MH1004 F9

brott

Vad är duktilt brott?

Mycket kraftig plastisk deformation före och under brottets utbildande, tydlig halsbildning. Varning före brott. Bildas “simples” dvs porer på brottytan. Brott initieras vanligen vid föroreningar, inne-slutningar eller porer i en metall

Vad är sprött brott?

Mycket liten plastisk deformation före och under brottets utbildande. Mycket hög utbredningshastighet. Flera bitar, ingen varning före brott. Sprickutbredningen är vanligen vinkelrät mot belastiningsriktningen. Ytan är plan och skinande ofta med karakteristiska linjer eller åsar.

Vad är interkristallin respektive transkristallin brottyta?

Interkristallin är längs korngränserna och transkristallin är genom korn

Vad är kopp-konbrott?

Kopp-konbrott är delvis duktitlsbrott, delvis plastisk deformation, viss halsbildning innan skjuvbrott. Man får duktilt brott i mitten sprött i kanterna.
Processen:
1. midjebildning

2. kärnbildning av kaviteter

3. radiell spricktillväxt

4. skjutning vid ytan i 45 grader mot dragriktning

5. brott

Förklara defekters inverkan på brott

Defekter medför ökad risk för brott. Detta beror på att vid en ojämn yta får man spänningskoncentrationer vid fördjupningar. Dessa spänningskoncentrationer leder till att man lättare får en sprickinitiering i punkten och detta ökar risken för att ett brott ska uppstå.

Ett duktilt material har lättare att klara av sprickor än ett hårt material. Man kan därför medvetet lägga in defekter i materialet eller legera materialet så att man försvårar sprickans spridning i materialet.

Spänningskoncentrationsfaktorn Kt avgör hur allvarlig defekten är.

Kt = σ_max / σ_0. Detta är spänningskoncentrationen vid defekten. Om Kt = 3 är defekten inte så allvarlig. Men om Kt >> 3 är defekten allvarlig.

Sprickan börjar propagera/växa när spänningskoncentrationen K vid sprickspetsen är större än brottsegheten Kc.

Förklara belastningshastighetens inverkan på brott

En snabb belastningshastighet gör att dislokationerna inte hinner röra sig som ”vanligt” och passera sina hinder, vilket gör att materialet därmed beter sig sprödare och deformeras inte lika mycket innan brottet uppstår.

Sträckgränsen och brottgränsen ökar, medan duktiliteten minskar.

Beskriv Charpy V provning

Vid Charpy-V provning läggs en standardprovstav på två stöd. En pendel faller sedan från en höjd (A), slår av provstaven och når till en höjd (B). Skillnaden i pendelns lägesenergi före och efter slaget (A–B) utgör den i staven upptagna brottenergin. Energiförluster som friktion och luftmotstånd är inräknade i den tabell i vilken man läser av materialets slagseghet.

En ökad temperatur ökar materialets förmåga att deformeras plastiskt och ta upp energi (ökning av duktilitet och brottseghet Kc). Även motsatt effekt kan nås. Den upptagna energin är integralen av spänning–töjning-diagrammet.

Omslagstemperaturen är den temperatur där materialet övergår från sprött till duktilt eller tvärtom. FCC-material har inte omslagstemperaturer. De kan ta upp nästan lika mycket energi trots ändrad temperatur. BCC-material däremot har omslagstemperatur.

Beskriv utmattningsbrott

Ett utmattningsbrott karakteriseras av att materialet brister vid en belastning långt under både sträck- och brottgränsen, när denna upprepas cykliskt ett tillräckligt antal gånger. Brottet sker i tre steg:

1. initiering av spricka

2. propagering av spricka till kritisk storlek

3. slutligt brott (restbrott)

Vid utmattningsbrott utsätts materialet för flera belastningscykler. Det kan antingen vara ren dragning eller dragning/kompression. Vid ytan bildas en spricka där det finns spänningskoncentrationer eller någon defekt. Sprickan växer stegvis vid varje belastning och man får slutligen restbrott när den kritiska storleken är uppnådd. Pulserande belastning gör att materialet inte hinner återhämta sig.

Restbrottet kan vara sprött, duktilt etc.

De parametrar som har inverkan på brottets utbredning är:
– Frekvensen på belastningscykeln
– Laststorleken
– Materialegenskaper
– Kornstorlek

Liten kornstorlek är bra mot utmattning och enkristaller är bra.

Det som utmärker en utmattningsbrottyta är att man får striationer, eller vågmärken.

Vad är utmattningsgränsen?

Om den pålagda spänningen håller sig under utmattningsgränsen så får man inget utmattningsbrott. Dvs utmattningsgränsen är en designspänning mot utmattning. Ibland kan denna vara noll!

Hur kan man öka utmattningsegenskaperna?

Ett sätt att öka utmattningsegenskaperna är genom att lägga på tryckspänningar på materialets yta. Tryckspänningen minskar medelspänningen och spänningsamplituden, vilket ger långsammare spricktillväxt.

Det finns två sätt att göra det på:

1. Blästring av ytan

2. Uppkolning

Vad karakteriserar spänningskorrosionsbrott?

Det finns tre kriterier som krävs för att ett spänningskorrosionsbrott ska uppstå:

1. Känsligt material

2. Dragspänningar (öppnar sprickan)

3. Korrosivt medium (underlättar sprickbildningen)

Sprickorna växer vinkelrätt mot spänningen. Brottypen är oftast spröd. Sprickan breder ut sig antingen transkristallint eller interkristallint.

Sprickorna förgrenar sig med en huvudspricka.

Var är krypbrott?

Krypbrott uppstår när man har en konstant last under sträckgränsen som får verka under en lång tid. Vid låg temperatur är inte krypbrott dimensionerande, men blir det vid höga temperaturer då hög temperatur påskyndar krypning.

Vid höga temperaturer minskar sträckgränsen, samtidigt som kryphastigheten ökar. Därför blir krypbrott dimensionerande.

Krypbrott sker inom temperaturintervallet:
0,4 Tm < T < 0,9 Tm

Efter 0,9 Tm går krypningen för snabbt.

Det som händer är att man har en spänning som orsakar deformationer och ökad dislokationstäthet. Men efter en tid kommer materialet att återhämta sig. Då minskar dislokationstätheten och dislokationerna kan röra sig på nytt, till en högre nivå av deformation. Materialet kryper!

Kryp är beroende av tid och temperatur, ty dislokationerna är beroende av detta. Vid ökad temperatur och lång tid kommer kryphastigheten att öka och deformationerna att öka.

Det finns tre stadier av kryp:
Primärkryp: minskande kryphastighet i töjningen och materialet deformationshårdnar.
Sekundärkryp: kryphastigheten är konstant och materialet har en balans mellan återhämtning och deformationshårdnande.
Tertiärkryp: ökande kryphastighet som leder till spricktillväxt i korngränser som slutligen leder till brott.

Inga korngränser- inga krypbrott

Hur sker brott i polymera material respektive keramer?

I polymera material blir det mikroporer och bryggbildningar innan brott. Bildas Craze sprickor som absorberar mycket energi och medför ett segt brott. Brott sker genom brytning av C-C bindningarna.

Brott i keramer (komposit): Spricka börjar propagera, spänningen från sprickspetsen kommer att inducera en omvandling till en monoklin struktur med större volym, volymökningen motverkar sprickans propagering, vilket ger ett segare material.