KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

τ = G γ , kus G – nihkemoodul (G ≈ 0,4 E).
Suuremal osal metallidel esineb elastne deformatsioon kuni väärtuseni 0,005 (0,5%). Vastavat
pinget nimetatakse elastsuspiiriks – punkt P joonisel 5-4. Seda punkti on katseliselt raske määrata.
Kui deformeerida materjali üle selle piiri, siis ei ole δ enam võrdeline σ-ga ja tekib plastiline
deformatsioon (voolamine). Plastilise deformatsiooni käigus katkevad osakestevahelised sidemed,
toimub aatomite libisemine üksteise suhtes ja seejärel uute sidemete tekkimine.
Pinge eemaldamisel säilib nn jääkdeformatsioon. Jääkdeformatsioonile 0.002 vastavat pinget σ y
nimetatakse voolamistugevuseks (piiriks).
Täielik δ – σ sõltuvus on esitatud joonisel 5-5. Pärast voolamise tekkimist kasvab pinge kuni
maksimumpunktini M, millele vastavat pinget TS nimetatakse tõmbetugevuseks. Seejärel tekib
katsekehale „kael“, pinge hakkab vähenema kuni katkemiseni (p F). Metallide tõmbetugevused ja
plastilise voolamise piirkonnad on küllalt erinevad (joon 5-6). Materjale, millel on väike plastilise
voolamise piirkond, nimetatakse rabedateks.
Venitatavus on materjali suhteline pikenemine enne katkemist:
l l
Ve f −
= 0 ⋅100
[%], kus l f – pikkus katkemisel.
l0
Suuremal osal metallidest on Ve vahemikus 30 – 45 %.
Venitatavus ja rabedus sõltuvad temperatuurist. Temperatuuri tõusul Ve suureneb ja rabedus
väheneb.
5.3 Materjalide kõvadus
Materjali kõvadus on materjali võime avaldada vastupanu pinna deformatsioonile.
Kõige varasemad tugevuse skaalad saadi materjalide võrdlemisel selle järgi, kas materjal kriimustas
teist või mitte (kõvem kriimustab pehmemat, vastupidi mitte). Nii saadi näit Mohs’i skaala, mis
omab väärtusi 1 – 10. Kõige pehmem oli talk (1), kõige tugevam teemant (10).
Hiljem võeti kasutusele kvantitatiivsed kõvaduse määramise meetodid, mille käigus surutakse kindla
kujuga keha uuritava materjali pinna sisse ja uuritakse tekkinud süvendi mõõtmeid. Kasutusel on
mitu skaalat.
Vaatleme lähemalt Brinelli kõvaduse määramist. Materjali pinna sisse surutakse terasest või W-
karbiidist sfäär diameetriga D, rakendades erineva kõvadusega materjalide korral erinevat jõudu.
Mõõdetakse tekkiva süvendi läbimõõtu d (joon 5-7). Brinelli kõvadus HB arvutatakse valemist:
2F
HB =
π D(D −
2 2
D − d )
Saadakse skaala 5 – 10000.
Mohs’i ja Brinelli skaalade, aga ka Rockwelli B ning C skaalade võrdlus on esitatud joonisel 5-8.
Toodud on ka mõnede materjalide asukohad skaaladel.
Kuna kõvadus ja tõmbetugevus iseloomustavad mõlemad vastupanu plastilisele deformatsioonile,
siis peab nende vahel olema seos. Ligikaudne seos on: TS (MPa) = 3,45 HB.
Kuna kõvaduse mõõtmine on lihtsam ja ei purusta materjali, kasutatakse seda sagedamini.
20