Kwalifikacja: MTL.05 - Organizacja i prowadzenie procesów metalurgicznych
Kategorie: Materiały i stopy Pomiary i kontrola jakości
Którą próbę badania własności metali przedstawiono schematycznie na rysunku?
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Próba, którą przedstawiono na rysunku, to klasyczny przykład badania udarności na młocie Charpy’ego. Tutaj materiał w postaci próbki o precyzyjnie określonych wymiarach zostaje poddany szybkiemu uderzeniu przez wahadło. Właśnie przez to zjawisko ocenia się energię potrzebną do złamania próbki z karbem. Z mojego doświadczenia, w wielu laboratoriach metalurgicznych oraz zakładach produkcyjnych ta metoda jest absolutnym standardem przy sprawdzaniu odporności materiałów na pękanie dynamiczne. Wynik pomiaru, czyli ilość energii pochłoniętej podczas złamania, bezpośrednio pokazuje, jak dany metal zachowa się w warunkach nagłego obciążenia, na przykład podczas pracy maszyn czy awarii. Najczęściej stosuje się ją do oceny stali konstrukcyjnych i stopów metali, szczególnie tam, gdzie bezpieczeństwo jest kluczowe. Warto wiedzieć, że normy takie jak PN-EN ISO 148-1 bardzo precyzyjnie opisują wymiary próbki oraz sposób przygotowania karbu – i tego nie można lekceważyć, bo nawet drobne odchyłki mogą wpłynąć na wynik. Badanie udarności pozwala określić, czy metal będzie kruchy czy plastyczny w określonych warunkach, a to ma bezpośrednie przełożenie na wybór materiałów w praktyce inżynierskiej. W produkcji konstrukcji mostowych, kolejowych czy elementów maszyn, taka próba jest często wymagana przez inspektorów jakości. Moim zdaniem, każdy, kto wiąże swoją przyszłość z techniką materiałową, powinien dobrze znać tę metodę – nie tylko od strony teorii, ale i praktyki.
Analizując przedstawiony schemat, nietrudno zauważyć, że nie dotyczy on ani pomiaru twardości młotkiem Poldi, ani metodą Rockwella, ani badania tłoczności według Erichsena. Często spotykanym błędem jest mylenie prób udarności z próbami twardości, bo w obu przypadkach próbka bywa poddawana uderzeniu lub naciskowi. W rzeczywistości metody Poldiego i Rockwella opierają się na zupełnie innym mechanizmie – tam mierzy się odporność powierzchni metalu na wciskanie twardego wgłębnika, co pozwala ocenić twardość materiału, ale nie mówi praktycznie nic o jego zachowaniu pod wpływem gwałtownych, dynamicznych obciążeń. Twardość przydaje się do określania odporności na zużycie, ale w żadnym wypadku nie zastąpi badania udarności, które ujawnia odporność na pękanie pod obciążeniem dynamicznym. Z kolei metoda Erichsena służy do sprawdzania tłoczności, czyli zdolności blachy do plastycznego odkształcenia bez pęknięć – tu używa się specjalnej kulki, a nie młota i karbowanej próbki. W praktyce przemysłowej każda z tych prób ma swoje miejsce, ale zamienne traktowanie ich prowadzi do błędnych wniosków. Typowym błędem myślowym jest przekonanie, że skoro w każdej z prób coś się wbija lub uderza, to można je ze sobą utożsamiać. Nic bardziej mylnego. Każde badanie określa inną właściwość fizyczną metalu i odpowiada na inne pytania istotne dla inżyniera czy technologa. Warto naprawdę dobrze rozumieć różnice, bo od tego często zależy bezpieczeństwo całych konstrukcji – zarówno podczas projektowania, jak i późniejszej eksploatacji.