Próba udarności Charpy'ego - Charpy impact test
Próba udarności Charpy'ego , znana również jako próba Charpy V-notch , jest standaryzowanym testem wysokiej szybkości odkształcenia, który określa ilość energii pochłoniętej przez materiał podczas pękania . Pochłaniana energia jest miarą materiału za wycięcie ciągliwości . Jest szeroko stosowany w przemyśle, ponieważ jest łatwy w przygotowaniu i przeprowadzeniu, a wyniki można uzyskać szybko i tanio. Wadą jest to, że niektóre wyniki mają charakter jedynie porównawczy. Test miał kluczowe znaczenie dla zrozumienia problemów związanych z pękaniem statków podczas II wojny światowej.
Test został opracowany około 1900 roku przez SB Russell (1898, amerykański) i Georgesa Charpy'ego (1901, francuski). Test stał się znany jako test Charpy'ego na początku XX wieku z powodu wkładu technicznego i wysiłków standaryzacyjnych Charpy'ego.
Historia
W 1896 roku firma SB Russell przedstawiła ideę szczątkowej energii pękania i opracowała test pękania wahadłowego. Wstępne testy Russella mierzyły próbki bez karbu. W 1897 roku Frémont wprowadził test do pomiaru tego samego zjawiska przy użyciu maszyny sprężynowej. W 1901 roku Georges Charpy zaproponował ustandaryzowaną metodę ulepszającą metodę Russella poprzez wprowadzenie przeprojektowanego wahadła i naciętej próbki, dając precyzyjne specyfikacje.
Definicja
Urządzenie składa się z wahadła o znanej masie i długości, które jest upuszczane ze znanej wysokości, aby uderzyć w naciętą próbkę materiału. Energię przekazaną do materiału można wywnioskować porównując różnicę wysokości młotka przed i po pęknięciu (energia pochłonięta przez zdarzenie pęknięcia).
Wycięcie w próbce wpływa na wyniki testu udarowego, zatem konieczne jest wycięcie być regularnych wymiarach i geometrii. Wielkość próbki może również wpływać na wyniki, ponieważ wymiary określają, czy materiał jest w stanie odkształcenia płaskiego . Ta różnica może znacznie wpłynąć na wyciągane wnioski.
Te metody standardowe dla Ścięty Bar Badań Wpływu z metali nieżelaznych można znaleźć w ASTM E23, ISO 148-1 lub EN 10045-1 (emeryci i zastąpione ISO 148-1), gdzie wszystkie aspekty badania i sprzętu używanego są opisane szczegółowo.
Wyniki ilościowe
Ilościowy wynik udarności testuje energię potrzebną do złamania materiału i może być wykorzystany do pomiaru twardości materiału. Istnieje związek z granicą plastyczności, ale nie można jej wyrazić standardowym wzorem. Można również badać i analizować szybkość odkształcenia pod kątem jej wpływu na pękanie.
Temperatura przejściowa kruchości kruche (DBTT) mogą pochodzić od temperatury, w których energia potrzebna do pęknięcia materiału gwałtownie się zmienia. Jednak w praktyce nie ma ostrego przejścia i trudno jest uzyskać dokładną temperaturę przejścia (tak naprawdę jest to obszar przejściowy). Dokładny DBTT może być wyprowadzony empirycznie na wiele sposobów: konkretna pochłonięta energia, zmiana w aspekcie złamania (np. 50% obszaru to rozszczepienie) itp.
Wyniki jakościowe
Jakościowe wyniki próby udarności można wykorzystać do określenia ciągliwości materiału. Jeśli materiał pęka na płaskiej płaszczyźnie, pęknięcie było kruche, a jeśli materiał pęka z postrzępionymi krawędziami lub krawędziami ścinającymi, pęknięcie jest ciągliwe. Zwykle materiał nie pęka tylko w ten czy inny sposób, a zatem porównanie poszarpanych i płaskich powierzchni pęknięcia da oszacowanie procentu pękania ciągliwego i kruchego.
Przykładowe rozmiary
Zgodnie z ASTM A370, standardowy rozmiar próbki do próby udarności Charpy'ego to 10 mm × 10 mm × 55 mm. Podwymiarowe próbki to: 10 mm × 7,5 mm × 55 mm, 10 mm × 6,7 mm × 55 mm, 10 mm × 5 mm × 55 mm, 10 mm × 3,3 mm × 55 mm, 10 mm × 2,5 mm × 55 mm. Szczegóły próbek zgodnie z ASTM A370 (Standardowa metoda badania i definicje dotyczące badania mechanicznego wyrobów stalowych).
Zgodnie z normą EN 10045-1 (wycofaną i zastąpioną normą ISO 148), standardowe rozmiary próbek to 10 mm × 10 mm × 55 mm. Próbki podwymiarowe to: 10 mm × 7,5 mm × 55 mm i 10 mm × 5 mm × 55 mm.
Zgodnie z ISO 148 standardowe rozmiary próbek to 10 mm × 10 mm × 55 mm. Próbki podwymiarowe to: 10 mm × 7,5 mm × 55 mm, 10 mm × 5 mm × 55 mm i 10 mm × 2,5 mm × 55 mm.
Zgodnie ze standardem MPIF 40, standardowy rozmiar próbki bez karbu to 10 mm (±0,125 mm) x 10 mm (±0,125 mm) x 55 mm (±2,5 mm).
Wyniki testów udarności na materiałach o niskiej i wysokiej wytrzymałości
Energia uderzenia metali o niskiej wytrzymałości, które nie wykazują zmiany trybu pękania wraz z temperaturą, jest zwykle wysoka i niewrażliwa na temperaturę. Z tych powodów testy udarności nie są szeroko stosowane do oceny odporności na pękanie materiałów o niskiej wytrzymałości, których tryby pękania pozostają niezmienione wraz z temperaturą. Próby udarności zazwyczaj wykazują przejście z plastyczności do kruchości dla materiałów o niskiej wytrzymałości, które wykazują zmianę trybu pękania pod wpływem temperatury, takich jak sześcienne metale przejściowe (BCC) skupione wokół ciała .
Ogólnie materiały o wysokiej wytrzymałości mają niskie energie udaru, co świadczy o tym, że pęknięcia łatwo inicjują i rozprzestrzeniają się w materiałach o wysokiej wytrzymałości. Energie uderzenia materiałów o wysokiej wytrzymałości innych niż stale lub metale przejściowe BCC są zwykle niewrażliwe na temperaturę. Wysokowytrzymałe stale BCC wykazują większe zróżnicowanie energii uderzenia niż wysokowytrzymały metal, który nie ma struktury BCC, ponieważ stale ulegają mikroskopijnej ciągliwości i kruchości. Niezależnie od tego maksymalna energia uderzenia stali o wysokiej wytrzymałości jest nadal niska ze względu na ich kruchość.