Pro EPM

, kde d_c je kritické rozevření trhliny

22. Tečení (mechanismus, křivky)

Tečení (anglicky creep) vzniká u součástí, které pracují při dlouhodobém napětí za zvýšených teplot. V závislosti na výši T, případně úrovni napětí vznikají různé druhy křivek časové závislosti plastické deformace. Při nízkoteplotím (do 0,35T_T) nenastává lom. Pro 0,4 až 0,85 T_T dochází k vysokoteplotnímu tečení. Křivka sestává ze 3 částí a proces končí lomem. Při teplotě nad 0,9T_T může chybět stadium II, takové tečení nazýváme difuzní creep.

23. Relaxace (mechanismus, křivky)

Relaxace je jev podobný tečení. Příkladem může být pokles napětí v předepjatých šroubech upevňujících víko turbíny. Příčina tohoto poklesu je v nárůstu plastické deformace způsobené dlouhodobou teplotní expozicí. Relaxace je tedy recipročním jevem ke creepu.

Charakteristiky

o R_mT mez pevnosti v tečení, při dané teplotě pro určený čas způsobí lom

o R_T mez tečení, je napětí, které způsobí určitou plast. deformaci pro daný čas a T.

o R_RZ je mez relaxace, zbytkové napětí, na které při konstantní teplotě po určité době poklesne výchozí relaxační napětí R_R.

24. Únava (rozdělení dle Wohlerovy křivky, fáze únavového poškození)

Únava materiálu vzniká při cyklickém namáhání součástí. Její podstatou jsou nevratné změny způsobené cyklickou plastickou deformací. Celý proces únavy lze rozdělit do několika fází

I) Změna mechanických vlastností v celém objemu zatěžovaného kovu

II) Intenzivní lokální plastická deformace v povrchových oblastech, vede k iniciaci únavové trhliny

III) Šíření únavové trhliny

IV) Lom materiálu

Wohlerova křivka je experimentálně zjištěný počet cyklů do lomu materiálu v závislosti na napětí. Pro ocel dochází při počtu cyklů 10⁶-10⁷ k únavovému lomu při napětí sc, které se označuje jako mez únavy. Mez únavy je tedy největším napětím, při kterém vydrží materiál teoreticky neomezený počet cyklů. Oblast 10⁶-10⁷ cyklů je vysokocyklová únava, často se sleduje oblast 10³-10⁴ cyklů, tzv. nízkocyklová únava.

25. Lom při únavě, činitelé ovlivňující únavu materiálu

Lom při únavě vzniká po překročení určitého počtu cyklů při daném napětí s_c. Vzniká v oblasti vysokocyklové únavy, kde je hlavní podíl šíření únavové trhliny, vedoucí ve finále až k lomu.

Vysokocyklovou únavu ovlivňuje řada faktorů, například

o Pevnost materiálu (u ocelí je mez únavy 0,3-0,45 R_m)

o Mikrostruktura (únavově namáhané součásti je vhodné zušlechťovat)

o Způsob namáhání

o Kvalita povrchové vrstvy (zlepšit nitridací, tvářením, zhoršuje se odolnost například galvanickým pokovením nebo oduhličením)

o Velikost součásti (růst rozměrů o 1 až 2 řády sníží s_C o 40-60 procent).

26. Rozdělení mechanických zkoušek

a) podle způsobu zatěžování – tahem, tlakem, ohybem, krutem, střihem,

b) podle stavu napjatosti – na zkoušky při jednoosé, dvouosé i tříosé napjatosti

c) podle časového průběhu zát. síly – statické, dynamické (velké změny, rychlá def.)

d) podle fyzikálních podmínek – na zkoušky za různých teplot a v různých prostředích

Dále je možno zkoušky rozdělit také na destruktivní (dojde k zničení vzorku) a nedestruktivní

27. Tahová zkouška

Spočívá v postupném zatěžování zkušební tyče většinou až do přetržení na dvě části. Zjišťujeme při ní pevnostní a plastické vlastnosti materiálu. Zkušební tyče mají normovaný tvar a rozměry. Z provedené tahové zkoušky vyhodnocujeme mez kluzu, mez pevnosti, tažnost a kontrakci.

Mez kluzu R_p – mez prvních plastických deformací, buď výrazná (z diagramu), nebo smluvní, například R_p0,2 – deformace dosáhla 0,2 procent původní délky.

Mez pevnosti R_m – Napětí odpovídající největšímu zatížení zkušební tyče.

Tažnost A – Trvalé poměrné prodloužení měřené délky po přetržení tyče. A=L-L₀/L₀. Porčáteční délka bývá vztažená k S₀ podle vztahu L₀=k.sqrt(S₀). Mezinárodně přijatá hodnota pro k=5,65. Pro jiné hodnoty se dává hodnota k do indexu, například A_11,3. Pro nepoměrné například A_60mm.

Kontrakce Z – Největší změna průřezu pro přetžení Z=S₀-S/S₀. Měří se průměr tyče v místě největšího zaškrcení.

28. Zkoušky lomové houževnatosti

Houževnatost je parametr udávající odolnost materiálu proti křehkému lomu.

Pro konkrétní těleso s reálnu trhlinou velikosti a za působení napětí s platí

Lomová houževnatost je definována jako kritická hodnota faktoru intenzity napětí při stavu rovinné deformace, při které nastane významný nárůst trhliny a označuje se K_IC. Pro určení tohoto stavu se používají zkoušky s normalizovanými tělesy s trhlinou.

Používají se tělesa SE(B) pro zkoušku ohybem, nebo C(T) pro zkoušku excentrickým tahem

Lomovou houževnatost lze spočítat dle vztahu K_CJ²=E´.J_IC.

29. Zkoušky únavy

Užívá se 9 až 10 tyčí, běžně zatěžovaných od napětí 0,6 R_m. pro každou následnou tyč se sníží napětí o určitou hodnotu. Při daném napětí probíhá cyklické namáhání až do lomu. Počet cyklů n vytvoří Wohlerovu křivku. Vzhledem k náročnosti uvedených zkoušek na čas byly empiricky zjištěny s_c=0,33R_m atd., zkrátka jako funkce R_m.

30. Zkoušky tvrdosti

Existuje velké množství zkoušek, které se dají rozdělit na tři základní skupiny podle použitého principu

o vrypové (hodnotily se rozměry vrypu diamantovým tělesem – Martens)

o odrazové (výška odrazu po dopadu z dané výšky na povrch tělesa)

o vnikací (zkoumá se otisk po identoru vtlačeném danou silou – Rockwell …)

Brinnelova zkouška

Identorem je kulička, označení HB, HBW. Zkoumá se průměr vtisku

Vickersova zkouška

Identorem je jehlan, zkoumají se délky úhlopříček vtisku, pro vyhodnocení se užívá jejich aritmetický průměr. Označení HV

Rockwellova zkouška

Identorem buď kužel nebo kulička, zkoumá se přímo hloubka vtisku, je vhodná pro automatizaci. Různé stupnice (HRC, HRD, HRA…)

*Knoopova - vniká jehlan, proti Vickersovi je zde značný rozdíl v rozměrech úhlopříček.

Hodnoty zjištěné různými zkouškami NELZE absolutně porovnávat, existují tabulky pro porovnání.

Dá se přibližně určit podle daných vztahů z tvrdosti i orientační pevnost materiálu. Konkrétní vztah je většinou empirický a závisí na druhu zkoušeného materiálu.

31. Zkouška rázem v ohybu, závislost vrubové houževnatosti na teplotě

Zkoušku rázem v ohybu podle Charpyho – při zkoušce měříme množství absorbované energie při přeražení zkušebního tělesa daného normovaného tvaru. Zkušební těleso má na sobě vrub

- ostrý vrub ve tvaru V (hloubka asi 2mm),označení KV, je třeba menší energie

- vrub ve tvaru U (hloubka asi 5mm),označení KU, je třeba větší energie

Výsledkem zkoušky je tranzitní křivka, která určuje závislost množství energie potřebné k přeražení na teplotě.

Dále je výsledkem zhodnocení charakteru lomové plochy – tvárný (plasticky deformovaný, matný), -křehký(rovinný, krystalicky třpytivý)

Čím je teplota nižší, tím je vrubová houževnatost nižší a naopak.