Na rysunku przedstawiono próbkę do badań
A. udarności.
B. twardości.
C. wytrzymałości na ściskanie.
D. wytrzymałości na rozciąganie.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2020 (arkusz M.37-SG-20.01).
Na rysunku pokazano typową próbkę do statycznej próby rozciągania. Widać charakterystyczny kształt przewężony w części środkowej oraz siły F działające w przeciwnych kierunkach, czyli próbka jest rozciągana osiowo. To przewężenie nie jest przypadkowe: ma spowodować, żeby odkształcenie i ewentualne pęknięcie wystąpiło w odcinku pomiarowym, a nie przy uchwytach maszyny wytrzymałościowej. Oznaczenie h = a sugeruje przekrój kwadratowy części roboczej, spotykany w niektórych próbkach, np. pobieranych z odlewów albo półwyrobów. W praktyce z takiej próby wyznacza się między innymi wytrzymałość na rozciąganie Rₘ, granicę plastyczności Rₑ lub Rₚ₀,₂, wydłużenie A oraz przewężenie Z. Dobre praktyki branżowe wymagają odpowiedniego przygotowania powierzchni, osiowego zamocowania próbki i zachowania wymiarów zgodnych z normami, np. PN-EN ISO 6892-1 dla metali. Moim zdaniem to jeden z najbardziej rozpoznawalnych kształtów próbek w badaniach materiałowych, bo ta „klepsydra” od razu kojarzy się z rozciąganiem.
Jeżeli wybrano ściskanie, twardość albo udarność, to najpewniej zasugerowano się samym faktem, że jest to próbka laboratoryjna, a nie sposobem jej obciążenia. W badaniu ściskania próbki mają zwykle prostszy kształt, najczęściej walca, kostki albo krótkiego prostopadłościanu, a siły działają do środka próbki, dociskając ją między płytami maszyny. Tutaj strzałki F są skierowane na zewnątrz, więc materiał jest rozciągany, nie zgniatany. Badanie twardości wygląda jeszcze inaczej: nie zrywa się całej próbki, tylko wciska wgłębnik w powierzchnię, na przykład metodą Brinella, Rockwella albo Vickersa. Do tego potrzebna jest odpowiednio przygotowana płaska powierzchnia, a nie przewężona część robocza jak na rysunku. Udarność także ma własny typ próbki, zwykle belkę z karbem, badaną na młocie Charpy’ego, gdzie ważne jest pęknięcie pod wpływem uderzenia i energia łamania. Typowy błąd polega na tym, że ktoś rozpoznaje „próbkę do badań” ogólnie, ale nie patrzy na kierunek sił i geometrię części pomiarowej. W technice materiałowej właśnie te dwa elementy są kluczowe. Przewężony środek i osiowe rozciąganie wskazują na próbę rozciągania, zgodną z zasadami opisywanymi w normach dla badań wytrzymałościowych metali, np. PN-EN ISO 6892-1.