Plasticitet och brott

Question 1

Hur mäts ett materials hårdhet?

Answer 1

• Mäts med intryck
• Olika metoder med
  olika form på
  indenter och olika
  last
• Kopplar till
  sträckgräns

Question 2

Vad kan det finnas för defekter i kristaller?

Answer 2

• Vakanser = atomer saknas
• Inlösta atomer = atom av
  annan sort
• Dislokationer = extra
  atomplan
• Korngränser

Question 3

Beskriv ingående vad dislokationer och dislokationsrörelser är och vad det innebär för materialet.

Answer 3

Dislokationer är en typ av strukturmässig avvikelse i kristallen i form av “extra atomplan”. De bryter alltså det annars uniforma mönstret hos kristallen.

• När kristallen belastas över sträckgränsen kan dislokationer röra sig
• Dislokationerna rör sig på glidsystem = glidplan + glidriktning
• Glidningen ger upphov till en förskjutning som har storlek och riktning som glidvektorn, Burges vektor

Dislokationen kan sättas i rörelse av skjuvspänningar och rör sig sedan i små steg. Detta ger upphov till små förskjutningar eller annars kallat; plastiska deformationer i kristallstrukturen.

• Dislokationerna rör sig lättast i
  riktningar nära 45 grader mot
  belastningsriktningen
• Plasticering sker under
  konstant volym
• Ger upphov till skjuvband =
  band av plasticerat material

Question 4

Vad är en härdningsmekanism? Nämn minst två olika typer av härdningsmekanismer.

Answer 4

En förändring av mikrostrukturen för att göra dislokationsrörelser svårare. Det resulterar i högre sträckgräns, hårdhet och ofta lägre brottförlängning. De olika typerna av härdningsmekanismer är:

1. Lösningshärdning
2. Utskiljningshärdning
3. Deformationshärdning
4. Korngränshärdning

Question 5

Vad är lösningshärdning och hur går det till?

Answer 5

• Atomer av annan sort löses in i
  kristallen
• Spänningsfältet kring atomerna
  hindrar dislokationsrörelse
• Större effekt med större
  koncentration och större skillnad i
  atomstorlek
• Sker med legering i smälta

Question 6

Vad är utskiljningshärdning och hur går det till?

Answer 6

• Partiklar av annan fas
  bildas i materialet
• Partiklarna hindrar
  dislokationsrörelse
• Sker med legering i smälta
  och värmebehandling i
  fast form

Question 7

Vad är deformationshärdning och hur går det till?

Answer 7

• Dislokationer hindrar andra
  dislokationer att röra sig (låser
  varandra)
• Mängden dislokationer ökar
  kraftigt vid plastisk
  deformation => plastiskt
  hårdnande
• Sker vid kallbearbetning
  (pressning, valsning, smide …)

Question 8

Vad är korngärnshärdning och hur går det till?

Answer 8

• Minska storleken på kornen som utgör materialet så att antalet korngränser ökar
• Korngränser hindrar
  dislokationer
• Små korn ger hårdare material
• Viktigt hos BCC-metaller (vissa
  stål)

Question 9

När ska man använda materialindex för styvhet, kontra sträckgräns?

Answer 9

• Använd materialindex för styvhet
  om deformationen är
  dimensionerande. (Krav på max
  deformation)
• Använd materialindex för
  sträckgräns om last utan plasticering
  är dimensionerande. (Krav på max
  spänning)

Question 10

Vad är brottseghet?

Answer 10

Ett mått på ett materials naturliga motstånd mot propagering av sprickor.

• Brottseghet K1c (MPam1/2), 1 för modus, c för kritisk
• Brott när K1c> K1
• Tar hänsyn till last och spricklängd
• Beror på energin som krävs för att driva sprickan
• (𝐾1𝑐 = 𝐸𝐺𝑐)

Question 11

Varför är spröda material extra känsliga för defekter?

Answer 11

Största förekommande defekten i en komponent ger störst spänning vilket innebär att brottet börjar där. Brottstyrkan blir då beroende av sannolikheten för att det finns en defekt i det belastade området och ju större komponenten är desto högre blir sannolikheten att det förekommer defekter. Eftersom sprickor uppträder lättare i spröda material blir de mer defektkänsliga.

Question 12

Vad har temperatur för inverkan på ett materials brottseghet?

Answer 12

När temperaturen sjunker blir materialen sprödare, och sannolikheten för sprickbildning ökar.

Question 13

Vad är skillnaden mellan ett segt- respektive sprött brott?

Answer 13

Ett segt material deformeras plastiskt under en längre tid innan brott uppstår, till skillnad från ett sprött material som deformeras betydligt mindre innan brott sker.

Question 14

Vad använder man för typ av test för att undersöka ett materials brottseghet?

Answer 14

För att bestämma brottseghet hos ett material används slagprovning.

• Det är ett enkelt test för att mäta energin som krävs för sprickpropagering
• Provstav med anvisning används för att standardisera testet
• Används för kvalitetstest och omslagstemperatur
  (omslag mellan sprött och segt beteende)