Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Henry Kaiser, Hoover Dam. 2 Henry Kaiser, 3 Houževnatost i.Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností,

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Henry Kaiser, Hoover Dam. 2 Henry Kaiser, 3 Houževnatost i.Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností,"— Transkript prezentace:

1 1 Henry Kaiser, Hoover Dam

2 2 Henry Kaiser,

3 3 Houževnatost i.Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.(Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) iii.Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti) iv.Elasto-plastická lomová mechanika (zkoušky, interpretace, podmínky šíření trhliny)

4 4 Tranzitní lomové chování ocelí  Základní pojmy  Může vzniknout štěpný lom oceli při zkoušce tahem?  Co má vliv na tranzitní teplotu oceli  z hlediska podmínek zatěžování ?  z hlediska struktury ?

5 5 Odolnost materiálu vůči porušení = houževnatost Lom je Lom je HOUŽEVNATÝ KŘEHKÝ Energetické hledisko Základní pojmy

6 6 Kovové materiály s fcc mřížkou o typu lomu nerozhoduje teplota  Čisté kovy – lomu vždy předchází plastická deformace a tedy lom bude houževnatý  Slitiny – zablokování dislokací – lom bude křehký (např. zvonovina) Základní pojmy

7 7 Kovové materiály s hcp mřížkou o typu lomu rozhoduje teplota  Malý počet skluzových systémů – lom je zpravidla křehký – pouze za zvýšených teplot je možné vyvolat plastickou deformaci Základní pojmy

8 8 Kovové materiály s bcc mřížkou  - železo o typu lomu rozhoduje teplota, rychlost zatěžování a napjatost (tloušťka stěny, vruby) Při vyšších teplotách je zpravidla lom houževnatý, za nízkých teplot lom křehký. Změna charakteru lomu vlivem poklesu teploty se označuje pojmem tranzitní lomové chování ocelí a teplota tranzitu (přechodu) je tranzitní teplota. Základní pojmy

9 9 Při havárii se prohlíží lomová plocha - FRAKTOGRAFIE Typ lomu se rozlišuje podle mechanismu, jakým vznikl: Předchází-li lomu plastická deformace nebo též přetvoření – mluvíme o tvárném lomu Nepředchází-li lomu významná makro-plastická deformace, pak se lom šíří po hranicích zrn nebo v krystalografických rovinách – mluvíme o štěpném lomu Základní pojmy

10 10 Lom je Lom je HOUŽEVNATÝ KŘEHKÝ Energetické hledisko Základní pojmy

11 11 Lom je Lom je TVÁRNÝ ŠTĚPNÝ Z hlediska mechanismu Základní pojmy  Nízkoenergetický  Houževnatý  Křehký InterkrystalickýTranskrystalický

12 12 Tvárný lom čisté kovy slitiny

13 13 Tvárný lom

14 14 Štěpný - interkrystalický

15 15 Štěpný - interkrystalický

16 16 Štěpný - transkrystalický

17 17 Štěpný - transkrystalický

18 18 1 mm 10  m Štěpný - transkrystalický

19 19 10  m 1 mm Štěpný - transkrystalický

20 20 Štěpný - transkrystalický

21 21 Kdy dojde u dané konkrétní oceli ke změně charakteru lomu (havárii) rozhodují:  Podmínky zatěžování: teplota, rychlost a tvar součásti (napjatost, přítomnost vrubů)  Struktura oceli (chemické složení, velikost zrna, další strukturní součásti) Základní pojmy

22 22 Změna charakteru lomu oceli – z tvárného lomu na lom štěpný v závislosti na poklesu teploty. Tranzitní lomové chování

23 23 J °C % tv.l. Tranzitní lomové chování

24 24 Změna charakteru lomu oceli – z tvárného lomu na lom štěpný v závislosti na poklesu teploty. Jak zabránit havárii ocelové svařované konstrukce křehkým lomem - filosofie zastavení trhliny – tranzitní teplota - filosofie zastavení trhliny – tranzitní teplota - filosofie zabránění iniciace lomu – lomová mechanika - filosofie zabránění iniciace lomu – lomová mechanika Tranzitní lomové chování

25 25

26 26  Z  σ fr  R m  R e Tranzitní lomové chování

27 27 Nízkouhlíková ocel – změna tahového diagramu v rozmezí teplot 20°C až –269°C Tranzitní lomové chování

28 28 A. Tvárný lom (houževnatý) B. Smíšený lom C. Štěpný lom D. Křehký lom E. Křehký lom F. Křehký lom t B – teplota křehkosti t D – teplota tvárnosti Kritické lomové napětí Tranzitní lomové chování

29 29 OcelR e /R m při +20°C d (mm)  CF (MPa) /3770, / 5310, / 4820, Nejnižší lomové napětí v celé přechodové křivce při (kritické) teplotě křehkosti t B jeho velikost závisí na typu oceli (struktuře) – materiálová charakteristika s fyzikálním významem je menší než teoretická pevnost - neodpovídá tedy teorii (viz minulá přednáška) Kritické lomové napětí

30 30 Štěpný lom nevzniká v oblasti elastických deformací - lomu vždy předchází plastická deformace (dolní/horní mez kluzu, dvojčatění) První podmínka nutná pro vznik štěpného lomu je plastická deformace (není to však podmínka postačující !) Kritické lomové napětí - štěpení

31 31 K růstu zárodku štěpné mikrotrhliny je nutné tahové napětí určité velikosti. Druhá podmínka vzniku štěpného lomu (šíření zárodků špětné trhliny) dosažení kritického lomového napětí. Kritické lomové napětí - štěpení  kritické lomové napětí je menší než kohezivní (teoretická) pevnost  hodnota σ CF závisí na struktuře oceli  lomy nukleačně a propagačně kontrolované

32 32 Lodě Liberty praskaly za teplot blízkých teplotě normální a ne za teploty kapalného dusíku. PROČ ? VYSVĚTLENÍ: Nárůst tahového napětí na hodnotu kritického lomového napětí je možný jednak - Zvýšením rychlosti zatěžování - Přítomností vrubů Problém !!!

33 33 Rychlost zatěžování posouvá tranzitní teplotu křehkosti směrem k vyšším teplotám ! S rostoucí rychlostí zatěžování můžeme očekávat zkřehnutí oceli NAPĚTÍNAPĚTÍ Vliv rychlosti zatěžování TEPLOTA

34 34 Teoretický součinitel koncentrace napětí k t =  vyjadřuje lokalizaci napětí v kořeni vrubu při elastické deformaci Plastický součinitel koncentrace napětí vyjadřuje lokalizaci napětí v kořeni vrubu při lokální plastické deformaci Vliv vrubů Přítomnost vrubů → napjatost

35 35 Zatížení tělesa s vrubem Vliv vrubů lokální plastická deformace vs. makroplastická deformace

36 36

37 37 např. je-li ω → 0, pak σ z. plastický součinitel koncentrace napětí závisí na tloušťce stěny a tedy na σ z. σ z ≈ 0 pro tenký plech platí podmínky rovinné napjatosti, σ z ≈ 0 v plastické zóně působí tahové napětí, jehož velikost může být téměř 3x větší než R e. K navýšení dochází v důsledku existence složky napětí σ z = 1/2 (σ x + σ y ) ve směru tloušťky. Vliv vrubů Zatížení tělesa s vrubem napětí v kořeni vrubu při lokální plastické deformaci

38 38 vliv teploty na lomové chování těles s ostrým vrubem Kritické lomové napětí

39 39 Kritické lomové napětí určuje odolnost oceli vůči křehkému lomu nejen při jednoosém tahu ale i v případě součástí s vruby (trhlinami). Kritické lomové napětí určuje odolnost oceli vůči křehkému lomu nejen při jednoosém tahu ale i v případě součástí s vruby (trhlinami). Vysvětlení: při síle F (F i >F>F GY ) existuje pod vrubem malá plasticky deformovaná oblast, ve které působí tahové napětí σy, které je větší, případně rovno kritickému lomovému napětí σ CF. Kritické lomové napětí

40 40 Vliv struktury na TLCh

41 41 Vliv legujících prvků na TLCh Co Ni

42 42 OcelR e (MPa)T 27J (°C) Neleg Mn - C200 – až – Mikroleg NŽ250 – až ; Mikroleg ŘV350 – až -20 Kalicí lis (bainit)550 – až + 20 Nelegované konstrukční oceli - TLCh

43 43  prac. teploty – 50°C až – 150°C  legury 1,5% Ni, 0,15% Cr, 0,1% Mo  , , Nízkolegované oceli k zušlechtění - TLCh

44 44  Kryogenní teploty -150°C až -196°C  nízkouhlíkový martenzit (0,04 až 0,14)%C, (5 až 13)% Ni (0,04 až 0,14)%C, (5 až 13)% Ni  Podskupinu tvoří oceli typu COR 13/4; 13/6 (Cr/Ni) COR 13/4; 13/6 (Cr/Ni) Vysokolegované oceli - TLCh

45 45  mají fcc strukturu a tedy nemají tranzitní lomové chování  Cr-Ni austenitické oceli (18 – 20)% Cr, (8 – 14)% Ni až  Mn-Cr austenitické oceli (18 – 22)% Mn, (9 – 14)% Cr Austenitické oceli

46 46 Houževnatost i.Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) ii.(Empirické) zkoušky houževnatosti (Charpy, TNDT) iii.Lineárně-elastická lomová mechanika (Irwin, zkoušky lomové houževnatosti) iv.Elasto-plastická lomová mechanika (zkoušky, interpretace, podmínky šíření trhliny)


Stáhnout ppt "1 Henry Kaiser, Hoover Dam. 2 Henry Kaiser, 3 Houževnatost i.Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností,"

Podobné prezentace


Reklamy Google