Anyagvizsgálat - Bánki Donát Gépipari Műszaki Főiskola jegyzete

ELŐSZÓ
Az anyagvizsgálat feladata; a vizsgáló módszerek rendszerezése.
Az anyagvizsgálat a fémes anyagok mechanikai, kémiai, fizikai jellemzőinek meghatározásával, az anyag szerkezetének fémtani vizsgálatával és a szerkezeti anyagok helyi hibáinak kimutatásával foglalkozik.
A vizsgálat célja lehet:
a) Tervezési alapok szolgáltatása az anyagok terhelhetőségét jellemző mérőszámok megadásával.
b) Gyártástechnológia ellenőrzése.
c) Üzemben tartott berendezések állapotának időszakos ellenőrzése.
d) Ipari káresetek vizsgálata; tönkrement berendezések, vagy alkatrészek esetén a hibák okának feltárása.
Az anyagvizsgálat eredményeit tehát az ipar a tervezés,a gyártás és az üzembentartás szakaszában egyaránt igényli.
Az anyagvizsgáló módszerek rendszerezése és csoportosítása a vizsgálatok célja és jellege szerint történhet:
A mechanikai vizsgálatok során az anyagok szilárdsági, törésmechanikai, reológiai és kifáradási tulajdonságait határozzák meg. A vizsgálatok a méretezés számára közvetlenül felhasználható mérőszámokat szolgáltatnak.
A szilárdságra történő méretezés statikus igénybevétel esetén lehetséges. A méretezés alapját a szilárdsági vizsgálatok szolgáltatják, melyek a mechanikai alapigénybevételekkel terhelt szerkezeti anyagok rugalmas és képlékeny viselkedését határozzák meg. A terhelés módja ezeknél a vizsgálatoknál statikus, lassan, egyenletesen növekvő húzó, nyomó, hajlító, csavaró és nyíró igénybevétel. Vissza
TARTALOM
BEVEZETÉS 3

1. MECHANIKAI VIZSGÁLATOK 7
1.1. Szilárdsági vizsgálatok 7
1.1.1. Szakítóvizsgálat 8
1.1.1.1. A szakítóvizsgálat általános jellemzése 8
1.1.1.2. Szakítódiagram típusok 15
1.1.1.3. Szakítóvizsgálattal meghatározható anyagjellemzők 21
a) Folyáshatár 24
b) Szakítószilárdság 27
c) Kontrakciós feszültség 28
1.1.1.4. Szakítókísérlettel meghatározható egyéb anyagjellemzők 30
a) Rugalmassági és arányossági határ megállapítása 30
b) Hosszirányú és keresztirányú nyúlás kapcsolata 33
c) A próbapálca helyi nyúlásának vizsgálata 34
d) Valódi alakváltozási mérőszámok 37
e) Valódi feszültség 40
f) Fajlagos törési munka 44
1.1.1.5. A szakítóvizsgálat eredményét befolyásoló tényezők 45
1.1.1.6. Szakítókísérlet a szobahőmérséklettől eltérő hőmérsékleteken 47
1.1.2. Nyomóvizsgálat 49
1.1.3. Hajlítóvizsgálat 54
1.1.4. Nyíróvizsgálat 58
1.1.5. Csavaró vizsgálat 60
1.2. Törésmechanikai vizsgálatok 63
1.2.1, Alapfogalmak 64
1.2.2. Az állapothatározók hatása a törés jellegére 63
1.2.2.1. A hőmérséklet 68
1.2.2.2. Az igénybevételi sebesség 69
1.2.2.3. A feszültségállapot 69
1.2.3. A törésmechanikai vizsgálatok célja és a vizsgálatok rendszerezése 72
1.2.4. A Charpy-féle ütve hajlító vizsgálat 74
1.2.5. Az állapothatározók függvényében végzett vizsgálatok 76
1.2.5.1. Az átmeneti hőmérséklet 77
1.2.5.2. Az átmeneti hőmérséklet gyakorlati meghatározása 81
1.2.5.3. Technológiai próbák nagyméretű- és igénybevételű szerkezetek modellezéséré 34
1.2.6. A repedés keletkezésének és terjedésének tanulmányozását célzó vizsgálatok 87
1.2.7. Tervezés és méretezés ridegtöréssel szembeni biztonsága 91
1.2.7.1. Méretezési alapul szolgáló törésmechanikai anyagjellemzők 92
1.2.7.2. A feszültségintenzitás faktor, mint anyagjellemző 93
1.2.7.3. A repedés felnyílás (), mint anyagjellemző 98
1.2.7.4. A COD kísérleti meghatározása 100
1.3. Keménység-vizsgálatok 102
1.3.1. Brinell-vizsgálat 102
1.3.2. Vickers-vizsgálat 108
1.3.3. Rockwell-vizsgálat 112
1.3.4. Egyéb keménységmérő eljárások 115
1.3.4.1. Mikro-keménységmérés 116
1.3.4.2. Szuper-Rockwell keménységmérés 117
1.3.4.3. Keménységmérés meleg állapotban 117
1.3.4.4. Dinamikus keménységmérések 118
1.4. Reológiai vizsgálatok 119
1.4.1. A rugalmas utóhatás 119
1.4.2. Kúszás és relaxáció 12a
1.4.3. Mechanikai hiszterézis, kifáradás, Bauschinger-effektus 122
1.4.4. A kúszás vizsgálata 125
1.4.5. A feszültségrelaxáció vizsgálata 133
1.4.5.1. A relaxációs vizsgálattal meghatározható mérőszámok 136
1.4.5.2. A relaxációs vizsgálat hőmérsékletének és időtartamának megválasztása 136
1.5. Fárasztó-vizsgálatok 138
1.5.1. A kifáradás jelensége, Wöhler-görbe 138
1.5.2. Az igénybevételi módok és a frekvencia befolyása 142
1.5.3. Teljes kifáradási diagram 145
1.5.4. A kifáradási határt befolyásoló tényezők, a fáradttörés mechanizmusa 148
1.5.5. Fárasztó gépek 156
1.5.6. Statisztikus és rövidített fárasztó vizsgálatok 157
1.5.7. Szerkezetek és alkatrészek fárasztó vizsgálata 169
1.6. Technológiai próbák 170
1.6.1. Alakíthatósági technológiai próbák 171
1.6.1.1. Melegalakíthatósági technológiai próbák 172
1.6.1.2. Hidegalakítási technológiai próbák 174
1.6.2. Technológiai próbák az acélok edzhetőségének és átedzhetőségének határozására 183

2. KÉMIAI VIZSGÁLATOK 187
2.1. A vegyi összetétel vizsgálata 187
2.2. Korróziós vizsgálatok 190

3. FIZIKAI TULAJDONSÁGOK VIZSGÁLATA 194
3.1. Hőtechnikai tulajdonságok 195
3.1.1. Termikus analízis 195
3.1.2. A hőtágulás mérése 199
3.1.3. Hővezetőképesség mérése 204
3.2. A villamos vezetőképesség mérése 208
3.3. Mágneses tulajdonságok vizsgálata 212

4. Fémtani vizsgálatok 219
4.1. Makroszkópos vizsgálatok 220
4.1.1. Felület-és metszetvizsgáló eljárások 220
4.1.2. Töretvizsgáló eljárások 224
4.2. Mikroszkopikus vizsgálatok 226
4.2.1. Zárványvizsgálat és minősítés 226
4.2.2. Szövetvizsgálat és minősítés 232
4.2.3. A karbidok eloszlásának vizsgálata 235
4.2.4. Az öntöttvasak grafiteloszlásának vizsgálata 237
4.2.5. A szemcseméret meghatározása 240
4.2.6. Felületi diffúziós rétegek vizsgálata 244
4.2.7. Mikrokeménységmérés 244
4.3. Elektronmikroszkópikus vizsgálatok 246
4.3.1. Az átvilágító (transzmissziós)elektronmikroszkóp 248
4.3.2. Próbatestek felületének vizsgálatára alkalmas elektronmikroszkópok 260
4.4. Röntgensugárral való anyagszerkezet vizsgálat 268
4.4.1. Röntgendiffrakciós vizsgálatok 271
4.4.2. Az egyes röntgendiffrakciós módszerek rövid jellemzése 273
4.4.2.1. A LAUE-elrendezés 273
4.4.2.2. A forgókristályos módszer 274
4.4.2.3. A debya-Scherrer-eljárás 274
4.4.2.4. Egyéb, speciális fókuszálási eljárások 275
4.4.2.5. A röntgendiffraktometer 276

5. HIBAKERESŐ (RONCSOLÁSMENTES) VIZSGÁLATI ELJÁRÁSOK 281
5.1. Radiológiai eljárások 282
5.1.1. Sugárforrások 282
5.1.2. A sugárzás kimutatása és hatása 290
5.1.3. Ipari röntgengépek és rádióaktív izotópok 299
5.1.4. Sugárvédelmi előírások 303
5.2. Ultrahangos vizsgálatok 305
5.2.1. Az ultrahang tulajdonsága 305
5.2.2. Ultrahanggal vizsgáló módszerek 314
5.3. Repedésvizsgáló módszerek 322
5.3.1. Mágneses repedésvizsgálatok 323
5.3.2. Induktív repedésvizsgálatok 326
5.3.3. Festékdiffúziós eljárások 327

6. AZ ANYAGVIZSGÁLAT IPARI GYAKORLATA 329
6.1. Szabványosítás és gyártmánybizonylatolás 330
6.2. Alapanyagellenőrző vizsgálatok 335
6.2.1. Öntött tuskók, folyamatosan öntött bugák és alakos öntvények vizsgálata
6.2.2. Kovácsolt termékek vizsgálata
6.2.3. Hengerelt termékek vizsgálata
6.2.4. Lemez és lemeztermékek vizsgálata
6.2.5. Csövek és csőtermékek vizsgálata
6.2.6. Hidegen alakított (húzott) termékek vizsgálata
6.3. A különböző acélféleségekre és az azokból készített termékekre jellemző vizsgálatok
6.3.1. Általános rendeltetésű szerkezeti acélok vizsgálata
6.3.2. Hegesztett szerkezetek készítésére szolgáló acélok vizsgálata
6.3.3. Betétedzésű és nemesíthető acélok vizsgálata
6.3.4. Hő- és kuszásálló acélok vizsgálata
6.3.5. Korrózióálló acélok vizsgálata
6.3.6. Szerszámacélok vizsgálata