliwość.

Ciągliwość jest jedną z podstawowych cech charakteryzujących własności mechaniczne materiału. Oznacza ona podatność materiału na odkształcenia trwałe bez powstawania pęknięć. Pojęcie ciągliwości jest często utożsamiane z plastycznością. Innymi słowy, ciągliwość wyraża zdolność naprężonego materiału do wytwarzania strefy intensywnego odkształcenia plastycznego przy wierzchołku rozprzestrzeniającego się pęknięcia.
Pomiar udarności jest przykładem technologicznej próby, pozwalającej ocenić pracę rozprzestrzeniania się pęknięcia a zatem i ciągliwość.
 

Próba udarności.

Polega ona na złamaniu próbki jednym uderzeniem młota wahadłowego i pomiarze energii jej złamania. Próbka jest przy tym podparta swobodnie na obu końcach i posiada karb, który jest ułożony po przeciwnej stronie niż następuje uderzenie młota.
Wynik próby stanowi wielkość pracy potrzebnej do złamania próbki lub jej stosunek do powierzchni jej przekroju poprzecznego w miejscu karbu.
                                                                                                          

 
 
gdzie: 
K – praca potrzebna do złamania próbki w J.
S0 – powierzchnia początkowa przekroju poprzecznego w miejscu karbu w cm2.
 

Budowa i zasada działania młota Charpy`ego.

 
 

 
 
Młot wahadłowy Charpy`ego do badania udarności.
 
Młot składa się z poruszającego się ruchem wahadłowym ramienia, które w początkowym etapie jest podniesione i zablokowane. Po ułożeniu próbki w dolnej części młota, następuje zwolnienie ramienia, które poruszając się pod wpływem siły grawitacji uderza w próbkę i łamie ją. Ramie młota zatrzymywane jest za pomocą hamulca. Młot wyposażony jest w podziałkę na której bezpośrednio odczytujemy energię zużytą na złamanie, lub maksymalny kąt wychylenia.
Nowoczesne młoty udarnościowe wyposażone są w urządzenia rejestrujące oraz mikroprocesory umożliwiające bezpośredni odczyt udarności i wydruk wyników prób. Umożliwiają one rejestrację zależności siły łamiącej próbkę i przemieszczenia się pęknięcia. Zarejestrowany wykres umożliwia rozłożenie udarności na tworzące ją energie związane z zarodkowaniem i rozprzestrzenianiem pęknięcia.
 
Oznaczanie próby.
W oznaczeniu próby udarności podaje się w pierwszej kolejności symbol literowy młota, kształt karbu a następnie energię młota i wymiary karbu i próbki. Np. KCU 150/5/75 oznacza próbę wykonaną przy pomocy młota Charpy`ego, na próbce o karbie w kształcie literu U. Energia całkowita wyniosła 150 J, głębokość karbu 5 mm a szerokość próbki 75 mm.
 
 
 

Kształty i wymiary próbek.

 
Próbki do badań są znormalizowane. W normie ujęto miejsce i sposób pobrania próbki, kształt, wymiary, dopuszczalne odchyłki wymiarowe, warunki wykonania próbek, a głównie kierunek osi karbu, ich obróbkę mechaniczną i cieplną. Ustalone też zostały szczegółowo warunki wykonywania próby, które dotyczą temperatury próby, pomiaru cech geometrycznych oraz oceny pracy uderzenia i wyników.
 
Tabela. Znormalizowane wymiary próbek do badania udarności.
 
Wymiary próbki
 
Wymiar nominalny mm lub stopień
Długość próbki, l
55
Wysokość próbki, a
10
Szerokość próbki, b
10
7,5
5
Wysokość próbki w miejscu, h dla próbek w kształcie litery
U
8
7
5
V
8
Promień zaokrąglenia dna karbu, r dla w próbek w kształcie litery
U
1
V
0,25
Kąt rozwarcia karbu próbki z karbem w kształcie litery V, g
45
Kąt między płaszczyzną symetrii karbu a osią wzdłużną próbki, d
90
 
 

Wpływ czynników na udarność.

Na wyniki próby udarności badanego materiału duży wpływ wywierają wymiary i kształt próbek udarnościowych, a głównie kształt karbu. Szczególnie ważna jest głębokość karbu i promień zaokrąglenia jego dna. Materiały ciągliwe są bardziej wrażliwe na głębokość i promień zaokrąglenia karbu niż materiały kruche. Wyniki próby udarności zależą przede wszystkim od składu chemicznego i fazowego tworzywa metalicznego, rodzaju młota i próbki oraz temperatury badana. Wszystkie czynniki, które przyczyniają się do wzrostu umocnienia struktury, przyczyniają się również do obniżenia udarności. Szczególnie niekorzystny wpływ na udarność wywiera obecność w strukturze kruchych faz, wydzielonych za granicach ziarn. Efektem tego jest występowanie przełomu międzykrystalicznego. Ogólnie roztwory stałe mają większą udarność niż mieszaniny i roztwory przesycone lub umocnione przez odkształcenie.