ΜΕΣΡΗΗ ΜΙΚΡΟΚΛΗΡΟΣΗΣΑ VICKERS Ε ΦΑΛΤΒΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΟΣΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ ΣΜΗΜΑ ΥΤΙΚΗ ΣΑΡΑΝΗ ΕΤΑΓΓΕΛΙΑ ΑΕΜ : ΜΕΣΡΗΗ ΜΙΚΡΟΚΛΗΡΟΣΗΣΑ VICKERS Ε ΦΑΛΤΒΑ ΠΣΤΦΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ ΕΠΙΒΛΕΠΨΝ ΚΑΘΗΓΗΣΗ : ΑΝΑΣΑΙΟ ΜΠΟΖΟΠΟΤΛΟ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ ΙΟΤΝΙΟ 2010

2 ΠΡΟΛΟΓΟ Η παρούςα πτυχιακή εργαςία εκπονήθηκε ςτα πλαίςια του Προπτυχιακού Προγράμματοσ πουδών του Σμήματοσ Υυςικήσ, τησ χολήσ Θετικών Επιςτημών, του Αριςτοτέλειου Πανεπιςτημίου Θεςςαλονίκησ ςτα πλαίςια του 8 ου εξαμήνου τησ κατεύθυνςησ Εφαρμοςμένησ Υυςικήσ. κοπόσ τησ εργαςίασ ήταν η μελέτη τησ μικροςκληρότητασ Vickers ςε δείγματα χάλυβα που περιείχαν διαφορετικήσ περιεκτικότητασ άνθρακα και άλλα ςτοιχεία. Θα ήθελα να ευχαριςτήςω θερμά τον επιβλέποντα τησ εργαςίασ μου, κ. Αναςτάςιο Μποζόπουλο που μου έδωςε την ευκαιρία να εκπονήςω την παρούςα πτυχιακή εργαςία. Επιπλέον, για την καθοδήγηςη ειδικά ςτισ αρχέσ αλλά και καθ όλη τη διάρκεια τησ εκπόνηςησ τησ εργαςίασ και για την κατανόηςη που έδειξε καθ όλη τη διάρκεια τησ ςυνεργαςίασ μασ. Θεςςαλονίκη Ιούνιοσ 2010, Σαράνη Ευαγγελία 2

3 ΠΕΡΙΕΦΟΜΕΝΑ Θεωρητικό μέροσ 4 Σκλθρότθτα.. 4 Μικροςκλθρότθτα Χάλυβεσ.. 12 Κρυςταλλικι δομι του χάλυβα. 20 Μζτρθςθ μικροςκλθρότθτασ του χάλυβα Ρλαςτικι παραμόρφωςθ και ςυςτιματα ολίςκθςθσ.. 26 Πειραματικό μέροσ.. 28 Α. Ρεριγραφι οργάνου. 28 Β. Διαδικαςία μζτρθςθσ.. 29 Γ. Ορκότθτα και ακρίβεια πειράματοσ 31 Δ. Βακμολόγθςθ των αυκαίρετων κλιμάκων.. 33 Ε. Επεξεργαςία 35 Συμπεράςματα 38 Περίληψη Αbstract. 40 Βιβλιογραφία

4 ΘΕΨΡΗΣΙΚΟ ΜΕΡΟ ΚΛΗΡΟΣΗΣΑ Από τισ αρχζσ του προθγοφμενου αιϊνα είναι αποδεδειγμζνθ θ τεράςτια ςπουδαιότθτα για τθν βιομθχανία μετάλλου και πλαςτικοφ τθσ μζτρθςθσ τθσ ςκλθρότθτασ. Αν και δεν υπάρχει ζνασ ςυγκεκριμζνοσ οριςμόσ για τθν ςκλθρότθτα, κα μποροφςε να δοκεί ο παρακάτω: θ ςκλθρότθτα είναι μια μθχανικι ιδιότθτα και αποτελεί το μζτρο τθσ αντίςταςθσ του υλικοφ ςε περιοριςμζνθ τοπικά πλαςτικι παραμόρφωςθ, όπωσ είναι για παράδειγμα ζνα μικρό κοίλωμα ι χαραγι. Οι πρϊτεσ δοκιμζσ ςκλθρότθτασ ιταν βαςιςμζνεσ ςε φυςικά ορυκτά με μία κλίμακα ςκλθρότθτασ καταςκευαςμζνθ αποκλειςτικά με βάςθ τθν ικανότθτα του ενόσ υλικοφ να χαράηει κάποιο άλλο μαλακότερο. Ζνα ποιοτικό και κατά κάποιο τρόπο αυκαίρετο ςχιμα κατάταξθσ τθσ ςκλθρότθτασ που επινοικθκε, ονομάηεται κλίμακα Mohs και κυμαίνεται από 1 για τον μαλακό τάλκθ ζωσ το 10 για το διαμάντι, Ρίνακασ 1. [1] Πίνακασ 1 :Κλίμακα Μohs Ροςοτικζσ τεχνικζσ μζτρθςθσ αναπτφχκθκαν με τθν πάροδο των ετϊν, ςε αυτζσ ζνασ διειςδυτισ πιζηεται πάνω ςτθν επιφάνεια του υπό εξζταςθ υλικοφ, κάτω από 4

5 ελεγχόμενεσ ςυνκικεσ επιβαλλόμενου φορτίου και ρυκμοφ εφαρμογισ. Το βάκοσ ι το μζγεκοσ τθσ προκφπτουςασ διείςδυςθσ (αποτφπωςθσ) που μετράται, ςυςχετίηεται με ζναν αρικμό ςκλθρότθτασ. Ριο ςυγκεκριμζνα, το πθλίκο τθσ δφναμθσ που χρθςιμοποιικθκε προσ τθν παραμόρφωςθ που προκάλεςε, δίνει το μζτρο τθσ ςκλθρότθτασ. Στο ςχιμα 1 που ακολουκεί θ αρχι λειτουργίασ μιασ διάταξθσ για τθ μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ ενόσ υλικοφ. [2] Εικόνα 1: Διάταξη για τη μζτρηςη ςκληρότητασ Γενικά η μέτπηση τηρ σκληπότηταρ είναι μια γπήγοπη, απλή, εύκολη και αξιόπιστη μέτπηση. Δίνει στοισεία σσετικά με τισ μθχανικζσ ιδιότθτεσ του υλικοφ και ζτςι μπορεί να ςυςχετιςτεί άμεςα με τθν αντοχι ςε εφελκυςμό (Tensile Strength). είναι γεγονόσ ότι θ μεγαλφτερθ ςκλθρότθτα ςυνεπάγεται και μεγαλφτερθ αντοχι ςε παραμόρφωςθ. Ακόμθ, είναι ζνασ μθ καταςτροφικόσ ζλεγχοσ για τισ ιδιότθτεσ του υπό μελζτθ υλικοφ. Τα αποτελζςματα αυτισ τθσ μζτρθςθσ παρζχουν χριςιμεσ πλθροφορίεσ ςχετικά με διάφορα κζματα που χαρακτθρίηουν τα υλικά, όπωσ : Ρροςδιοριςμόσ του υλικοφ. Ζλεγχοσ ορκισ διαδικαςίασ κερμικισ κατεργαςίασ. Ζλεγχοσ ποιότθτασ επιφανειακϊν κατεργαςιϊν. Συμπεριφορά και αντοχι του υλικοφ κατά τθν διάρκεια του χρόνου. Συμπεριφορά του υλικοφ ςε ςυνκικεσ φκοράσ και καταπόνθςθσ. Ζλεγχοσ μείωςθσ αντοχισ μετά από κερμικι κατεργαςία. Ρλθροφορίεσ ςχετικά με αντοχι ςε εφελκυςμό. Η ςκλθρότθτα είναι ζνα χαρακτθριςτικό του υλικοφ και θ τιμι τθσ ζχει άμεςθ ςχζςθ με τθν μεκοδολογία που ακολουκικθκε για τθν εφρεςθ τθσ. Οι μζκοδοι μζτρθςθσ τθσ ςκλθρότθτασ, αναλόγωσ με το αν κα εφαρμοςτοφν ςτατικά ι κρουςτικά φορτία, χωρίηονται ςτισ παρακάτω πιο διαδεδομζνεσ μεκόδουσ: Α) Στατικζσ μζκοδοι. Η βαςικι αρχι των Στατικϊν μεκόδων ζγκειται ςτθν αρχι του ότι μζςω μιασ ςυςκευισ που λζγεται διειςδυτισ, αςκείται ςτο δοκίμιο ςτατικά, ζνα ςυγκεκριμζνο φορτίο για ζνα ςυγκεκριμζνο χρονικό διάςτθμα και δθμιουργεί ζνα αποτφπωμα πάνω ςε αυτό. Η τιμι τθσ ςκλθρότθτασ προκφπτει από τθν ανάγνωςθ 5

6 των ςτοιχείων του αποτυπϊματοσ. Οι πλζον γνωςτζσ Στατικζσ μζκοδοι ςκλθρομζτρθςθσ είναι οι: Rockwell, Rockwell Superficial, Brinell, Knoop, Shore A & Shore D και Vickers. [3] ROCKWELL Η δοκιμι ςκλθρότθτασ Rockwell είναι θ περιςςότερο χρθςιμοποιθμζνθ μζκοδοσ για τν μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ, επειδι είναι απλι ςτθν εκτζλεςθ και δεν απαιτεί κάποιεσ ιδιαίτερεσ επιδεξιότθτεσ. Αρκετζσ διαφορετικζσ κλίμακεσ ςκλθρότθτασ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν από όλουσ τουσ δυνατοφσ ςυνδυαςμοφσ διαφόρων διιειςδυτϊν και φορτίων. Αυτό ουςιαςτικά επιτρζπει τθν δοκιμι όλων των μετάλλων και κραμάτων, από τα ςκλθρότερα ωσ τα πιο μαλακά. Οι διειςδυτζσ (κεφαλζσ ςκλθρομζτρου εικόνα 2) περιλαμβάνουν μικρζσ ςφαίρεσ από ςκλθρυμζνο χάλυβα διαμζτρων 1.588, 3.175, και mm και κωνικοφσ διειςδυτζσ από διαμάντι, που χρθςιμοποιοφνται ςε ςκλθρότερα υλικά. Με αυτό το ςφςτθμα, προςδιορίηεται ζνασ αρικμόσ ςκλθρότθτασ από τθν διαφορά του βάκουσ διείςδυςθσ που προκφπτει από τθν εφαρμογι ενόσ αρχικοφ φορτίου και ςτθ ςυνζχεια ενόσ μεγαλφτερου. Η χριςθ μικρότερου φορτίου αυξάνει τθν ακρίβεια τθσ δοκιμισ. Με βάςθ το μζγεκοσ των μεγαλφτερων και μικρότερων φορτίων, υπάρχουν δυο τφποι δοκιμϊν: Η Rockwell και θ επιφανειακι Rockwell. Για τθν δοκιμι Rockwell το μικρότερο φορτίο είναι 10 Kg, ενϊ τα μεγαλφτερα φορτία είναι 60, 100 και 150 Κg. Κάκε κλίμακα αναπαριςτάται με ζνα γράμμα τθσ Εικόνα 2: κληρόμετρο ROCKWELL αλφαβιτου, οριςμζνεσ από αυτζσ καταχωροφνται με τον αντίςτοιχο διειςδυτι και φορτίο ςτον Ρίνακα 2. Για τισ επιφανειακζσ δοκιμζσ, 3 Kg είναι το μικρότερο φορτίο και 15, 30, 45 Kg είναι δυνατζσ τιμζσ για το μεγαλφτερο φορτίο. Αυτζσ οι κλίμακεσ αναγνωρίηονται από τουσ αρικμοφσ 15, 30, 45 (ςφμφωνα με το φορτίο) ακολουκοφμενεσ από τα γράμματα Ν, Τ, W, X ι Y ανάλογα με τον διειςδυτι. Οι επιφανειακζσ δοκιμζσ διεξάγονται ςυχνά ςε λεπτά δοκίμια. Κατά τον προςδιοριςμό τθσ ςκλθρότθτασ Rockwell και επιφανειακζσ ςκλθρότθτασ, πρζπει να αναφζρονται και ο αρικμόσ ςκλθρότθτασ και το ςφμβολο τθσ κλίμακασ. Η κλίμακα υποδθλϊνεται από το ςφμβολο HR ακολουκοφμενθ από το κατάλλθλο γράμμα αναγνϊριςθσ τθσ κλίμακασ. Ραραδείγματοσ χάρθ, 80 HRB αναπαριςτά ςκλθρότθτα Rockwell 80 ςτθν κλίμακα Β, και 60 HR30W υποδθλϊνει επιφανειακι ςκλθρότθτα 60 ςτθν κλίμακα 30W. Σε κάκε κλίμακα θ ςκλθρότθτα μπορεί να κυμαίνεται ωσ τθν τιμι 130,όμωσ τιμζσ μεγαλφτερεσ του 100 και μικρότερεσ του 20 ςε οποιαδιποτε κλίμακα 6

7 κεωροφνται ανακριβείσ. Μεταξφ των κλιμάκων υφίςτανται επικαλφψεισ, ςε αυτιν τθν περίπτωςθ προτιμότερο να χρθςιμοποιείται θ επόμενθ ςκλθρότερθ ι μαλακότερθ κλίμακα. Ανακριβείεσ ςτθν μζτρθςθ εμφανίηονται επίςθσ ςτθν περίπτωςθ που το δοκίμιο είναι πολφ λεπτό και εάν το αποτφπωμα γίνεται πολφ κοντά ςτισ άκρεσ του δοκιμίου ι εάν δυο αποτυπϊματα γίνονται πολφ κοντά το ζνα ςτο άλλο. Το πάχοσ του δοκιμίου πρζπει να είναι τουλάχιςτον δεκαπλάςιο του βάκουσ διείςδυςθσ, ενϊ θ απόςταςθ του κζντρου τθσ αποτφπωςθσ και των άκρων του δοκιμίου ι του κζντρου άλλθσ αποτφπωςθσ. Επιπλζον δεν ςυνιςτάται θ τοποκζτθςθ των δοκιμίων το ζνα πάνω ςτο άλλο κατά τθν διαδικαςία πειραματικοφ ελζγχου. Ακόμθ θ ακρίβεια εξαρτάται από το αποτφπωμα που γίνεται ςε λεία επιφάνεια. Οι ςφγχρονεσ ςυςκευζσ μζτρθςθσ τθσ ςκλθρότθτασ κατά Rockwell είναι αυτοματοποιθμζνεσ και πολφ απλζσ ςτθν χριςθ, θ τιμι τθσ ςκλθρότθτασ προκφπτει απευκείασ ενϊ κάκε μζτρθςθ χρειάηεται μόνο μερικά δευτερόλεπτα. Οι ςφγχρονεσ διατάξεισ δοκιμισ επιτρζπουν επίςθσ τθν μεταβολι του χρόνου φόρτιςθσ. Αυτι θ μεταβλθτι πρζπει επίςθσ να λαμβάνεται υπόψθ κατά τθν επεξεργαςία δεδομζνων ςκλθρότθτασ. BRINELL Εικόνα 3 :κληρόμετρο BRINELL Στισ δοκιμζσ Brinell όπωσ και ςτισ μετριςεισ Rockwell ζνα ςκλθρό ςφαιρικό αντικείμενο πιζηεται πάνω ςτθν επιφάνεια του υπό δοκιμι μετάλλου, εικόνα 3. Η διάμετροσ του διειςδυτι (ι αποτυπωτι) από ςκλθρυμζνο χάλυβα (ι καρβίδιο του βολφραμίου) είναι mm. Τα τυπικά φορτία που εφαρμόηονται κυμαίνονται μεταξφ 500 και 3000 Kg ςε αυξιςεισ των 500 Κg. Κατά τθν διάρκεια τθσ δοκιμισ το φορτίο διατθρείται ςτακερό για ζνα ςυγκεκριμζνο χρονικό διάςτθμα (μεταξφ 10 και 30 s). Τα ςκλθρότερα υλικά απαιτοφν τθν εφαρμογι μεγαλφτερων φορτίων. Ο αρικμόσ ςκλθρότθτασ Brinell, ΗΒ, είναι ςυνάρτθςθ τόςο του μεγζκουσ του φορτίου όςο και τθσ διαμζτρου αποτφπωςθσ. Η διάμετροσ μετράται με ειδικό μικροςκόπιο χαμθλισ ιςχφοσ, χρθςιμοποιϊντασ μία κλίμακα που είναι χαραγμζνθ πάνω ςτον γυάλινο φορζα παρατιρθςθσ. Η μετροφμενθ διάμετροσ ςτθ ςυνζχεια μετατρζπεται ςτον κατάλλθλο αρικμό ΗΒ χρθςιμοποιϊντασ ζνα διάγραμμα, ςε αυτιν τθν τεχνικι εμπλζκεται μόνο μία κλίμακα. Οι απαιτιςεισ για το μζγιςτο πάχοσ δοκιμίου, όπωσ και τθ κζςθ αποτφπωςθσ (ςε ςχζςθ με τισ άκρεσ του δοκιμίου) και τθν ελάχιςτθ απόςταςθ μεταξφ διαδοχικϊν αποτυπϊςεων είναι οι ίδιεσ με τισ εκείνεσ τθσ δοκιμισ Rockwell. Επιπλζον, είναι απαραίτθτοσ ο καλόσ προςδιοριςμόσ τθσ αποτφπωςθσ. Αυτό κάνει αναγκαία τθν φπαρξθ λείασ και επίπεδθσ επιφάνειασ πάνω ςτθν οποία κα γίνει θ αποτφπωςθ. [1] 7

8 KNOOP Η ςχετικι μικροςκλθρότθτα ενόσ υλικοφ κακορίηεται από τθν μζκοδο Knoop θ οποία ανακαλφφκθκε από τον F. Knoop τo Ρρόκειται για μια ςτατικι μζκοδο ςκλθρομζτρθςθσ ςφμφωνα με τθν οποία θ διείςδυςθ γίνεται με εφαρμογι μικρϊν φορτίων από 10gr ζωσ 1Kgr με ζνα πυραμιδοειδοφσ μορφισ διειςδυτισ (διαφορετικοφ από αυτόν τθσ μεκόδου Vickers) ο οποίοσ και ονομάηεται διειςδυτισ Knoop. Η διαδικαςία είναι παρόμοια με τθσ μεκόδου Vickers, εκτόσ του ότι λόγω των μικρότερων διαςτάςεων του αποτυπϊματοσ απαιτοφνται πολφ μεγαλφτερθσ ακρίβειασ όργανα για τθν μζτρθςθ του βάκουσ του αποτυπϊματοσ. Το μικροςκόπιο που χρθςιμοποιείται για τθν μζτρθςθ του αποτυπϊματοσ ζχει ςυνικωσ μεγζκυνςθ Χ500 και ακρίβεια μζτρθςθσ ±0,5μm. Ο μακθματικόσ τφποσ που δίνει τθν ςκλθρότθτα είναι: ΗΚ= (F/ ) Ππου F είναι θ εφαρμοηόμενθ δφναμθ ςε kgr και είναι το εμβαδόν τθσ επιφάνειασ του αποτυπϊματοσ μετροφμενο ςε m. H μζτρθςθ ςκλθρότθτασ κατά Knoop ζχει, για παράδειγμα, τθν εξισ μορφι 200 ΗΚ 500/15 που ερμθνεφεται ωσ ςκλθρότθτα 200 Knoop με εφαρμογι φορτίου 500gr για χρόνο 15 δευτερολζπτων. Η μικροςκλθρομζτρθςθ χρθςιμοποιείται ςε περιπτϊςεισ όπου πρζπει να μελετθκεί θ ςυμπεριφορά επικαλυμμζνων επιφανειϊν ωσ προσ π.χ. τθν φκορά ι τθν τριβι. Επίςθσ χρθςιμοποιείται ςε περιπτϊςεισ όπου πρζπει να μελετθκοφν παράγοντεσ που μετζβαλαν απότομα τθν ςκλθρότθτα ενόσ υλικοφ όπωσ π.χ. θ επιφανειακι βαφι. Ακόμα θ μζκοδοσ Knoop επιτρζπει τθν ςκλθρομζτρθςθ εφκραυςτων υλικϊν όπωσ π.χ. κεραμικϊν, υάλινων. Απαραίτθτθ προχπόκεςθ για τθν εφαρμογι τθσ μεκόδου είναι το δοκίμιο να ζχει υποςτεί μια πάρα πολφ καλι προετοιμαςία λείανςθσ. SHORE A & SHORE D Η μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ ενόσ πλαςτικοφ υλικοφ πραγματοποιείται κυρίωσ με τισ μεκόδουσ Rockwell ι Shore. Αμφότερεσ οι μζκοδοι μετράνε τθν αντίςταςθ ενόσ πλαςτικοφ δοκιμίου ςτθν διείςδυςθ. Ζχει όμωσ επικρατιςει θ ςκλθρότθτα των πλαςτικϊν να μετριζται κυρίωσ με τθν μζκοδο Shore. Η μζτρθςθ με τθν μζκοδο Shore γίνεται κυρίωσ ςε δφο κλίμακεσ, τθν κλίμακα Shore A για μαλακά ελαςτικά και τθν κλίμακα Shore D για πιο ςκλθρά πλαςτικά. Η ςκλθρότθτα κατά Shore Α ι Shore D μετριζται με ζνα φορθτό όργανο γνωςτό και ωσ Durometer. Η τιμι τθσ ςκλθρότθτασ προκφπτει από τθν αντίςταςθ του υλικοφ ςτθν διείςδυςθ μίασ ακίδασ. Η ακίδα είναι προςαρμοςμζνθ ςτθν βάςθ του οργάνου και μπορεί να είναι είτε ςφαιρικι (Shore A) είτε κωνικι (Shore D). Η δφναμθ διείςδυςθσ, θ οποία είναι προκακοριςμζνθ (822gr για Shore A και 4550gr για Shore D) κα πρζπει να αςκθκεί για περίπου 15 δευτερόλεπτα πάνω ςτο δοκίμιο. Από το βάκοσ τθσ διείςδυςθσ προκφπτει θ τιμι τθσ ςκλθρότθτασ θ οποία και αναγράφεται πάνω ςτο όργανο υπό τθν μορφι ωρολογιακισ ι θλεκτρονικισ ζνδειξθσ ςε κλίμακα. H μζτρθςθ ςκλθρότθτασ κατά Shore ζχει, για παράδειγμα, τθν εξισ μορφι A/50/15 που ερμθνεφεται ωσ ςκλθρότθτα 50 Shore A με εφαρμογι φορτίου για χρόνο 15 δευτερολζπτων. [3] 8

9 VICKERS Η μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ με τθν μζκοδο Vickers αναπτφχκθκε το 1924 από τουσ και Smith Sandland Vickers Ltd ωσ εναλλακτικι λφςθ τθσ μεκόδου Brinell για τθ μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ των υλικϊν. Η μζκοδοσ Vickers είναι παρεμφερισ τθσ μεκόδου Brinell. Θεωρείται ιδιαίτερα αξιόπιςτθ και χρθςιμοποιείται ςε περιπτϊςεισ όπου τα δοκίμια είναι λεπτά και από πολφ ςκλθρό υλικό όπωσ επίςθσ και αν ζχουν δεχκεί οποιαδιποτε επιφανειακι κερμικι κατεργαςία και θ επιφάνεια τουσ ζχει καταςτεί πολφ ςκλθρι. Αυτι θ μζκοδοσ ελζγχου τθσ ςκλθρότθτασ είναι γνωςτι και ωσ μζκοδοσ τθσ αδαμάντινθσ πυραμίδασ και αυτό γιατί ςτθ μζκοδο αυτι ο εντυπωτισ είναι μια πολφ καλά λειαςμζνθ αδαμάντινθ πυραμίδα. [4] Βαςίηεται ςτθν αργι επιβολι ενόσ φορτίου, μζςω ενόσ αδαμάντινου διειςδυτι, ςε ζνα δοκίμιο το οποίο ζχει υποςτεί πολφ καλι λείανςθ, Ο διειςδυτισ ζχει ςχιμα κανονικισ τετραγωνικισ πυραμίδασ με γωνία απζναντι εδρϊν 136. Το φορτίο κυμαίνεται από 1 ζωσ 120 Kgr και ο χρόνοσ εφαρμογισ του είναι περίπου δευτερόλεπτα. Τα τυποποιθμζνα ςκλθρόμετρα Vickers ζχουν ςφςτθμα αυτόματθσ επιβολισ και απελευκζρωςθσ του εκλεγόμενου κάκε φορά φορτίου. Η μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ του δοκιμίου γίνεται από τθν μζτρθςθ των διαςτάςεων του αποτυπϊματοσ μζςω ενόσ ενςωματωμζνου ςυςτιματοσ φωτιςμοφ και μεγεκυντικϊν φακϊν. Η όλθ διαδικαςία φαίνεται ςτθν εικόνα 4 που ακολουκεί. Εικόνα 4 :Μζθοδοσ VICKERS Εικόνα 5: κληρομζτρηςη Vickers Η τιμι τθσ ςκλθρότθτασ κατά Vickers προκφπτει από τθν χριςθ του τφπου (1) (1) 9

10 Στον τφπο αυτό, το P είναι το εφαρμοςμζνο φορτίο ςε gr, είναι θ επιφάνεια επαφισ ςε m, d θ μζςθ τιμι του μικουσ των δυο διαγωνίων τθσ κοιλότθτασ ςτο δείγμα ςε μm. Η ςκλθρότθτα Vickers ( ) προκφπτει ςε Κgr/ m. Μερικά από τα πλεονεκτιματα τθσ μεκόδου αυτισ είναι οι ιδιαίτερα αξιόπιςτεσ μετριςεισ. Επιπλζον, θ χριςθ μόνο ενόσ τφπου διειςδυτι για όλουσ τουσ τφπουσ μετάλλων και επεξεργαςιϊν επιφάνειασ αφοφ είναι δυνατόν να μετριςει ςκλθρά, μαλακά ακόμα και κεραμικά υλικά. Και αυτό γιατί υπάρχει γεωμετρικι ομοιότθτα των οδοντϊςεων του διειςδυτι και ωσ εκ τοφτου και τθσ ςκλθρότθτασ που είναι ανεξάρτθτθ από το εφαρμοηόμενο φορτίο όταν τα φορτία είναι μεγαλφτερα από 0.5 Ν. Να αναφζρουμε ότι το υλικό του διειςδυτι διαμαντιοφ δεν παραμορφϊνεται με τθν πάροδο του χρόνου. Η διείςδυςθ Vickers διαβάηεται ευκολότερα για το μζγεκοσ περιοχισ από τθν κυκλικι διείςδυςθ τθσ μεκόδου Brinell. Ζτςι υπάρχει θ πικανότθτα του ελζγχου τθσ ςκλθρότθτασ ςε μικρζσ περιοχζσ, όπωσ και ςε πολφ λεπτά φφλλα και επιφάνειεσ ςτρωμάτων. Ωςτόςο, ςαν μειονεκτιματα τθσ μεκόδου αυτισ μποροφν να κεωρθκοφν το μεγάλο κόςτοσ αγοράσ κακϊσ και θ ανάγκθ για πολφ καλι προετοιμαςία λείανςθ του δοκιμίου. Να αναφζρουμε ότι θ ςυγκεκριμζνθ μζκοδοσ δεν εφαρμόηεται ςτα υψθλά πολυμερι. Ο περιοριςμόσ αυτόσ οφείλεται ςτθν μικρι ταχφτθτα τθσ διεξαγωγισ, κακϊσ θ μζτρθςθ τθσ εγκοπισ πρζπει αν γίνει οπτικά ( μικροςκόπιο ι προβολζασ ςχεδιαγράμματοσ) ι χρθςιμοποιϊντασ τα αυτόματα ςυςτιματα υπολογιςτϊν για τθν ανάγνωςθ εγκοπϊν. [5] Στον Ρίνακα 2 που ακολουκεί ζχουμε ςυνοψίςει τα χαρακτθριςτικά των βαςικϊν μεκόδων μζτρθςθσ ςκλθρότθτασ. Β) Δυναμικζσ μζκοδοι ι μζκοδοσ ΕQUOTIP. Η λειτουργία τθσ μεκόδου είναι απλι. Συνοπτικά, το ςϊμα πρόςκρουςθσ (το οποίο βρίςκεται εςωτερικά ςτον αιςκθτιρα) απελευκερϊνεται από ζνα ελατιριο και προςπίπτει πάνω ςτο δοκίμιο. Η ταχφτθτα πτϊςθσ και αναπιδθςθσ του μετροφνται (εςωτερικά του αιςκθτιρα) ςε απόςταςθ 1mm από το δοκίμιο. Από τθν διαφορά ςτισ ταχφτθτεσ, πριν και μετά τθν αναπιδθςθ, προκφπτει θ τιμι τθσ ςκλθρότθτασ του μετάλλου. Ραράλλθλα θ εξζλιξθ τθσ μεκόδου αυτισ δεν ςταμάτθςε εκεί. Στθν ςυνζχεια προςτζκθκε ζνασ νζοσ αιςκθτιρασ ο EQUOSTAT. Ο αιςκθτιρασ αυτόσ επζτρεψε ςτον χριςτθ, παράλλθλα με τθν Δυναμικι ςκλθρομζτρθςθ, να μπορεί να πραγματοποιεί και ςτατικι ςκλθρομζτρθςθ. [3] 10

11 Πίνακασ 2: Σεχνικζσ Δοκιμήσ κληρότητασ [1] ΜΙΚΡΟΚΛΗΡΟΣΗΣΑ Για τθν μικροςκλθρότθτα δεν υπάρχει ζνασ επίςθμοσ τρόποσ κακοριςμοφ τθσ ζννοιασ τθσ. Ωςτόςο, από αυτά που αναφζρονται ςτα λεξικά μποροφμε να ποφμε ότι ωσ μικροςκλθρότθτα χαρακτθρίηεται (από τεχνολογικισ πλευράσ), θ ςκλθρότθτα ςτθν οποία εφαρμόηουμε πολφ μικρά φορτία, χωρίσ να υπάρχει κακοριςμόσ ενόσ ανωτζρου ορίου για αυτά. Η μελζτθ τθσ μικροςκλθρότθτασ των μετάλλων, ςφνκετων και κεραμικϊν υλικϊν εφαρμόηεται όταν μια «μακρο» δοκιμι ςκλθρότθτασ δεν είναι δυνατι. Οι δοκιμζσ τθσ μικροςκλθρότθτασ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για να παρζχουν τα απαραίτθτα ςτοιχεία κατά τθ μζτρθςθ των μεμονωμζνων μικροδομϊν μζςα ςε μια μεγαλφτερθ μιτρα, ι για τθ δοκιμι ενόσ πολφ λεπτοφ φφλλου αλουμινίου όπωσ είναι ςτα υλικά, ι κατά τον κακοριςμό τθσ κλίςθσ ςκλθρότθτασ ενόσ δείγματοσ κατά μικοσ μιασ διατομισ. Ζχοντασ αυτά ςτο μυαλό μασ κα δϊςουμε ζνα γενικό οριςμό τθσ μικροςκλθρότθτασ, ανεξάρτθτα από τθν περιοχι φορτίων ςτθν οποία βριςκόμαςτε. Συνεπϊσ, είναι εκείνοσ ο ζλεγχοσ τθσ ςκλθρότθτασ των υλικϊν που περιλαμβάνει όλα τα τζςτ τθσ ςκλθρότθτασ, θ τεχνικι ι θ εξιγθςθ των οποίων ξεφεφγει του ελζγχου με τα ςυνικθ μζςα του κλαςικοφ τζςτ ςκλθρότθτασ. *6] Ο ζλεγχοσ τθσ μικροςκλθρότθτασ, λόγω των ιδιαιτζρων χαρακτθριςτικϊν του, ταιριάηει ιδιαίτερα για τον κακοριςμό άλλων ιδιοτιτων των υλικϊν, γιατί διακζτει τρία βαςικά πλεονεκτιματα: 1. Η μικροδιείςδυςθ (Microidentation) ςτο υλικό, είναι μια διείςδυςθ μινιατοφρα, τθσ μεγάλθσ διείςδυςθσ (indentation). Ζτςι, θ παρατιρθςθ του πωσ αναπτφςςεται μία μεγάλθ διείςδυςθ, αναδεικνφει πρόςκετεσ πλθροφορίεσ. 11

12 2. Η μικροςκλθρότθτα είναι δομικά ευαίςκθτθ. Αυτό ςυμβαίνει, γιατί τα αποτυπϊματα των διειςδφςεων που κάνουμε με αυτι τθ μζκοδο, ζχουν διαςτάςεισ τθσ ίδιασ τάξθσ μεγζκουσ με τα δομικά ςτοιχεία των ςυνθκιςμζνων υλικϊν. 3. Με το τζςτ μικροςκλθρότθτασ φαίνεται θ πικανι μετακίνθςθ των ατελειϊν ςε κερμοκραςία δωματίου, για όλα τα υλικά, ςυμπεριλαμβανομζνου και του διαμαντιοφ. [7] Η μικροςκλθρότθτα Vickers απαιτεί ζνα μικρό μεγζκουσ διειςδυτι, ο οποίοσ επιτρζπει τθ μζτρθςθ ςκλθρότθτασ ςτισ πολφ περιοριςμζνεσ περιοχζσ ι ςτισ μικροδομικζσ φάςεισ των υλικϊν. Για παράδειγμα, θ μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ του φερρίτθ και του περλίτθ που υπάρχουν ςτουσ χάλυβεσ είναι επομζνωσ δυνατι. Αντίκετα, μεγαλφτεροσ διειςδυτισ που χρθςιμοποιείται για τθ μακρό δοκιμι ςκλθρότθτασ Vickers περιορίηει τθν εφαρμογι του ςε αυτιν τθν περίπτωςθ. Η διαδικαςία τθσ μζτρθςθσ μικροςκλθρότθτασ Vickers είναι παρόμοια με αυτιν τθσ μακρό ςκλθρότθτασ Vickers που αναφζραμε και προθγουμζνωσ. Εντοφτοισ, θ ζτοιμθ επιφάνεια πρζπει να είναι καλά γυαλιςμζνθ προκειμζνου να ελαχιςτοποιθκοφν τα λάκθ που μποροφν να εμφανιςτοφν όταν διειςδφουμε. Υπάρχουν κάποιεσ προχποκζςεισ που πρζπει να λάβουμε υπόψθ για τθ μζτρθςθ τθσ μικροςκλθρότθτασ με αυτι τθν μζκοδο, όπωσ: Δεν πρζπει να χρθςιμοποιείται όταν ξεπερνάμε τα 450 ΒΗΝ θ τιμι τθσ μικροςκλθρότθτασ που προκφπτει από τθν μζκοδο Brinell- επειδι υπάρχει περίπτωςθ να παραμορφϊνεται και ο κϊνοσ και Ρρζπει το πάχοσ του δοκιμίου να είναι τουλάχιςτον 15 φορζσ μεγαλφτερο από το βάροσ τθσ κοιλότθτασ για τα μαλακά μζταλλα και τουλάχιςτον 7 φορζσ για τα ςκλθρά, γιατί αν δεν ςυμβαίνει αυτό, τότε ζνα μζροσ από τθν παραμόρφωςθ μεταφζρεται ςτο υπόβακρο. ΦΑΛΤΒΕ Το κράμα είναι αρχαία λζξθ, που προζρχεται από το ριμα κεράννυμι, ανακατεφω, αναμειγνφω. Ζτςι, ςθμαίνει το ανακάτεμα, τθν ανάμειξθ, αλλά χρθςιμοποιείται ςυνικωσ ςτθ μεταλλουργία για να δθλϊςει το προϊόν τθσ διαδικαςίασ ανάμειξθσ, κυρίωσ μετάλλων ι μετάλλου με αμζταλλο. Τα κράματα μετάλλων δθμιουργοφνται προκειμζνου να ςυνδυαςτοφν ιδιότθτεσ των βαςικϊν ςυςτατικϊν ςε ζνα νζο υλικό. Ζτςι, για παράδειγμα, ο χάλυβασ (κράμα ςιδιρου με άνκρακα) είναι πιο ςκλθρόσ και ανκεκτικόσ από τον ςίδθρο, ζνα από τα βαςικά ςυςτατικά του. Βαςικόσ λόγοσ, λοιπόν, παραγωγισ κραμάτων είναι θ βελτίωςθ ςκλθρότθτασ, αντοχισ, βάρουσ, αντίςταςθσ ςτθ διάβρωςθ κ.λπ. των κακαρϊν (πρωτογενϊν) μετάλλων. Ζνα χαρακτθριςτικό των κραμάτων, ςε αντίκεςθ με τα πρωτογενι μζταλλα, είναι ότι δεν ζχουν κακοριςμζνο ςθμείο τιξθσ, ςυγκεκριμζνθ κερμοκραςία δθλαδι, ςτθν οποία λιϊνουν. Σε αυτά υπάρχει ζνα εφροσ κερμοκραςιϊν, μζςα ςτο οποίο τα κράματα βρίςκονται μεταξφ ςτερεάσ και υγρισ κατάςταςθσ. [4] Τα ςιδθροφχα κράματα- ςτα οποία ο ςίδθροσ είναι το κφριο ςυςτατικόπαράγονται ςε μεγαλφτερεσ ποςότθτεσ από οποιονδιποτε άλλο τφπο μετάλλου. 12

13 Είναι ιδιαίτερα ςθμαντικά τεχνολογικά υλικά για καταςκευζσ. Η διαδεδομζνθ τουσ χριςθ ερμθνεφεται από τρεισ λόγουσ : (1) ενϊςεισ που περιζχουν ςίδθρο βρίςκονται ςε άφκονθ ποςότθτα εντόσ του φλοιοφ τθσ γθσ, (2) μεταλλικόσ ςίδθροσ και κράματα χάλυβα είναι δυνατό να παραχκοφν χρθςιμοποιϊντασ ςχετικά οικονομικι εξαγωγι από το ορυκτό, κακαριςμό, κραματοποίθςθ και τεχνικζσ επεξεργαςίασ, (3) τα ςιδθροφχα κράματα είναι εξαιρετικά πολλαπλϊν χριςεων, με τθν ζννοια ότι είναι δυνατό να προςαρμοςκοφν ϊςτε να ζχουν ζνα μεγάλο εφροσ μθχανικϊν και φυςικϊν ιδιοτιτων. Το κφριο μειονζκτθμα πολλϊν ςιδθροφχων κραμάτων είναι θ ευαιςκθςία τουσ ςτθ διάβρωςθ. Μια ταξινόμθςθ ανά είδοσ διαφόρων ςιδθροφχων κραμάτων παρουςιάηεται ςτθν εικόνα 6 που ακολουκεί. Εικόνα 6: Σαξινόμηςη διαφόρων ςιδηροφχων κραμάτων Οι χάλυβεσ είναι κράματα ςιδιρου- άνκρακα τα οποία είναι δυνατό να περιζχουν αξιοςθμείωτεσ ςυγκεντρϊςεισ κι άλλων κραματικϊν ςτοιχείων. Υπάρχουν χιλιάδεσ κράματα τα οποία ζχουν διαφορετικζσ ςυνκζςεισ και κερμικζσ κατεργαςίεσ. Οι μθχανικζσ ιδιότθτεσ είναι ευαίςκθτεσ ςτθν περιεκτικότθτα ςε άνκρακα, θ οποία ςυνικωσ είναι μικρότερθ από 1.0 wt %. Μερικοί από τουσ πιο κοινοφσ χάλυβεσ ταξινομοφνται ςφμφωνα με τθ ςυγκζντρωςθ ςε άνκρακα και πιο ςυγκεκριμζνα ςε τφπουσ χαμθλισ, μζςθσ και υψθλισ περιεκτικότθτασ. Σε κάκε κατθγορία υπάρχουν και υποκατθγορίεσ οι οποίεσ χαρακτθρίηονται από τθν ςυγκζντρωςθ άλλων κραματικϊν ςτοιχείων. Οι κοινοί ανκρακοχάλυβεσ εκτόσ από άνκρακα περιζχουν μόνο εναπομζνουςεσ προςμίξεισ και κάποια ποςότθτα μαγγανίου. Στουσ κραματοχάλυβεσ, ζχουν προςτεκεί εςκεμμζνα περιςςότερα κραματικά ςτοιχεία ςε κακοριςμζνεσ ςυγκεντρϊςεισ. 13

14 Α) ΦΑΛΤΒΕ ΦΑΜΗΛΗ ΠΕΡΙΕΚΣΙΚΟΣΗΣΑ Ε ΑΝΘΡΑΚΑ Από όλουσ τουσ διαφορετικοφσ τφπουσ χάλυβα, εκείνοι που παράγονται ςτισ μεγαλφτερεσ ποςότθτεσ ανικουν ςτθν κατθγορία τθσ χαμθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα. Συνικωσ περιζχουν λιγότερο από 0.25 wt % C και δεν ανταποκρίνονται ςε κερμικζσ διεργαςίεσ που ζχουν ςχεδιαςτεί για το ςχθματιςμό μαρτενςίτθ. Η ενίςχυςι τουσ επιτυγχάνεται με ψυχρθλαςία. Η μικροςκοπικι τουσ δομι αποτελείται από ςυςτατικά φερρίτθ και περλίτθ, με ςυνζπεια να είναι ςχετικά μαλακοί και αςκενείσ, αλλά με ςθμαντικι ολκιμότθτα και δυςκραυςτότθτα. Επιπρόςκετα, μποροφν να υποςτοφν μθχανικι επεξεργαςία, είναι ςυγκολλιςιμοι, και φκθνότεροι ςτθν παραγωγι τουσ από όλουσ τουσ χάλυβεσ. Στισ τυπικζσ τουσ χριςεισ περιλαμβάνονται ςτοιχεία του κορμοφ αυτοκινιτων, δομικά ςχιματα ( I- δοκοί, ραβδωτοί και γωνιακοί ςίδθροι), κακϊσ και φφλλα τα οποία χρθςιμοποιοφνται για αγωγοφσ, ςε κτίρια, γζφυρεσ και μεταλλικά δοχεία. Στουσ πίνακεσ 3 και 4 αντιςτοίχωσ, παρουςιάηεται θ ςφςταςθ και οι μθχανικζσ ιδιότθτεσ διαφόρων κοινϊν χαλφβων χαμθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα. Αυτοί κατά κανόνα ζχουν μια αντοχι ςε διαρροι 275 MPa (40000 psi), αντοχι εφελκυςμοφ μεταξφ 415 και 550 MPa (60000 και psi) και ολκιμότθτα 25% EL. Μια άλλθ κατθγορία των κραμάτων μικρισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα είναι οι χάλυβεσ υψθλισ αντοχισ, χαμθλισ κραμάτωςθσ ( HSLA). Αυτοί περιζχουν κι άλλα κραματικά ςτοιχεία όπωσ χαλκό, βανάδιο, νικζλιο και μολυβδαίνιο ςε ςυνδυαςμζνεσ ςυγκεντρϊςεισ μζχρι 10 wt % και ζχουν υψθλότερθ αντοχι από τουσ κακαροφσ χάλυβεσ χαμθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα. Οι περιςςότεροι είναι δυνατό να ενιςχυκοφν με κερμικι κατεργαςία, αποκτϊντασ αντοχζσ ςε εφελκυςμό μεγαλφτερεσ από 480 MPa (70000 psi). Επιπρόςκετα, είναι όλκιμοι, μορφοποιιςιμοι και μθχανικά κατεργάςιμοι. Σε ςφνθκεσ ατμοςφαιρικό περιβάλλον, οι χάλυβεσ HSLA είναι πιο ανκεκτικοί ςτθ διάβρωςθ από τουσ κοινοφσ χάλυβεσ τουσ οποίουσ ζχουν αντικαταςτιςει ςε πολλζσ εφαρμογζσ όπου θ δομικι αντοχι είναι κρίςιμθ (π.χ. γζφυρεσ, πφργοι, κολϊνεσ υποςτιριξθσ ςε κτίρια μεγάλου φψουσ, και δοχεία πίεςθσ). Πίνακασ 3: υςτάςεισ 5 κοινϊν χαλφβων χαμηλήσ περιεκτικότητασ ςε άνθρακα και 3 υψηλήσ αντοχήσ, χαμηλήσ κραμάτωςησ 14

15 Πίνακασ 4: Μηχανικά χαρακτηριςτικά υλικϊν απο διζλευςη εν θερμϊ και χαρακτηριςτικζσ εφαρμογζσ διαφόρων κοινϊν χαλφβων χαμηλήσ περιεκτικότητασ ςε άνθρακα και χαλφβων υψηλήσ αντοχήσ, χαμηλήσ κραμάτωςησ Β) ΦΑΛΤΒΕ ΕΝΔΙΑΜΕΗ ΠΕΡΙΕΚΣΙΚΟΣΗΣΑ Ε ΑΝΘΡΑΚΑ Στουσ χάλυβεσ ενδιάμεςθσ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα θ ςυγκζντρωςθ του τελευταίου είναι μεταξφ 0.25 και 0.60 wt %. Αυτά τα κράματα είναι δυνατό να κατεργαςτοφν κερμικά με ωςτενοποίθςθ, ψφξθ δια εμβαπτίςεωσ και ςτθ ςυνζχεια με επαναφορά για να βελτιϊςουν τισ μθχανικζσ τουσ ιδιότθτεσ. Συνικωσ χρθςιμοποιοφνται ςτθν κατάςταςθ τθσ επαναφοράσ όπου ζχουν μια μικροδομι μαρτενςίτθ. Οι κοινοί χάλυβεσ ενδιάμεςθσ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα ζχουν χαμθλζσ εμβαπτότθτεσ και μποροφν να υποςτοφν επιτυχι κερμικι κατεργαςία μόνο όταν ζχουν πολφ μικρζσ διατομζσ και με πολφ ταχείσ ρυκμοφσ ψφξθσ. Ο εμπλουτιςμόσ με χρϊμιο, νικζλιο και μολυβδαίνιο βελτιϊνει τθ δυνατότθτα τουσ για κερμικι κατεργαςία, επιτρζποντασ τθν επίτευξθ μιασ ποικιλίασ ςυνδυαςμϊν αντοχισ ολκιμότθτασ. Οι κερμικά κατεργαςμζνοι χάλυβεσ αυτοφ του τφπου είναι ιςχυρότεροι από τουσ χαμθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα, εισ βάροσ όμωσ τθσ ολκιμότθτασ και τθσ δυςκραυςτότθτασ. Στισ εφαρμογζσ περιλαμβάνονται τροχοί και βαγόνια αμαξοςτοιχιϊν, γρανάηια, ςτροφαλοφόροι άξονεσ, και άλλα μθχανικά μζρθ και ςε δομικά υλικά υψθλισ αντοχισ που απαιτοφν ςυνδυαςμό υψθλισ αντοχισ, αντίςταςθ ςτθν τριβι και δυςκραυςτότθτα. Η ςφςταςθ αρκετϊν από τουσ χάλυβεσ αυτισ τθσ κατθγορίασ παρουςιάηεται ςτον Ρίνακα 5. Ρεριλαμβάνονται επίςθσ οριςμζνα ςχόλια που αφοροφν το ςφςτθμα κωδικοποίθςθσ τουσ. Η Society of Automotive Engineers (SAE), το American Iron and Steel Institute (AISI) και θ American Society for Testing and Materials (ASTM) είναι υπεφκυνεσ για τθν ταξινόμθςθ και τισ προδιαγραφζσ των χαλφβων όπωσ επίςθσ και άλλων κραμάτων. Η κωδικοποίθςθ κατά AISI/SAE για τουσ παραπάνω χάλυβεσ είναι ζνασ τετραψιφιοσ αρικμόσ : τα δφο πρϊτα ψθφία υποδθλϊνουν τα ςυςτατικά του κράματοσ και τα δφο τελευταία τθ ςυγκζντρωςθ άνκρακα. Για κοινοφσ ανκρακο χάλυβεσ τα δφο πρϊτα ψθφία είναι 1 και 0, ενϊ άλλα χαλυβδοκράματα 15

16 προςδιορίηονται από διαφορετικοφσ διψιφιουσ ςυνδυαςμοφσ. Τα δφο τελευταία ψθφία παριςτάνουν το ποςοςτό βάρουσ του άνκρακα πολλαπλαςιαςμζνο επί 100. Για παράδειγμα, ζνασ χάλυβασ 1060 είναι ζνασ κοινόσ ανκρακο χάλυβασ περιεκτικότθτασ 0.60 wt% C. Ζνα ενοποιθμζνο ςφςτθμα αρίκμθςθσ (UNS) χρθςιμοποιείται για ομοιόμορφθ ταξινόμθςθ δεικτϊν τόςο ςε ςιδθροφχα όςο και ςε μθ ςιδθροφχα κράματα. Κάκε αρικμόσ κατά UNS αποτελείται από το πρόκεμα ενόσ γράμματοσ ακολουκοφμενο από ζνα πενταψιφιο αρικμό. Το γράμμα είναι ενδεικτικό τθσ οικογζνειασ των μετάλλων ςτθν οποία ανικει ζνα κράμα. Ο προςδιοριςμόσ κατά UNS για τα παραπάνω κράματα αρχίηει με G ακολουκοφμενο από τον αρικμό κατά AISI/SAE και το πζμπτο ψθφίο είναι 0. Ο πίνακασ 6 περιζχει μθχανικά χαρακτθριςτικά και τυπικζσ εφαρμογζσ διαφόρων από αυτοφσ τουσ χάλυβεσ οι οποίοι ζχουν βαφι και επαναφορά. Πίνακασ 5: υςτήματα χαρακτηριςμοφ κατά ASI/SAE και UNS και περιοχζσ ςυςτάςεων για κοινοφσ χάλυβεσ και διάφορουσ χάλυβεσ χαμηλήσ κραμάτωςησ Πίνακασ 6 :Συπικζσ εφαρμογζσ και περιοχζσ των μηχανικϊν ιδιοτήτων κοινϊν και κραματωμζνων χαλφβων που ζχουν ψυχθεί δια εμβαπτίςεωσ ςε λάδι και επαναφερθεί. 16

17 Γ) ΦΑΛΤΒΕ ΤΧΗΛΗ ΠΕΡΙΕΚΣΙΚΟΣΗΣΑ Ε ΑΝΘΡΑΚΑ Οι χάλυβεσ υψθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα ςυνικωσ ζχουν περιεκτικότθτα ςε άνκρακα μεταξφ 0.60 και 1.4 wt %, και είναι οι ςκλθρότεροι, οι πιο ανκεκτικοί, αν και οι λιγότερο όλκιμοι από τουσ κοινοφσ ανκρακο- χάλυβεσ. Σχεδόν πάντα χρθςιμοποιοφνται ςτθν κατάςταςθ ςκλιρυνςθσ και επαναφοράσ και ωσ εκ τοφτου είναι ιδιαίτερα ανκεκτικοί ςτθν τριβι και ικανοί να διατθροφν οξεία κοπτικι ακμι. Οι χάλυβεσ εργαλείων και μθτρϊν (καλουπιϊν) είναι υψθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα και ςυνικωσ περιζχουν χρϊμιο, βανάδιο, βολφράμιο και μολυβδαίνιο. Αυτά τα ςτοιχείο κραμάτωςθσ ενϊνονται με τον άνκρακα και δθμιουργοφν πολφ ςκλθρζσ και ανκεκτικζσ ςτθν τριβι ενϊςεισ καρβιδίων. Η ςφςταςθ και οριςμζνεσ από τισ εφαρμογζσ κάποιων εργαλειοχαλφβων παρουςιάηονται ςτον Ρίνακα 7. Οι χάλυβεσ αυτοί, αξιοποιοφνται ωσ εργαλεία κοπισ και μιτρεσ για μορφοποίθςθ και ςχθματιςμό υλικϊν, όπωσ επίςθσ για μαχαίρια, ξυράφια, λεπίδεσ, ςιδθροπρίονων, ελατιρια και καλϊδια υψθλισ αντοχισ. Πίνακασ 7: Χαρακτηριςμόσ, υνθζςεισ και Εφαρμογζσ ζξι εργαλειοχαλφβων ΑΝΟΞΕΙΔΨΣΟΙ ΦΑΛΤΒΕ Οι ανοξείδωτοι χάλυβεσ είναι υψθλισ αντοχισ ςτθ διάβρωςθ (ςκουριά) ςε διάφορα περιβάλλοντα και ιδιαίτερα ςτθν περιβάλλουςα ατμόςφαιρα. Το κυρίαρχο ςτοιχείο κραμάτωςθσ είναι το χρϊμιο όπου απαιτείται ςυγκζντρωςθ τουλάχιςτο 11 wt% Cr. Η αντίςταςι τουσ ςτθ διάβρωςθ μπορεί να βελτιωκεί με προςκικθ νικελίου και μολυβδαίνιου. Οι ανοξείδωτοι χάλυβεσ διαιροφνται ςε τρεισ κατθγορίεσ με βάςθ το κυρίαρχο ςυςτατικό τθσ φάςθσ τθσ μικροδομισ μαρτενςιτικοί φερριτικοί ι ωςτενιτικοί. Στον Ρίνακα 8 παρουςιάηονται διάφοροι ανοξείδωτοι χάλυβεσ ανά κατθγορία μαηί με τθ ςφςταςθ, τυπικζσ μθχανικζσ ιδιότθτεσ και εφαρμογζσ. Η ευρφτθτα των μθχανικϊν τουσ ιδιοτιτων ςε ςυνδυαςμό με τθν άριςτθ αντίςταςθ τουσ ςτθ διάβρωςθ, κακιςτοφν τουσ ανοξείδωτουσ χάλυβεσ υλικά πολλαπλϊν εφαρμογϊν. Οι μαρτενςιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ είναι ικανοί να δεχκοφν κερμικι κατεργαςία για δθμιουργία μαρτενςίτθ ωσ το κφριο μικροςυςτατικό. Ρροςκικθ κραματικϊν ςτοιχείων ςε αξιοςθμείωτεσ ςυγκεντρϊςεισ προκαλεί δραματικζσ 17

18 μεταβολζσ ςτο διάγραμμα φάςθσ ςιδιρου καρβιδίου του ςιδιρου. Για ωςτενιτικοφσ ανοξείδωτουσ χάλυβεσ, το πεδίο τθσ φάςθσ ωςτενίτθ ( ι γ- φάςθ) εκτείνεται ςε κερμοκραςίεσ δωματίου. Οι φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ αποτελοφνται από τθν (BCC) φερριτικι φάςθ-α. Οι ωςτενιτικοί και φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ ςκλθροποιοφνται και ιςχυροποιοφνται με ψυχρθλαςία κακϊσ δεν είναι κερμικά κατεργάςιμοι. Οι ωςτενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ είναι οι πλζον ανκεκτικοί ςτθ διάβρωςθ εξαιτίασ τθσ υψθλισ τουσ περιεκτικότθτασ ςε χρϊμιο και τθσ προςκικθσ νικελίου και παράγονται ςτισ μεγαλφτερεσ ποςότθτεσ. Τόςο οι μαρτενςιτικοί όςο και φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ είναι μαγνθτικοί ενϊ οι ωςτενιτικοί όχι. Μερικοί ανοξείδωτοι χάλυβεσ ςυχνά χρθςιμοποιοφνται ςε υψθλζσ κερμοκραςίεσ και ακραίεσ ςυνκικεσ γιατί είναι ανκεκτικοί ςτθν οξείδωςθ και διατθροφν τθ μθχανικι τουσ ακεραιότθτα κάτω από τζτοιεσ ςυνκικεσ. Το άνω κερμοκραςιακό όριο ςε οξειδωτικζσ ατμόςφαιρεσ είναι περίπου 1000 C (1800 F). Εξαρτιματα καταςκευαςμζνα από αυτοφσ τουσ χάλυβεσ είναι αεροςτρόβιλοι, βραςτιρεσ ατμοφ υψθλισ κερμοκραςίασ, φοφρνοι κερμικϊν κατεργαςιϊν, αεροςκάφθ, βλιματα και μονάδεσ παραγωγισ πυρθνικισ ιςχφοσ. Στον Ρίνακα 8 περιλαμβάνεται επίςθσ ζνασ ανοξείδωτοσ χάλυβασ υπερυψθλισ αντοχισ (17-7 PH), ο οποίοσ είναι αςυνικιςτα ιςχυρόσ και ανκεκτικόσ ςτθ διάβρωςθ. Η ενδυνάμωςθ επιτυγχάνεται με κερμικι κατεργαςία ςκλιρυνςθσ μζςω κατακριμνιςθσ. [1] Πίνακασ 8: Κϊδικεσ, υςτάςεισ, Μηχανικζσ ιδιότητεσ και Χαρακτηριςτικζσ Εφαρμογζσ για Ωςτενητικοφσ, Φερριτικοφσ, Μαρτενςητικοφσ και κληροποιημζνουσ με κατακρήμνιςη ανοξείδωτουσ χάλυβεσ 18

19 ΠΑΡΑΓΨΓΗ ΣΟΤ ΦΑΛΤΒΑ Ο χάλυβασ παράγεται με τρεισ βαςικζσ μεκόδουσ: με αναγωγι ςιδθρομεταλλευμάτων ςε υψικάμινο για τθν παραγωγι χυτοςιδιρου, και τθν μετατροπι του χυτοςιδιρου ςε χάλυβα μζςα ςε μεταλλάκτθ με εμφφςθςθ οξυγόνου με τθν άμεςθ αναγωγι ςιδθρομεταλλευμάτων (δθλ. αναγωγι ςε ςτερεά κατάςταςθ) ςε φρεατϊδθ κάμινο για τθν παραγωγι ςπογγϊδουσ ςιδιρου και τθν μετατροπι του ςπογγϊδουσ ςιδιρου ςε χάλυβα μζςα ςε κάμινο (κλίβανο) θλεκτρικοφ τόξου και με τθν ανάτθξθ παλαιοςιδιρου ςε κάμινο (κλίβανο) θλεκτρικοφ τόξου (Electric Arc Furnace - EAF). Εικόνα 7: χηματικό διάγραμμα τησ παραγωγήσ χυτοςίδηρου και ημιτελικϊν προϊόντων χάλυβα Εικόνα 8 :χηματικό διάγραμμα παραγωγήσ τελικϊν προϊόντων χάλυβα Σφμφωνα με ςτατιςτικά ςτοιχεία του 2005, το 65,4% τθσ παγκόςμιασ παραγωγισ χάλυβα προζρχεται από τισ δφο πρϊτεσ κακετοποιθμζνεσ μεκόδουσ και το 31,7% από τθν ανάτθξθ παλαιοςιδιρων και ςπογγϊδουσ ςιδιρου ςε κλιβάνουσ θλεκτρικοφ τόξου. Ζνα μικρό ποςοςτό τθσ παγκόςμιασ παραγωγισ χάλυβα (2,9% για το 2005) προζρχεται από τθν μετατροπι χυτοςιδιρου ςε κάμινουσ ανοικτισ εςτίασ ι άλλεσ μεκόδουσ. Στθν Ελλάδα, όλθ θ παραγωγι χάλυβα (περίπου 2,5 εκατ. τόνοι ετθςίωσ) προζρχονται από τθν ανάτθξθ παλαιοςιδιρου και προορίηεται κυρίωσ για τθν παραγωγι μπετόβεργασ. *4] ΜΗΧΑΝΙΚΕ ΙΔΙΟΣΗΣΕ ΧΑΛΤΒΑ Οι βαςικζσ μθχανικζσ ιδιότθτεσ των χαλφβων οι οποίεσ ενδιαφζρουν είναι: Πριο διαρροισ και όριο κραφςθσ Η μορφι του διαγράμματοσ τάςεων παραμορφϊςεων Η ολκιμότθτα Η αντοχι ςε κόπωςθ 19

20 Ο υπολογιςμόσ των απαιτιςεων οπλιςμοφ ςε μία μελζτθ βαςίηεται ςε κατθγορία χάλυβα που αντιςτοιχεί ςε κακοριςμζνθ τιμι χαρακτθριςτικισ αντοχισ f yk. Η αντοχι αυτι ςυνδζεται με το όριο διαρροισ και το όριο κραφςθσ. Γενικά, θ χαρακτθριςτικι αντοχι προςδιορίηεται με τισ δοκιμζσ ελζγχου ποιότθτασ και είναι πιςτοποιθμζνθ. Οι τιμζσ των χαρακτθριςτικϊν μεγεκϊν, που περιγράφουν τισ μθχανικζσ ιδιότθτεσ του δομικοφ χάλυβα, προκφπτουν με τθ βοικεια πειραμάτων. Η δοκιμι ςε εφελκυςμό κάτω από ςτατικι φόρτιςθ αποτελεί το βαςικότερο πείραμα. Δοκιμζσ ςε κλίψθ δεν γίνονται για διάφορουσ λόγουσ. Ο χάλυβασ είναι κράμα που αποτελείται βαςικά από δφο χθμικά ςτοιχεία, όπωσ αναφζραμε και προθγουμζνωσ: Τον μεταλλικό ςίδθρο (Fe) Τον μθ μεταλλικό άνκρακα (C) Κοντά ς αυτό το κράμα είναι δυνατό να περιζχει κι άλλα ςτοιχεία ςε πολφ μικρότερθ αναλογία, όπωσ φϊςφορο (), πυρίτιο (Si), κείο (S), χαλκό (Cu), μαγνιςιο (Mg), μαγγάνιο (Μn), νικζλιο (Ni), χρϊμιο (Cr) κλπ Η ακριβισ χθμικι ςφςταςθ του χάλυβα ελζγχεται ςε δφο ςτάδια κατά τθ διάρκεια τθσ διαδικαςίασ παραγωγισ: Λίγο πριν από τθν εξζταςθ, δθλαδι όςο το υλικό είναι ακόμα άμορφθ μάηα και μετά τθν εξζταςθ και απόψυξθ, οπότε το υλικό ζχει πάρει τθν τελικι του μορφι κι είναι ζτοιμο για χριςθ. ΚΡΤΣΑΛΛΙΚΗ ΔΟΜΗ ΣΟΤ ΧΑΛΤΒΑ Εκτόσ από τθ χθμικι ςφςταςθ, που κακορίηει βαςικά και κφρια τισ φυςικζσ και μθχανικζσ ιδιότθτεσ του χάλυβα, υπάρχουν και άλλοι παράγοντεσ, που επθρεάηουν, ςε μικρότερο βακμό όμωσ, τισ ιδιότθτεσ του υλικοφ. Τζτοιοι παράγοντεσ είναι μεταξφ των άλλων: Η διαδικαςία επεξεργαςίασ ςε κερμι ι ψυχρι κατάςταςθ, Τα φψθ των χρθςιμοποιοφμενων κερμοκραςιϊν, Η ταχφτθτα απόψυξθσ, Το ιςτορικό φορτίςεων και αποφορτίςεων Μερικζσ βαςικζσ μθχανικζσ ιδιότθτεσ του χάλυβα, όπωσ π.χ. θ διαρροι και θ κραφςθ, επθρεάηονται από τθν ατομικι δομι του υλικοφ, δθλαδι από τθ διάταξθ, που ζχουν τα άτομα, μζςα ςτουσ κρυςτάλλουσ. Κάκε κρφςταλλοσ αποτελείται από ζναν Εικόνα 9 : Δομή χάλυβα οριςμζνο αρικμό ατόμων, που διατάςςονται μ ζνα ςυγκεκριμζνο τρόπο. Ζτςι το ςφνολο τθσ μάηασ του υλικοφ αποτελεί μία απλι επανάλθψθ του βαςικοφ πλζγματοσ ςτον χϊρο. Μποροφμε να ποφμε ότι θ δομι του χάλυβα είναι πολυκρυςταλλικι. Η βαςικι μονάδα είναι κυβικι, όπωσ φαίνεται ςτο ςχιμα 9, και επαναλαμβάνεται ςτο χϊρο. Στθν πραγματικότθτα κεωροφμε ότι τα άτομα είναι ςφαίρεσ, που εφάπτονται μεταξφ 20

21 τουσ, και όχι, όπωσ ςτθν εικόνα, που απζχουν θ μία από τθν άλλθ. Η δομι ςχεδιάςτθκε εδϊ ζτςι, ϊςτε να φαίνεται καλφτερα θ κυβικι μορφι. Για τον ίδιο λόγο, ςχεδιάςτθκαν μόνο τα άτομα που βρίςκονται ςτισ ακμζσ του κφβου, ενϊ υπάρχουν και άλλα. Υπάρχουν τρία είδθ χάλυβα, όςον αφορά τθν κρυςταλλικι δομι και τισ μθχανικζσ και φυςικζσ ιδιότθτεσ. Η μορφι του ωςτενίτθ (austenite) ζχει εδροκεντρωμζνθ κυβικι δομι, ενϊ οι μορφζσ μαρτενςίτθ (martensite) και φερρίτθ (ferrite) ζχουν χωροκεντρωμζνθ δομι. Ρρακτικά όλοι οι κρφςταλλοι δεν είναι απόλυτα όμοιοι μεταξφ τουσ, αλλά εμφανίηουν οριςμζνεσ ατζλειεσ ςτθ δομι τουσ εξαιτίασ κάποιασ «αταξίασ» των ατόμων ςτο εςωτερικό των κρυςτάλλων κακϊσ και διαφορετικζσ οριακζσ ςυνκικεσ εξ αιτίασ διαφορετικϊν προςανατολιςμϊν. Οι παραμορφϊςεισ αυτζσ των κρυςτάλλων οφείλονται ςτισ αμοιβαίεσ ζλξεισ μεταξφ των γειτονικϊν ατόμων κι οδθγοφν ςε αφξθςθ των αρχικϊν τάςεων και ςτθν εμφάνιςθ παραμορφϊςεων ςτα όρια των κρυςταλλικϊν δομϊν. Από αυτά, γίνεται φανερό ότι ςτθν πραγματικότθτα ο χάλυβασ δεν είναι ομογενζσ υλικό. Ρροκειμζνου να επιτευχκεί μία ευκολότερθ μακθματικι περιγραφι και μελζτθ των ιδιοτιτων του χάλυβα παίρνεται ωσ βάςθ μία αντίςτοιχθ μζςθ ςυμπεριφορά του υλικοφ κάτω από ςυνκικεσ ομοιογζνειασ κι ιςορροπίασ ςε ςυγκεκριμζνο ςθμείο του πλζγματοσ. Ζτςι ο χάλυβασ μπορεί να χαρακτθριςτεί τελικά ωσ θμιομογενζσ μζςο. [8] Η ακριβισ μορφι του πλζγματοσ εξαρτάται από τθν κερμοκραςία. Στθ εικόνα 10 παρουςιάηεται ζνα τμιμα του διαγράμματοσ φάςθσ ςιδιρου άνκρακα. Ο κακαρόσ ςίδθροσ κατά τθ κζρμανςθ και πριν τθν τιξθ υφίςταται δφο μεταβολζσ ςτθν κρυςταλλικι του δομι. Στθ κερμοκραςία δωματίου ο ςτακερόσ του τφποσ ονομάηεται φερρίτθσ, ι α ςίδθροσ και ζχει μια κρυςταλλικι δομι BCC. Ο φερρίτθσ υφίςταται ζνα πολυμορφικό μεταςχθματιςμό προσ τον ωςτενίτθ FCC, ι γ ςίδθρο ςτουσ 912 C. Η δομι ωςτενίτθ είναι ςτακερι μζχρι τουσ 1394 C, ενϊ μετά από αυτι τθ κερμοκραςία επανζρχεται ςτθ φάςθ BCC γνωςτι και ωσ δ φερρίτθσ ο οποίοσ τελικά τικεται ςτουσ 1538 C. Πλεσ αυτζσ οι μεταβολζσ βρίςκονται κατά μικοσ του αριςτεροφ κάκετου άξονα του διαγράμματοσ φάςθσ. Ο άξονασ των ςυςτάςεων ςτο ςχιμα εκτείνεται μόνο μζχρι το 6.70 wt % C και ςε αυτι τθ ςφςταςθ ςχθματίηεται θ ενδιάμεςθ ζνωςθ καρβιδίου του ςιδιρου ι ςεμεντίτθσ ( ) που παριςτάνεται με μια κάκετθ γραμμι ςτο διάγραμμα φάςθσ. Ζτςι το ςφςτθμα ςιδιρου- άνκρακα μπορεί να διαιρεκεί ςε δυο μζρθ: ζνα τμιμα πλοφςιο ςε ςίδθρο όπωσ ςτο ςχιμα και το άλλο (που δε φαίνεται) για ςυςτάςεισ μεταξφ 6.70 και 100 wt % (κακαρόσ γραφίτθσ). Στθν πράξθ, όλοι οι χάλυβεσ και οι χυτοςίδθροι ζχουν περιεκτικότθτα ςε άνκρακα λιγότερο από 6.70 wt % C και ζτςι τουσ κεωροφμε ωσ ςφςτθμα ςιδιρου καρβιδίου του ςιδιρου. Το ςχιμα κα ζπρεπε καλφτερα να ονομαςτεί διάγραμμα φάςθσ Fe-, αφοφ ο κεωρείται ζνα ςυςτατικό. Για λόγουσ ςφμβαςθσ και ευκολίασ είναι καταλλθλότερο να εκφράηουμε τθ ςφςταςθ ωσ wt % C αντί για wt %. Η αναγωγι γίνεται αν κεωριςουμε ότι 6.70 wt % C αντιςτοιχοφν ςε 100 wt %. 21

22 Ο άνκρακασ είναι μια πρόςμιξθ παρεμβολισ ςτο ςίδθρο και ςχθματίηει ζνα ςτερεό διάλυμα μαηί με κάκε ζνα από τουσ α και δ φερρίτεσ κακϊσ και με τον ωςτενίτθ, όπωσ υποδεικνφονται από τα μονοφαςικά πεδία α, δ και γ. Στον α φερρίτθ BCC είναι διαλυτζσ μόνο μικρζσ ςυγκεντρϊςεισ άνκρακα, με τθ μζγιςτθ Εικόνα 10 : Διάγραμμα φάςησ για τον χάλυβα διαλυτότθτα να είναι wt % C ςτουσ 727 C. Η περιοριςμζνθ διαλυτότθτα μπορεί να ερμθνευτεί από το ςχιμα και το μζγεκοσ των κζςεων παρεμβολισ εντόσ τθσ κυψελίδασ BCC που κάνει δφςκολθ τθ διευκζτθςθ των ατόμων άνκρακα. Ακόμα και όταν ο άνκρακασ είναι παρϊν ςε χαμθλζσ ςυγκεντρϊςεισ επθρεάηει ςθμαντικά τισ μθχανικζσ ιδιότθτεσ του φερρίτθ. Αυτι θ χαρακτθριςτικι φάςθ ςιδιρου άνκρακα είναι ςχετικά μαλακι, μπορεί να γίνει μαγνθτικι ςε κερμοκραςίεσ κάτω από τουσ 768 C και ζχει πυκνότθτα 7.88 g/ c. Ο ωςτενίτθσ ι θ γ φάςθ ςιδιρου, όταν ςχθματίηει κράμα μόνο με άνκρακα, δεν είναι ςτακερόσ ςε κερμοκραςίεσ κάτω από 768 C, όπωσ υποδθλϊνεται ςτο ςχιμα. Η μζγιςτθ διαλυτότθτα του άνκρακα ςτον ωςτενίτθ είναι 2.14 wt % C και πραγματοποιείται ςτουσ 1147 C. Αυτι θ διαλυτότθτα είναι περίπου 100 φορζσ μεγαλφτερθ από ότι θ μζγιςτθ ςτον ΒCC φερρίτθ, αφοφ οι κζςεισ παρεμβολισ εντόσ 22

23 τθσ FCC κυψελίδασ είναι μεγαλφτερεσ και ζτςι οι τάςεισ που επιβάλλονται ςτα περιβάλλοντα άτομα άνκρακα είναι πολφ μικρότερεσ. Στθ ςυνζχεια παρουςιάηονται οι μεταςχθματιςμοί φάςθσ που περιλαμβάνουν ωςτενίτθ, οι οποίεσ είναι πολφ ςθμαντικζσ ςτθ κερμικι κατεργαςία των χαλφβων. Θα πρζπει αν ςθμειωκεί ότι ο ωςτενίτθσ δεν είναι μαγνθτικόσ. Ο δ φερρίτθσ είναι εικονικά ο ίδιοσ με τον α φερρίτθ, εκτόσ από το εφροσ των κερμοκραςιϊν που απαντάται ο κακζνασ τουσ. Αφοφ ο δ φερρίτθσ είναι ςτακερόσ μόνο ςε ςχετικά υψθλζσ κερμοκραςίεσ, δεν είναι τεχνολογικά ςθμαντικόσ και δε κα ςυηθτθκεί περαιτζρω. Ο ςεμεντίτθσ ςχθματίηεται όταν υπερβαίνεται το όριο διαλυτότθτασ του άνκρακα ςτον α φερρίτθ κάτω από τουσ 727 C (για ςυςτάςεισ μζςα ςτθν περιοχι φάςεων α + ). Ππωσ υποδθλϊνεται ςτο ςχιμα ο ςυνυπάρχει με τθν γ φάςθ μεταξφ των 727 και 1147 C. Μθχανικά, ο ςεμεντίτθσ είναι πολφ ςκλθρόσ και ψακυρόσ, ενϊ θ παρουςία του προκαλεί ςθμαντικι βελτίωςθ τθσ αντοχισ κάποιων χαλφβων. Κυριολεκτϊντασ, ο ςεμεντίτθσ είναι μόνο μεταςτακισ, δθλαδι κα παραμζνει ωσ ζνωςθ απεριόριςτα ςε κερμοκραςία περιβάλλοντοσ. Αλλά αν κερμανκεί μεταξφ 650 και 700 C για αρκετά χρόνια, κα αλλάξει ι κα μεταςχθματιςτεί ςταδιακά ςε α ςίδθρο και άνκρακα υπό μορφι γραφίτθ ο οποίοσ κα παραμείνει κατά τθν επακόλουκθ ψφξθ ςτθ κερμοκραςία περιβάλλοντοσ. Ζτςι, το διάγραμμα φάςθσ δεν είναι ζνα πραγματικό διάγραμμα ιςορροπίασ αφοφ ο ςεμεντίτθσ δεν είναι μια ζνωςθ ιςορροπίασ. Ωςτόςο, εφόςον ο ρυκμόσ αποςφνκεςθσ του ςεμεντίτθ είναι πολφ αργόσ ςτθν ουςία όλοσ ο άνκρακασ ςτον χάλυβα κα ζχει τθν μορφι και όχι του γραφίτθ, και το διάγραμμα φάςθσ ςιδιρου- καρβιδίου του ςιδιρου κα είναι εκείνο που κα ιςχφει για πρακτικοφσ λόγουσ. *1] Πίνακασ 9: Γενικά χαρακτηριςτικά- Χρήςεισ του χάλυβα 23

24 ΜΕΣΡΗΗ ΜΙΚΡΟΚΛΗΡΟΣΗΣΑ ΣΟΤ ΦΑΛΤΒΑ Το ςφςτθμα Fe-C ανικει ςτα κράματα κρίςιμθσ ςπουδαιότθτασ για τισ δομικζσ και λειτουργικζσ εφαρμογζσ. Ζτςι θ ςφνκεςθ φάςθσ, οι μθχανικζσ ιδιότθτεσ, και θ μικροδομι των δυαδικϊν κραμάτων Fe-C με τισ διάφορεσ ςε περιεκτικότθτα ςυγκεντρϊςεισ άνκρακα (0.25, 0.45, 0.6, 1.3, 1.5, και 1.7 wt.%) μελετικθκαν μζςω των μετριςεων μικροκλθρότθτασ. Να αναφζρουμε ότι οι μαρτενςιτικζσ μικροδομζσ είναι οι ςκλθρότερεσ μικροδομζσ οι οποίεσ είναι δυνατόν να παραχκοφν ςε ανκρακοφχουσ χάλυβεσ. Η μζγιςτθ μικροςκλθρότθτα θ οποία μπορεί να παραχκεί ςε δεδομζνο ανκρακοφχο χάλυβα είναι αυτι θ οποία ςυνδζεται με πλιρθ μαρτενςιτικι μικροδομι ςτο υλικό αυτό. Στθν εικόνα παρουςιάηονται καμπφλεσ μικροςκλθρότθτασ ωσ ςυνάρτθςθ τθσ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα των ανκρακοφχων χαλφβων, οι οποίοι ςυνικωσ ςυναντϊνται ςε εμπορικζσ εφαρμογζσ, για μαρτενςιτικι, περλιτικι και ςφαιροποιθμζνθ μικροδομι. Σθμειϊνεται θ μεγάλθ διαφορά ςτθ ςκλθρότθτα μεταξφ τθσ μαρτενςιτικισ και τθσ περλιτικισ μικροδομισ θ οποία κακίςταται όλο και μεγαλφτερθ, όςο θ περιεκτικότθτα ςε άνκρακα αυξάνει. Εικόνα 11 :κληρότητα ωσ ςυνάρτηςη τησ περιεκτικότητασ ςε άνθρακα. Η υψθλι μικροςκλθρότθτα των μαρτενςιτικϊν χαλφβων αποδίδεται ςε 2 κφριεσ αιτίεσ : (1) Εγκλωβιςμόσ των ατόμων του άνκρακα ςτισ κζςεισ των οκταεδρικϊν κενϊν τθσ δομισ χωροκεντρωμζνου τετραγωνικοφ του μαρτενςίτθ. Αυτό ζχει ωσ ςυνζπεια τθν μετατόπιςθ των ατόμων του ςιδιρου, δθλ. τθν παραμόρφωςθ του πλζγματοσ του ςιδιρου. Το γεγονόσ αυτό με τθ ςειρά του κακιςτά τθ μετακίνθςθ των αταξιϊν δομισ πολφ δφςκολθ ζωσ ανζφικτθ και οδθγεί 24

25 ςτθ μεγάλθ αφξθςθ τθσ ςκλθρότθτασ. Ο μθχανιςμόσ χαρακτθρίηεται ωσ ιςχυροποίθςθ λόγω ςτερεοφ διαλφματοσ. (2) Ειςαγωγι μεγάλθσ πυκνότθτασ αταξιϊν ι λεπτϊν διδυμιϊν ςτισ βελόνεσ ι τισ πλάκεσ του μαρτενςίτθ κατά το μεταςχθματιςμό. Ρρόκειται για τθ ςυνειςφορά τθσ υποδομισ του μαρτενςίτθ ςτθν ιςχυροποίθςθ του υλικοφ, θ οποία είναι ςτακερά ωσ ςυνάρτθςθ τθσ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα. Η παράμετροσ αυτι είναι ουςιϊδεισ για τουσ χάλυβεσ χαμθλισ περιεκτικότθτασ ςε άνκρακα. Για τουσ υπόλοιπουσ είναι παράγων δευτερεφουςασ ςθμαςίασ ςε ςχζςθ με τθ ςυνειςφορά του προθγοφμενου μθχανιςμοφ. [9] Στθν εικόνα 12 που ακολουκεί παρουςιάηουμε τθ μεταβολι τθσ μικροςκλθρότθτασ για τον χάλυβα και ςυγκεκριμζνα για τον μαρτενςίτθ ςυναρτιςει τθσ περιεκτικότθτασ του κράματοσ αυτοφ ςε άνκρακα για διάφορεσ κερμοκραςίεσ. Εικόνα 12 : Μεταβολή τησ μικροςκληρότητασ ςυναρτήςει τησ περιεκτικότητασ ςε C για διάφορεσ θερμοκραςίεσ. 25

26 ΠΛΑΣΙΚΗ ΠΑΡΑΜΟΡΥΨΗ ΚΑΙ ΤΣΗΜΑΣΑ ΟΛΙΘΗΗ Η μικροςκλθρότθτα μπορεί να εντοπιςτεί και να μετρθκεί ςε ςυγκεκριμζνθ περιοχι τθσ επιφάνειασ του υλικοφ. Οι μζκοδοι μετριςεων τθσ μικροςκλθρότθτασ χρθςιμοποιοφν αυκαίρετεσ διατάξεισ και διαδικαςίεσ οι οποίεσ ςτθρίηονται ςτθν μόνιμθ και πλαςτικι μεταβολι του εξεταηόμενου υλικοφ και ςτθν παρατιρθςθ αυτισ τθσ μόνιμθσ παραμόρφωςθσ. Μποροφμε, δθλαδι, να ποφμε ότι όλεσ οι μικροςκλθρομετρικζσ μζκοδοι αποκαλφπτουν επίςθσ και πλαςτικζσ παραμορφϊςεισ τθσ δομισ όπωσ ςυςτιματα ολίςκθςθσ και διδυμιϊν, εξαρμόςεισ και ηϊνεσ εξαρμόςεων, όρια κρυςταλλιτϊν κ.α. Η πλαςτικι παραμόρφωςθ αντιςτοιχεί ςτθν κίνθςθ ενόσ μεγάλου αρικμοφ διαταραχϊν. Ορίηεται ωσ πυκνότθτα των διαταραχϊν το μζγεκοσ που εκφράηεται από το ςυνολικό μικοσ των διαταραχϊν ανά μονάδα όγκου του υλικοφ. Ρριν τθν παραμόρφωςθ, θ πυκνότθτα των διαταραχϊν είναι περίπου cm ςυνολικό μικοσ των διαταραχϊν ανά όγκου του υλικοφ ( cm/ ). Η τιμι αυτισ τθσ πυκνότθτασ δθλϊνει τθν φπαρξθ ενόσ μικροφ αρικμοφ διαταραχϊν. Η πυκνότθτα των διαταραχϊν, για το ίδιο μζταλλο, μετά από πλαςτικι παραμόρφωςθ, είναι δυνατόν να αυξθκεί ςε cm μικοσ γραμμισ διαταραχϊν ανά κυβικό εκατοςτό του μετάλλου ( cm/ ).[10] Συνικωσ, μετά το όριο ελαςτικότθτασ αρχίηουν μικροςκοπικά οι μόνιμεσ μθ αναςτρζψιμεσ παραμορφϊςεισ του εξωτερικοφ ςχιματοσ του υλικοφ. Μικροςκοπικά εμφανίηονται και κινοφνται οι πλεγματικζσ ατζλειεσ. Οι ατζλειεσ αυτζσ ςυνζπεια των εξωτερικϊν τάςεων μετατοπίηονται και αναδφονται ςτθν επιφάνεια του υλικοφ. Τα ςχιματα που εμφανίηονται γίνονται ορατά με ειδικζσ τεχνικζσ που ορίηονται ωσ προσ τουσ κρυςταλλογραφικοφσ άξονεσ και ονομάηονται γραμμζσ και ταινίεσ ολίςκθςθσ, εικόνα 13α. Η εμφάνιςθ των γραμμϊν και των ταινιϊν ολίςκθςθσ εξαρτάται από τθν κερμοκραςία και τθν κρυςταλλικι δομι. Ζτςι ςε χαμθλζσ κερμοκραςίεσ τείνουν να εμφανίηονται ςτισ κρυςταλλικζσ επιφάνειεσ ςυνεχϊσ νζεσ γραμμζσ ολίςκθςθσ ενϊ ςε υψθλότερεσ οι γραμμζσ ολίςκθςθσ ςυςςωρεφονται ςε προθγοφμενα υπάρχουςεσ ταινίεσ. Η διαφορετικι αυτι ςυμπεριφορά δείχνει τθν τάςθ του κάκε επιπζδου ολίςκθςθσ να αντιτάςςει αντίςταςθ ςτθν διαδικαςία ολίςκθςθσ ςτισ χαμθλζσ κερμοκραςίεσ πράγμα που δεν ςυμβαίνει ςτισ υψθλότερεσ. [11] Οι παραμορφϊςεισ δεν μετακινοφνται με τον ίδιο βακμό δυςκολίασ ςε όλα τα κρυςταλλογραφικά επίπεδα των ατόμων και ςε όλεσ τισ κρυςταλλογραφικζσ διευκφνςεισ. Συνικωσ υπάρχει ζνα προτιμϊμενο επίπεδο και ςε αυτό το επίπεδο υπάρχουν ςυγκεκριμζνεσ διευκφνςεισ κατά μικοσ των οποίων πραγματοποιείται θ κίνθςθ διαταραχισ. Αυτό το επίπεδο καλείται επίπεδο ολίςκθςθσ και όπωσ είναι επόμενο, θ διεφκυνςθ τθσ κίνθςθσ καλείται διεφκυνςθ ολίςκθςθσ. Ο ςυνδυαςμόσ του επιπζδου ολίςκθςθσ και τθσ διεφκυνςθσ ολίςκθςθσ καλείται ςφςτθμα ολίςκθςθσ. Το ςφςτθμα ολίςκθςθσ εξαρτάται από τθν κρυςταλλικι δομι του μετάλλου και είναι τζτοια ϊςτε θ ατομικι παραμόρφωςθ που ςυνοδεφει τθν κίνθςθ μιασ διαταραχισ να είναι ελάχιςτθ. Για μια ιδιαίτερθ κρυςταλλικι δομι, το επίπεδο ολίςκθςθσ είναι εκείνο το επίπεδο το οποίο ζχει τθν πιο πυκνι ατομικι διάταξθ, 26

27 δθλ. τθν μεγαλφτερθ επίπεδθ πυκνότθτα. Η διεφκυνςθ ολίςκθςθσ αντιςτοιχεί ςτθ διεφκυνςθ, ςε αυτό το επίπεδο, που ζχει τθν εγγφτερθ ατομικι διάταξθ, δθλ. ζχει τθν υψθλότερθ γραμμικι πυκνότθτα. [1] Η εικόνα 13β που ακολουκεί επεξθγεί τθν παραμόρφωςθ-ηϊνθ μετάπτωςθσ από θμιςφαιρικό ςε ςχιμα ροηζτασ. Οι αρικμοί δίπλα ςτισ ροηζτεσ δείχνουν τθν δφναμθ ςε γραμμάρια θ οποία επί 30 sec εφαρμόςκθκε ςε κάκε κζςθ. Ραρατθροφμε ότι όςο μεγαλϊνει θ δφναμθ που εφαρμόηουμε μεγαλϊνει και το ανάλογο ίχνοσ που λαμβάνουμε. Ενϊ ςτθν εικόνα 14 παρουςιάηεται θ επίδραςθ των ςυνκθκϊν επιφάνειασ. Στθν 14α ζχουμε μια μικρογραφία διαφορετικοφ μεγζκουσ διείςδυςθσ και ςτθν 14β δίνει άμεςα ςτοιχεία για τθν επίδραςθ τθσ μόλυνςθσ επιφάνειασ ςτα ςυςτιματα ολίςκθςθσ για χαμθλοφ φορτίου διειςδφςεισ. Γίνεται διείςδυςθ για 30 sec με φορτίο 0.1 γραμμαρίων ςε κακαρι επιφάνεια (1) και ςε επιφάνεια που ζχει μολυνκεί (2). [12] Εικόνα 13 α Εικόνα 13 β Εικόνα 14 α Εικόνα 14 β 27

28 ΠΕΙΡΑΜΑΣΙΚΟ ΜΕΡΟ Α. ΠΕΡΙΓΡΑΥΗ ΟΡΓΑΝΟΤ Το όργανο που χρθςιμοποιικθκε για τθν εκπόνθςθ τθσ παροφςασ εργαςίασ, είναι το μεταλλογραφικό μικροςκόπιο-ςκλθρόμετρο ΜeF2 τθσ REICHERT AUSTRIA, εικόνα 15, το οποίο βρίςκεται ςτο Εργαςτιριο Εφαρμοςμζνθσ Φυςικισ του τμιματοσ Φυςικισ του Αριςτοτελείου Ρανεπιςτθμίου Θεςςαλονίκθσ. Εικόνα 15 : Σο μεταλλογραφικό μικροςκόπιο-ςκληρόμετρο MeF2 τησ REICHERT AUSTRIA Τα βαςικά εξαρτιματα του οπτικοφ μικροςκοπίου είναι: 1. Τραπζηι ςτακερό που διακζτει ςφςτθμα απορρόφθςθσ κραδαςμϊν. 2. Διάδρομοσ για ςτακερότερθ τοποκζτθςθ των βαςικϊν εξαρτθμάτων. 3. Βάςθ ςτιριξθσ για το οπτικό ςφςτθμα, το οποίο γενικά περιλαμβάνει: 28

29 4. Το κυρίωσ ςϊμα του μικροςκοπίου. 5. Τα ςυςτιματα φωτογράφιςθσ. 6. Λάμπα. Υπάρχουν πολλζσ πθγζσ φωτόσ που είναι διακζςιμεσ για το οπτικό μικροςκόπιο αλλά ςε αυτι τθν περίπτωςθ ζγινε χριςθ λαμπτιρων νιματοσ πυρακτϊςεωσ βολφραμίου-αλογόνου. 7. Τράπεηα ςτιριξθσ του δείγματοσ με δυνατότθτα μετακίνθςθσ αυτοφ. 8. Υποδοχι αντικειμενικοφ φακοφ ι εξαρτιματοσ με μοχλό για εναλλαγι από οπτικι παρατιρθςθ ςε δυνατότθτα ςκλθρομζτρθςθσ. 9. Ρροςοφκάλμιοσ φακόσ. Γενικά, το μεταλλογραφικό μικροςκόπιο-ςκλθρόμετρο μασ δίνει τθν δυνατότθτα: Ραρατιρθςθσ τθσ περιοχισ του δείγματοσ ςτθν οποία κα κάνουμε τθν μζτρθςθ τθσ ςκλθρότθτασ. Κακοριςμοφ τθσ δφναμθσ με τθν οποία κα κάνουμε τθν διείςδυςθ ςτο δείγμα μασ και κα προκαλζςουμε πλαςτικι παραμόρφωςθ. Μζτρθςθσ των διαςτάςεων τθσ διαγωνίου τθσ πυραμίδασ που ςχθματίςτθκε ςτθν επιφάνεια του δείγματοσ μετά τθν διείςδυςθ με το διαμάντι. Β. ΔΙΑΔΙΚΑΙΑ ΜΕΣΡΗΗ Για τθ λιψθ μετριςεων με τθ βοικεια του μεταλλογραφικοφ μικροςκοπίουςκλθρομζτρου ακολουκοφμε τθν εξισ διαδικαςία: 1. Τοποκετοφμε το δείγμα ςτθν τράπεηα. Η τοποκζτθςθ γίνεται ζτςι, ϊςτε το επίπεδο του δείγματοσ να είναι κάκετο ςτθ διεφκυνςθ του άξονα του διαμαντιοφ. 2. Βλζποντασ από τον προςοφκάλμιο φακό εςτιάηουμε το δείγμα. Για τθν εςτίαςθ, θ μετακίνθςθ του δείγματοσ μπορεί να γίνει με απότομθ χριςθ του κοχλία ςτο ςχιμα 16: βλζπε Στθ ςυνζχεια παρατθροφμε το δείγμα για να επιλζξουμε τθν περιοχι ςτθν οποία κα κάνουμε τθν διείςδυςθ. Η ςυςτθματικι παρατιρθςθ γίνεται με μετακίνθςθ τθσ τράπεηασ, ςχιμα 17: βλζπε 10 και 15. Να αναφζρουμε ότι ο ζλεγχοσ δεν πρζπει να γίνεται κοντά ςτισ άκρεσ του δείγματοσ, οφτε δφο διαφορετικά ςθμεία ελζγχου να είναι κοντά το ζνα ςτο άλλο, γιατί αλλιϊσ κα ζχουμε αλλθλεπίδραςθ των παραμορφϊςεων. 4. Αφοφ ζχουμε επιλζξει τθν περιοχι που κα μετριςουμε απομακρφνουμε το δείγμα μασ από τον διειςδυτι με απότομθ χριςθ του κοχλία ςτο ςχιμα 16: βλζπε 3. Αλλιϊσ το πικανότερο είναι να τραυματίςουμε το δείγμα μασ κακϊσ το διαμάντι κα μεταβαίνει ςτθ κζςθ διείςδυςθσ. 5. Κάνουμε τθν διείςδυςθ με το διαμάντι, το οποίο βρίςκεται πάνω ςτο εξάρτθμα του ςχιματοσ 18: βλζπε 5. Μετακινοφμε το μοχλό αυτό προσ τα μζςα ζτςι ϊςτε να μεταβοφμε από τθ κζςθ οπτικισ παρατιρθςθσ ςτθ κζςθ όπου γίνεται θ διείςδυςθ. 6. Μετακινϊντασ πάλι το κοχλία ςτο ςχιμα 16: βλζπε 3 φζρνουμε το ςταυρόνθμα όπωσ εικονίηεται ςτο ςχιμα 19α (θ πάνω κορυφι του τετραγϊνου πρζπει να εφάπτεται ςτο 0 τθσ αυκαίρετθσ κλίμακασ των δυνάμεων) ςε κατάλλθλθ κζςθ ςε ςχζςθ με τθν επιφάνεια του δείγματοσ 29

30 που κζλουμε να μικρομετριςουμε,εκτελϊντασ ζτςι τθν διείςδυςθ με κακοριςμζνθ τιμι δφναμθσ, ςχιμα 19β. 7. Αφινουμε τθν δφναμθ να δρα ςτθν επιφάνεια του δείγματοσ μασ για περίπου 15 sec ϊςτε να ζχουμε ςαφι όρια πυραμίδασ για εφκολθ μζτρθςθ. 8. Στθ ςυνζχεια με απότομθ χριςθ του κοχλία ςχιμα 16: βλζπε 3 απομακρφνουμε το δείγμα μασ ϊςτε και πάλι θ επάνω κορυφι του ςταυρονιματοσ να εφάπτεται ςτο 0 τθσ αυκαίρετθσ κλίμακασ, ςχιμα 19α. Τϊρα μποροφμε να απομακρφνουμε το διαμάντι, ςχιμα 18: βλζπε 5 και να επαναφζρουμε ςτθν περιοχι οπτικισ παρατιρθςθσ του δείγματοσ. 9. Εςτιάηουμε ξανά με τθ βοικεια του κοχλία ςχιμα 16: βλζπε 3 και μετράμε τθ διαγϊνιο από το ίχνοσ τθσ διείςδυςθσ. Για τθν μζτρθςθ αυτι χρθςιμοποιοφμε τον κοχλία του ςχιματοσ 20: βλζπε 34 και φροντίηουμε ϊςτε το εμβαδόν του τετραγϊνου του ςταυρονιματοσ να εφάπτεται με το ίχνοσ τθσ πυραμίδασ. Διαβάηουμε τθν ζνδειξθ που ζχει που ζχει πάνω θ αυκαίρετθ κλίμακα μζτρθςθσ ςτο τφμπανο του προςοφκάλμιου φακοφ, ςχιμα 20: βλζπε 34. Για μζτρθςθ των εκατοντάδων κοιτάμε ςε ποια κζςθ δείχνει θ διπλι γραμμι ςτθν κλίμακα που φαίνεται ςτο πάνω μζροσ τθσ εικόνασ που παίρνουμε από τον προςοφκάλμιο. 10. Το ίχνοσ τθσ πυραμίδασ που παίρνουμε από τθν διείςδυςθ του διαμαντιοφ πάνω ςτο δείγμα μασ φαίνεται ςτο ςχιμα 21. Σχιμα 16 Σχιμα 17 Σχιμα 18 Σχιμα 19 (α) Σχιμα 19(β) 30

31 Σχιμα 20 Σχιμα 21 Γ. ΟΡΘΟΣΗΣΑ ΚΑΙ ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΣΟ Ρολλοί παράγοντεσ μποροφν να επθρεάςουν τθν ποιότθτα των αποτελεςμάτων κατά τθ διάρκεια των πειραμάτων για τθ μζτρθςθ τθσ μικροςκλθρότθτασ, Ρίνακασ 16. Πίνακασ 16 : Παράγοντεσ που ζχουν επιπτϊςεισ ςτην ακρίβεια κατά την εκτζλεςη των πειραμάτων για προςδιοριςμό τησ μικροςκληρότητασ. Επιπτώςεισ από το όργανο Επιπτώςεισ Μέτρηςησ Επιπτώςεισ από το υλικό Ακρίβεια του εφαρμοηόμενου φορτίο Βακμολόγθςθ του ςυςτιματοσ μζτρθςθσ Ετερογζνεια ςτθ ςφνκεςθ ι ςτθ μικροδομι Αποτελζςματα αδράνειασ Επίλυςθ του ςυςτιματοσ Κρυςταλλογραφικι ςφςταςθ,ταχφτθτα τθσ φόρτωςθσ μζτρθςθσ Γωνία διείςδυςθσ Ενίςχυςθ Ροιότθτα τθσ προετοιμαςίασ δειγμάτων. Ρλευρικι μετακίνθςθ του διειςδυτι ι του δείγματοσ. Χρόνοσ διείςδυςθσ Καταςτροφι του διειςδυτι Ανεπαρκζσ διάςτθμα μεταξφ των διειςδφςεων ι από τισ άκρεσ. Συςτθματικό ςφάλμα χειριςτϊν ςτθν ταξινόμθςθ Ανεπαρκισ ποιότθτα εικόνασ Ανομοιόμορφοσ φωτιςμόσ Χαμθλι ανακλαςτικότθτα ι διαφάνεια Κατά τθ διάρκεια τθσ δοκιμισ τθσ ςκλθρότθτασ χαμθλοφ-φορτίου (<100 gf), αναγνωρίςτθκε ότι θ μθ ςωςτι προετοιμαςία των δειγμάτων μπορεί να επθρεάςει τα αποτελζςματα τθσ δοκιμισ. Τα περιςςότερα κείμενα δθλϊνουν ότι θ μθ ςωςτι προετοιμαςία προκαλεί τα υψθλότερα αποτελζςματα επειδι θ επιφάνεια περιζχει τθν υπερβολικι προετοιμαςία-προκλθκείςα παραμόρφωςθ. Ενϊ αυτό ιςχφει βεβαίωσ, θ μθ ςωςτι προετοιμαςία μπορεί επίςθσ να δθμιουργιςει τθν υπερβολικι 31