Η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΧΑΛΥΒΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΡΙΩΡΟ ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ Α.Μ. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΑΣΚΗΣΗ Α. ΟΠΤΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ. Στο μεταλλογραφικό μικροσκόπιο Leitz μελετήθηκαν κατάλληλα προετοιμασμένα δοκίμια χάλυβα. 2. Επιλέγεται η μεγέθυνση που εμφανίζει τουλάχιστον 50 κόκκους στο πεδίο για μέτρημα. Όταν έχει εστιαστεί κανονικά η εικόνα, μετριέται ο αριθμός των κόκκων σε αυτό το πεδίο. 3. Το άθροισμα όλων των ολόκληρων κόκκων (N O ) συν το μισό του αριθμού των κόκκων που τέμνονται από την περίμετρο του κύκλου (=μισοί κόκκοι, N M ) δίνει τον αριθμό των «ισοδύναμων» ολόκληρων κόκκων που μετρήθηκαν στην συγκεκριμένη μεγέθυνση μέσα στον κύκλο. Αν αυτός ο αριθμός πολλαπλασιαστεί με το συντελεστή Jeffries, f, που σχετίζεται με την κάθε μεγέθυνση (Πίνακας 5, ASTM E2) το αποτέλεσμα είναι ο αριθμός των κόκκων ανά mm², N A. Ν Α = f (N O + N M /2) 4. Η μέτρηση επαναλαμβάνεται σε πέντε (5) διαφορετικά πεδία τουλάχιστον για να εξασφαλίζεται ένας λογικός μέσος όρος. Τα πεδία πρέπει να επιλέγονται τυχαία από διαφορετικές περιοχές του δοκιμίου. 5. Μετρήσεις Μεγέθυνση: Συντελεστής f: Κόκκοι η 2 η 3 η 4 η 5 η Μαύροι-Ο Μαύροι-Μ Λευκοί-Ο Λευκοί-Μ Σύνολο Ν Α Ε+30= Ε+0= Ε+35= Ε+5= Όπου Ε: ο αριθμός που αντιστοιχεί στο πρώτο γράμμα του επωνύμου, πχ. Α=, Β=2, Γ=3, Ω=24.
6. Υπολογίζεται ο μέσος όρος των Ν Α : x x i 7. Υπολογίζεται η τυπική απόκλιση: s x 2 i x v 8. Υπολογίζεται διάστημα εμπιστοσύνης 95% κάθε μέτρησης, 95%ΔΕ 95% ( t s) / v όπου το t είναι η σταθερά από την κατανομή Student για πιθανότητα 95% και ν- πεδία (Πίνακας 7, ASTM E2). 9. Υπολογίζεται η % σχετική ακρίβεια, %ΣΑ, των μετρήσεων, διαιρώντας την τιμή 95%ΔΕ με τον μέσο, % ((95% ) / x ) 00 Αν η τιμή %ΣΑ θεωρείται πολύ υψηλή για την συγκεκριμένη εφαρμογή, πρέπει να μετρηθούν περισσότερα πεδία και να επαναληφθούν οι παραπάνω υπολογισμοί. Ως γενικός κανόνας, τιμή 0%ΣΑ (ή μικρότερη) θεωρείται ότι είναι αποδεκτή ακρίβεια για τις περισσότερες εφαρμογές. 0. Η μέση τιμή Ν Α, μετατρέπεται σε μέγεθος κόκκων G κατά ASTM, από τον πίνακα 4, ASTM E2. Μέγεθος κόκκων G κατά ASTM:. Ανάλογα με την τιμή G, το υλικό χαρακτηρίζεται ως χονδρόκοκκο, λεπτόκοκκο ή ιδιαίτερα λεπτόκοκκο. Χαρακτηρίστε το υλικό ως προς τις μηχανικές, θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητές του. 2
ΑΣΚΗΣΗ Β. ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Μετρήσεις Rockwell B Θα μετρηθούν με τη μέθοδο Rockwell B οι σκληρότητες δοκιμίων αλουμινίου, χαλκού, μπρούντζου και ανοπτημένου χάλυβα. Η μέτρηση γίνεται σε 2 διαφορετικά σημεία και ως σκληρότητα λαμβάνεται ο μέσος όρος των μετρήσεων. - Συμπληρώνεται πίνακας πειραματικών μετρήσεων. Μέτρηση Αλουμίνιο Χαλκός Μπρούντζος Χάλυβας 2 Μ.Ο. Πάχος Για κάθε δοκίμιο και για κάθε μέτρηση ελέγχεται η ακρίβεια των μετρήσεων με βάση τους περιορισμούς της μεθόδου. Τα υλικά, εφόσον πληρούνται οι προδιαγραφές, ταξινομούνται βάσει σκληρότητας ( το πιο μαλακό, 4 το πιο σκληρό). Περιορισμοί μεθόδου: Μέτρηση Αλουμίνιο Χαλκός Μπρούντζος Χάλυβας Ταξινόμηση 3
ΑΣΚΗΣΗ 2. ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΡΑΜΑΤΩΝ 327 o C 300 θ ο C 200 83 o C 00 Α α L 2 α + L 3 Β Ε 4 9, 6,9 5 α + ευτηκτικό μίγμα 232 o C Δ β + L Γ β 97,5 β + ευτηκτικό μίγμα 6 Λ Κ 0 30 50 00 % Sn Σχήμα. Διάγραμμα ισορροπίας φάσεων του κράματος Pb Sn. Για τον καθαρό Pb (ή τον καθαρό Sn) και για ένα κράμα άγνωστης % περιεκτικότητας κατασκευάζεται σε μιλιμετρέ χαρτί η καμπύλη της μεταβολής της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με το χρόνο (καμπύλες ψύξης), T( C) = f(t, sec) με άξονες (Χ) = χρόνος, (Υ) = θερμοκρασία. Κάθε αλλαγή στις καμπύλες ψύξης (π.χ. σταθεροποίηση θερμοκρασίας, αλλαγή κλίσης), αποτελεί μια κρίσιμη θερμοκρασία. 2. Από τα προηγούμενα διαγράμματα βρίσκονται όλες οι κρίσιμες θερμοκρασίες, όπως το σημείο τήξης του Pb (ή Sn), οι θερμοκρασίες έναρξης και λήξης της πήξης του κράματος, καθώς και οι υπόλοιπες θερμοκρασίες solvus. 3. Από το διάγραμμα φάσεων του κράματος Sn-Pb και μετά τις απαραίτητες διορθώσεις στις θερμοκρασίες (αν απαιτούνται), προσδιορίζεται η % κ.β. χημική σύσταση του κράματος. Υπολογίζονται το είδος των φάσεων, η χημική τους σύσταση και η % αναλογία τους για χαρακτηριστικές θερμοκρασίες κατά την ψύξη του κράματος. 4
ΑΣΚΗΣΗ 3. ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΧΑΛΥΒΑ ΟΠΛΙΣΜΟΥ Λαμβάνονται δέκα δοκίμια χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος με νευρώσεις Β500C από διαφορετικά δείγματα της ίδιας παρτίδας. Τα δοκίμια, ολικού αρχικού μήκους L και βάρους m, υποβάλλονται σε εφελκυσμό μέχρι θραύσης τους. Από τον εφελκυσμό προκύπτει το διάγραμμα των παραμορφώσεων (επιμηκύνσεων, ΔL) συναρτήσει των ασκούμενων δυνάμεων (F) και οι ακόλουθες τιμές: ΡΑΒΔΟΣ m(g) L(mm) L o (mm) d(mm) F 0,2 (kn) F y (kn) F t (kn) ΔL ολ t (mm) B 27,9 500 300 20 20,8 66,23 20,20 5,2 B2 2,7 500 300 20 9,04 66,32 200,94 50,7 B3 25,0 500 300 20 6,68 65,89 20,8 5,4 B4 220,0 500 300 20 6,03 66,65 202,27 50,9 B5 220,0 500 300 20 22,49 66,00 20,99 49,8 B6 28,3 500 300 20 02,44 65,54 20,04 49,4 B7 28,3 500 300 20 0,36 67,63 202,73 5,0 B8 27,7 500 300 20 98,70 65,7 20,69 50,4 B9 26,0 500 300 20 00,02 64,57 20,4 50, Ε 200+2*Ε 500 300 20 90+Ε 60+(Ε/2) 200+(Ε/3) 50,2 Όπου Ε: ο αριθμός που αντιστοιχεί στο πρώτο γράμμα του επωνύμου, πχ. Α=, Β=2, Γ=3, Ω=24. Να ελεγχθεί κατά πόσον τα δοκίμια ικανοποιούν τις τιμές του Πίνακα με τα όρια μηχανικών ιδιοτήτων χαλύβων σε εφελκυσμό κατά ΕΛΟΤ 42-3 (Χαρακτηριστικές τιμές, X k ), οπότε η παρτίδα θεωρείται ότι ικανοποιεί τις απαιτήσεις του Κανονισμού. Επιπλέον να ελεγχθεί αν ισχύει το ένα από τα δύο κριτήρια Α ή Β. Στην αντίθετη περίπτωση η παρτίδα απορρίπτεται. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ A act (mm²) = 27,4 (m/l) = A (mm²) (ΚΤΧ Πιν.3.) = f y = F y / A f y,act = F y / A act f t = F t / A ε u = (ΔL t ολ /L o ) 00 5
ΡΑΒΔΟΣ f y (MPa) f y,act (MPa) f y,act /f y,nom f t (MPa) f t /f y ε u (%) B B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 Ε Μ.Ο. 6