Toegepaste materiaalkunde
Samenvatting
Bachelor of Science in de Industriële
Wetenschappen:
elektromechanica
Industrieel Ingenieur
,Hfst 2: Eigenschappen van materialen
2.1 Definities
Ductiliteit • De hoeveelheid plastische vervorming dat een materiaal kan
opnemen.
Resiliëntie (𝑚2)
𝑁
• Elastische energie (𝑒𝐸 )
• De hoeveelheid (elastische) energie dat een materiaal kan opnemen
zonder te vervormen.
• Opp elastische deel
Taaiheid
𝑁
( 2) • De hoeveelheid energie dat een materiaal kan opnemen alvorens het
𝑚
breekt.
• Maat voor weerstand tegen impact.
• Impactsterkte, (kerf)slagvastheid
• Opp alles
Hardheid • Maat voor weerstand tegen een blijvende indrukking door een
harder lichaam.
• Maat voor weerstand tegen plastische vervorming.
Breuk • Een niet gewilde scheiding in een materiaal onder mechanische
belasting , bij een temperatuur T< < 𝑇𝑠𝑚𝑒𝑙𝑡
Breuktaaiheid • Maat voor weerstand tegen brosse breuk, als er een scheur aanwezig
is in het materiaal.
Kruip • Voortgaande vervorming van een materiaal over langdurige tijd,
onder cte statische belasting.
σ
Kruipmodulus ( 𝜀 ) • Maat voor weerstand tegen kruip
• Schijnmodulus
Spanningsrelaxatie • Geleidelijke daling van de spanning bij aanhouden van een cte rek.
(σ(𝑡)) / (𝜀(𝑡))
Vermoeiing (σ𝑎 (𝑡)) • Het falen van een materiaal na langdurige dynamische belasting
bij σ < σ𝑦 ( met σ𝑎 = spanningsamplitude)
Vermoeiingsgrens • Spanningsamplitude (= σ𝑎 ) waarvoor er na ∞ #
spanningswisselingen geen breuk optreedt.
Vermoeiingsterkte • Spanningsamplitude (= σ𝑎 ) leidend tot breuk bij een geg. #
wisselingen.
Impactsterkte (
𝐽
) • Elastische energie (𝑒𝑖 )
𝑚2
• Impactenergie, (kerf)slagvastheid
• 𝑒𝑖 = mg (ℎ0 − ℎ𝑓 ) = verlies aan 𝐸𝑝𝑜𝑡
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
,Hfst 3: Structuren van materialen
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
, 3.3.3. Eigenschappen van metalen en metaallegeringen veranderen
❖ Vervorming van staal
➢ Elastische vervorming
➢ Plastische vervorming
▪ Kouddeformaties (T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => VERSTEVEGING
▪ Warmdeformaties ( T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => HERSTEL en VERVORMBAARHEID ( zie hfst 5)
➢ Kristalkorrels
▪ Kouddeformaties (T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => kristalkorrels vervormen
▪ Warmdeformaties:
• T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 => er treedt herstel op
• T = 𝑇𝑟𝑒𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑒 => herkristallisatie, vormen van kristallen
• T = 𝑇𝐸 ′ => punt van laagsmeltendheid
❖ Dislocaties
➢ Een extra halfvlak atomen gevormd door verschuiven van 2 roostervlakken (=glijvlakken)
➢ Drager van plastische vervorming/vervormbaarheid
▪ (>) dislocaties => (>) PV)
➢ Alle metalen bevatten dislocaties incl. legeringen
➢ Het verloop v/e dislocatie (1 atoom-afstand) vereist minder energie dan afschuiving v/h
gehele kristal tegelijkertijd.
❖ Scheurvorming
➢ Geen dislocatiebeweging meer mogelijk bij voortgaande belasting
❖ Verstevigen
➢ Sterker maken van materiaal = verhogen van weerstand tegen vervorming
▪ De beweging van dislocaties VERHINDEREN !!
➢ Dislocatiebeweging bemoeilijkt => materiaal wordt harder en sterker (vaak ook brosser)
❖ Versterkingsmechanismen
➢ Voor zuivere metalen:
▪ Versteviging door koudvervormen
▪ Versteviging door herkristallisatie (korrelverfijning)
➢ Voor niet zuiver metalen:
▪ Versteviging door oplosharding
▪ Versteviging door precipitatieharden
➢ Supplementaire technieken voor versteviging
▪ (zie hfst 5)
Rood = WARMVERVORMEN (WV) T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙
Blauw = KOUDVERVORMEN (KV) T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
Samenvatting
Bachelor of Science in de Industriële
Wetenschappen:
elektromechanica
Industrieel Ingenieur
,Hfst 2: Eigenschappen van materialen
2.1 Definities
Ductiliteit • De hoeveelheid plastische vervorming dat een materiaal kan
opnemen.
Resiliëntie (𝑚2)
𝑁
• Elastische energie (𝑒𝐸 )
• De hoeveelheid (elastische) energie dat een materiaal kan opnemen
zonder te vervormen.
• Opp elastische deel
Taaiheid
𝑁
( 2) • De hoeveelheid energie dat een materiaal kan opnemen alvorens het
𝑚
breekt.
• Maat voor weerstand tegen impact.
• Impactsterkte, (kerf)slagvastheid
• Opp alles
Hardheid • Maat voor weerstand tegen een blijvende indrukking door een
harder lichaam.
• Maat voor weerstand tegen plastische vervorming.
Breuk • Een niet gewilde scheiding in een materiaal onder mechanische
belasting , bij een temperatuur T< < 𝑇𝑠𝑚𝑒𝑙𝑡
Breuktaaiheid • Maat voor weerstand tegen brosse breuk, als er een scheur aanwezig
is in het materiaal.
Kruip • Voortgaande vervorming van een materiaal over langdurige tijd,
onder cte statische belasting.
σ
Kruipmodulus ( 𝜀 ) • Maat voor weerstand tegen kruip
• Schijnmodulus
Spanningsrelaxatie • Geleidelijke daling van de spanning bij aanhouden van een cte rek.
(σ(𝑡)) / (𝜀(𝑡))
Vermoeiing (σ𝑎 (𝑡)) • Het falen van een materiaal na langdurige dynamische belasting
bij σ < σ𝑦 ( met σ𝑎 = spanningsamplitude)
Vermoeiingsgrens • Spanningsamplitude (= σ𝑎 ) waarvoor er na ∞ #
spanningswisselingen geen breuk optreedt.
Vermoeiingsterkte • Spanningsamplitude (= σ𝑎 ) leidend tot breuk bij een geg. #
wisselingen.
Impactsterkte (
𝐽
) • Elastische energie (𝑒𝑖 )
𝑚2
• Impactenergie, (kerf)slagvastheid
• 𝑒𝑖 = mg (ℎ0 − ℎ𝑓 ) = verlies aan 𝐸𝑝𝑜𝑡
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
,Hfst 3: Structuren van materialen
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
, 3.3.3. Eigenschappen van metalen en metaallegeringen veranderen
❖ Vervorming van staal
➢ Elastische vervorming
➢ Plastische vervorming
▪ Kouddeformaties (T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => VERSTEVEGING
▪ Warmdeformaties ( T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => HERSTEL en VERVORMBAARHEID ( zie hfst 5)
➢ Kristalkorrels
▪ Kouddeformaties (T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 ) => kristalkorrels vervormen
▪ Warmdeformaties:
• T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙 => er treedt herstel op
• T = 𝑇𝑟𝑒𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑒 => herkristallisatie, vormen van kristallen
• T = 𝑇𝐸 ′ => punt van laagsmeltendheid
❖ Dislocaties
➢ Een extra halfvlak atomen gevormd door verschuiven van 2 roostervlakken (=glijvlakken)
➢ Drager van plastische vervorming/vervormbaarheid
▪ (>) dislocaties => (>) PV)
➢ Alle metalen bevatten dislocaties incl. legeringen
➢ Het verloop v/e dislocatie (1 atoom-afstand) vereist minder energie dan afschuiving v/h
gehele kristal tegelijkertijd.
❖ Scheurvorming
➢ Geen dislocatiebeweging meer mogelijk bij voortgaande belasting
❖ Verstevigen
➢ Sterker maken van materiaal = verhogen van weerstand tegen vervorming
▪ De beweging van dislocaties VERHINDEREN !!
➢ Dislocatiebeweging bemoeilijkt => materiaal wordt harder en sterker (vaak ook brosser)
❖ Versterkingsmechanismen
➢ Voor zuivere metalen:
▪ Versteviging door koudvervormen
▪ Versteviging door herkristallisatie (korrelverfijning)
➢ Voor niet zuiver metalen:
▪ Versteviging door oplosharding
▪ Versteviging door precipitatieharden
➢ Supplementaire technieken voor versteviging
▪ (zie hfst 5)
Rood = WARMVERVORMEN (WV) T > 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙
Blauw = KOUDVERVORMEN (KV) T < 𝑇ℎ𝑒𝑟𝑠𝑡𝑒𝑙
Samenvatting: Vincent Van den Eede DATUM
xx-xx-2020
