· ˝ ˆ ˝ ˛! ˙ ˆ critical shear stress, g/mm2 slip direction slip plane purity % crystal...

Post on 25-Mar-2020

0 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

��

������������������ ������ �����������������0542.4291 �

�������������� ������������ ���������������������������� ������������������������ ������� ��������������������������������������� ��� ����� ������������ ����������������������� �������

��

��������� ������� �����

��������������������� ������ ������������������������� ���������������������������� �� ����

�������� ������ �� � ������� � ������������ � ������������ ���� �� � ��������� ����� � �����

�������������������������������� ����������������������������� �������������� ������������������������������������������������ ��������������������

����� ������������� ������� ������ ������������

�������������� ������ ����� ������ ���� ����������� � ����� ��� ���������������� �����������

(Liberty)� ������ !����� ������� ����� ������ ���� ���� �� � ���� ��� ��� ����� ������� �� � ������� �������� �� ���������������������������������������������� ����� �� ������������

������������������������������������������������������(Mild Steel)������������������������������ �"���� ������������������������������������������������ �������������������

!������������� ���� ������������������������� ����� ���������������� �� � ������ ���� ��� ����������� ����������

������(Titanic) �� �� ����� �������� �������� ���#$#%�&��� �� � ������� �� ��� ������� ����������&������������������������� ������������ ����������

�� ������������� ������� ������� ��������������������������������������������������� �������������������� ������������������� ��� ���������������������������� �

���������������� ��� �� ������ ����������!������������������������������������������� � �������������������������������� ���������� � �������������� �����

�� ���������� ������ �� ��� ������ ��� ����� ����������� ������������������� ����� ����������� ����� ������ ���������� ������ ������� ������� ����� �� � ��� �� � ����� ���� ���

������ ���������� ����� ����� ��� �� ����� ���������� � �� �������������(Olympic)���������������� ������� ��������������������� ������������ ���%'��� �� ���������� �

������������������ ����� �(���(��(Challenger)����%)"#")*������������������������������

� ���O-ring����� ���� ������� ������������� ����� �������������������������� ��������� ���������������

������������������������������ ����� ��������������������#���

#���+������������������ �"�������%����� ����������������������� ������������ �"�������,����������������&����������������� ��������� �"�������-������������������������������������� ����

���� ���������� ������� ������������������� ���������������� �����������������

������������������������������UTS������������������������� ��� ��� ����������� ��� �������� ��������������� ��������������������� ������ ������ �� �����������������������

����� � ��� ��� �� ����� �����,�%���� ���� �� � ������� �.����� .����� ����� ���� ������ ��������������� ��� ���+������������� ��������������������������������� �����

���������������������,�#��������������������������������������

����������� ������� ��������������������������������������������� ����������������� ����� ������ ����� ���� �� ���� ������������ ���� ������ ������ � ��� ���� � ������ ����

������������� �������������� ��������� ������������������������ ������ ������� ��

��

����������� ���� ������ ����������� �� ����������%� ����� ������������������� ������� ������������ ������������������������� ���������������� ����� ��������������

� �������������� ���������������������������������� �������������������������������� ��

��

��

������ ������������������ ���������

����

����������

��������

�������

�� ��

�������

��

����������

��������

�������

�� ��

�������

��

���

�����!��������������� ����������������

���� "��� ��)toughness(��

�������������������� �������� �������������������� ���������� �������������������������� ����������� ������� ��������������������� ������ ������ ���������

����������"������ ������� ���� �������������������� ���������������������������� ���� ����������������

������������������� ��������������������������������� ���

(1) ��f�

��0

dW

������W�����������������f�����������������+���������������������������� �������

��� ����� ������ ��������� �+�� ������ ���� ����� �������������� ��� ��� ��� � ����������������������� ��������������� ���� ����� ������������ ��������������� ��������

������������������ �������������������������������������������������� ������� ������������� ����������������������������������������������������� ������������� ��

+��������������������������� �����,������,��(���,��(����� ��� ���� ������ ������������,��(��� ��� ������ ����� ���������������� ��������������������� ���������������

,��(������ �� ����,��(�����������,��(� ����������� �����������������,��(� ����� �������� ��� ��������������������������������������� �� ������������ ���������� ��

� ���� ����� !�������� ������ ����� �������� ������ ������ �������� ���� ����� � ��� ����� ����������

������������������� ����� ��� �������+�����������������������������������

������ ����� � ������ ����� ������ � �� ��������� �������� ����� ����������� �������

������������������������������#������ �������%��� �������;��,������������

��

�� ����"��� ���� ������� � ���� ��� ���� ���� �������������+��� �������� ��� ��������

����������� ��� ����� ����&���������� ������� �� �������;�� �� ��� ����� ���� ����� ��

����;��������������������� �������� ��#� � ����������� ���� ���� ����� ������� � � ����������������+����� �������� �

������ +�� ��� ������ ���� � � ��� ������ ���������� �������+��� ������� ����� �� �������������� ���+����������������� ����&� ���������������

�%��� ���������� �� ������� ���������������� ��������� ����� ���������������� �������

������������ ����������� �� ��������

,� � ��������� ���� ��������� ����C50o����C250o� � ���������������������� ����������� ������� ��������� ��������������������������������������������� �� ����������

������ ������������������������������ �������������������������������

������������������������������������� ��������������� �� ��������� ����������� ������������ ��� ���

��������� ��������� ���� ��������� ����������� ������������������������������ �� ������������������������������������������������ ���������� ������ ������ �����

�����������

��� ���������������������������������� ������������������������ ���������������������������

���������� 4a����4b�����

���������������������� ������� ����� ����������������������������������������������������������� ����������������

���

��

��

�����#���������������

���� �������������������������������������)E( 1�� ����������������� ��������

(2) 11 mghE �

����1E��������� �������������������m�������� ���1h���������� ������� ��������� ���� ����

����� ������ ������ ��� ������� ������� ������� ����� � ��� ��������� �� �� ������ �v�������������

(3) /2mvE 2k ���� .

������������ ������� ���� ��� ����� �������� ������� � ��� ������ ���� ������ ������

����� ��� ������������ ������������������ ����������������������������������� �����

�� � ���������&��������2h���������������������������������� �� ������2E�������������� ���������������� ��������

(3) 22 mghE � . �

����������������������������������)(E1� ��� �� � �����)(E 2������������������� �

������������������ �������������������� ������� �E� � � ��� �������������������������

�����.3b���

��������������� ���E������������

21211 mghmghEEE ����

(3) cosB)mg(�)cosmg(E ���� ����

�)cos(cosBmgE �� �

��

� ����� ����m,��� � ����� � ����g �������� ����� ���� �� ������� ��������� ������ ������ ��

����� �� ,������������������������������� ��������� ��������������� ������E����

�� �� � ������� ������� ������ ������ �� ������������ ���� ������ ������ ��� � ����� ������-����

�� ��� ���(� ��)Charpy(�&���� ����� � ���� ���� �� ���� +��� ���� �� � � �� � ��� ������������������ ����������+���� ������ ������� � ������ ������� ��� �������������� �� ����

����������������4c���� ������� �����)Izood(�&�������������������������� ����� ������(����������+������

�������������� ������� ��������������������������������������� ��������������������

�������������������� ���4d���

���������� ������ ������ �� ��� �� �� �� ������������������������ ������� ������

�����������+��.��������.���+��.V�.�+���.U.������������������ ���5���

�$�������������$���V��$���U� �$�������������$���V��$���U��

�����"�%�������� ������ ��� ������������

��+���������������������� ��� ��������+����������� ������������� ��������� ���� ��

������������������� ��������������������������������� ������ �������� ������ �+���� ����� ������ � ����� � �� �� � ����� ���� ������ ����� � ��� +���� �� �� ���������� ���

�+����� ���������������U�������� �0.75 mm������������� ���������+���� �������������������������� ���� ���������������+���� ������������ ��������������������������

������������

������������������������ ������ ������ ���� ������ ���� ������� ���������� � ����� ��� �� � ����� �����

������ ���������� �� ����� ���� � �� ����� �� � ������ ������*� � ����� ����� ��� ���������������������������������� ��������������������������� �������������� �

�����������

�����&������������������������������������� ��� ����������

��������������� �������cT���������,�*������������ �� �����������

������� ����������������������

(6) 2

TTT minmax

c

������ ���������������������

(7) �

� �

� ��

2EE

T)Eaverage(TT minmaxc

�������������������������������������������������������������/'0��������/'0������

������������������������������� ��� ������������������������cT���

�� ������������������������������ �������������� ������+����������������������������������� ��������������� ��������������

� ����,�1� ���� ���� � ���� � ������ ����BCC������� ��� ������� ����� ����� ��� ������������������

��

�����'���������������������������� �� ���������������������������

� ���� ���� � ���� �� � ��������� �����BCC� �� ���� ���� � ���FCC�� ��� ���� � ����� � ���

���������������������� ��������� ��������������� �����������������������FCC�����

���������� ���BCC����� ������� ���������������� ��������������������������������

������ !���� ������ ������ � ����� !���� ������ ���� �� ����FCC� ��� ������ � ��� � � �

�������������������BCC���� ����������������������������������FCC�����������������

���������BCC�������������#� ���%������� ����������������������������������� ����

����FCC �������������������� �� ����� ������� ������������

����� ����������� ��� ��� �� ������������ ���+���������������

Critical resolved shear stress

)m/N( 2c��

Slip systems

�� ��� ������������� ����������

�Material�

)C25(101 O6��101�� �111�Copper (FCC)�

)C25(107 O7��

111

111�

� �112�

� �110�

Molybdenum (BCC) below C650O above C650O�

)C25(106 O5��0211�� �0001�Cadmium (HCP)�

�111�� �110�Silicon (diamond cubic)�

)C1100(101 O5��101�� �111�TiC (NaCl cubic)�

)C1500(104 O7��0211�� �0001�32OAl (hexagonal)�

-�001 �� �0hk�Polyethylene�

��������#����%� �cJ�� ��������������� ����������������������� ���+�� �����

(Critical Resolved Shear Stress)���

�����!����������� ��� ��� �� ������������ ���+���������������

Critical shear stress,

g/mm2�

�Slip�

direction�

�Slip plane�

Purity

%�

�Crystal

structure�

�Metal�

18�� �0211�)0001( �99.999�hcp�Zn�

77�� �1120�)0001(�99.996�hcp�Mg�

58�� �0211�)0001(�99.996�hcp�Cd�

1,400 9,190�

� �0211 � �0211�

)1010( )1010(�

99.99�hcp�Ti �

48 73

131�

� �110 � �110 � �110�

)111( )111( )111(�

99.99 99.97 99.93�

�fcc�

�Ag��

65 94�

� �110 � �110�

)111( )111(�

99.999 99.98�

fcc�Cu �

580�� �110�)111(�99.8�fcc�Ni 2,800�� �111�

)110(�)112(�)123(�

�99.96��

�bcc� �

�Fe �

5,000�� �111�)110(�…�bcc�Mo�

��

������������������������������������������(� ��������������

��������������������������������������������������������(����

������������������� �������������������������������� �����������������������������������������������������������

������������������������������������ ������������ �����������������������������������������������!��������������������������������� �����

���� ����� ����� !��� ������� ����������(Impact Fracture Energy)� �������������������������������������������

����������� ����������������������������� �������������� �

���������

�������������������%.50�����)1050SAE (������ � ��� ����� ���� ����� ������ ���� ��� ������� ����� ������ � ��� �� � � � ���� ����

������������������������������� ����� �� �������������� �����)(mm551010 3������������

����+���0.75 mm������#��������������������������������������������

%���� ����������� � ��������840 oC������������ ��������������������

,������ � ������ �����������840 oC�������! ����������������625 oC��� ��������� ��������������

������������������������������������������� �� ����m = 4.3 kg������ �����m4.0�������������� ���� 160��

�����

�����������������%.150�����)1015SAE (����������������!��������������������� �������������������������������� ��������

��������������������������� ���������� ����+���,"U"���������� ��������������������� �� ������������� ����)����

������(���������������������������������0.15%������

��

����� ���� ����� ����0.15%��� ����� ������ ���� � ����� ����� ���� � ����C75o������

C75o���

�� ���������������������������������������� �C75o����������������������2��������

C40 o�����C20 o

���� ��� ���� ��� ��������� 2�� �� ������� �������� ��� ���� ����� �C0 o�

�����������������������C25 o�������������������C75 o���������� ������������

�������������� ����������������������������m = 4.3 kg������ �����m4.0������� ����������� 160��

��

������������������������

����!� ���������������������������������II��������������������������� ��IV-VI���

��������������� �������������������������� ���������������������������������������������������� ������������� �����������������������������

�������

�� �������� ����� ���� ������ ���� ������������������� ��� � ���� ����� �� � �������������������� �������������� ������������������������

�������������� ������������� ���������������

�������������� ����������������������������������FCC��������BCC��������������������������������� ��������������������(111),(110),(100)���������

[111],[110],[100]����������������������������������� �����3�

� ����� �� � !��� ���� ����������� ���������� ������ ����� ������ ���������� �������� ����

���������������0.15%�������

������� ������������ ����������������������������� �������0.5%����������������� ��������������������������������������������������������������� ��� ������ �

���������������������������

��)�����������

� ��������� ������� �������������������.��%,'�&��������������#$$-���

� ����������.�� ���������������&��������������� ���������������������(��(�3.��������

&�������������������������#',����+�%''1���� ���%'���,-� ��

��������������� ��������� �����������������������������#$1-����

ASM Handbook, vol. 11, Failure Analysis and Prevention, ASM International, Materials Park, OH (1986). ASM Handbook, vol. 9, Fractography, ASM International, Materials Park, OH (1987). Anderson, T.L., Fracture Mechanics Fundamentals and Applications, CRC Press, Inc., Cleveland, Ohio (1991). Brock, D., Elementary Engineering Fracture Mechanics, Fourth edition, Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht (1986), pp. 33-74. Callister, N.D., Materials Science & Engineering an Introduction, Fifth Edition, John Wieley & Sons, Inc., N.Y. (1999). Dieter E, G., Mechanical Metallurgy, SI Metric Edition, McGraw-Hill, London (1988), pp. 241-272. Hertzberg, R.W., Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, third edition, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), pp. 325-352.

�)�������������������

failures-material-investigating/polymorphismmyhomepage/site/com.google.sites://http��

http://dana.ashkenazi2.googlepages.com/Galileo103Fracture2007.pdf �

related=g&feature04_xjl276N=watch?v/com.youtube.www://http�

asp.180ISO-256d-izod/tests/testlopedia/com.ptli.www://http �

html.1cracks/advanced/cracks/org.simscience.www://http �

properties-chanicalme/danamaterials/site/com.google.sites://http �

:52:122022%01-10-2007=&LastView2=&NewOnly2885=story?id/il.co.haayal.www://http �

:13:522018%30-06-2007=&LastView2=&NewOnly2868=story?id/il.co.haayal.www://http �

����� ��� ������� ������� ������������ �

��� ����������������������������� ���������+�����������������������;��� ����� ���������������� �����"����� ���

�$���)(������ �����������

�������������*�����������(E)���� ����������������+������ ���������+��������������� � �� � ���������������� �������������� ����������� ��� ������� �����������

������� ���������

��� ���������������������������� �����������FCC!��������������� ���������� ���������

������������ � ����������� ����BCC ������������� �������������������������������� ���������� (� � � ������� (������������������������ � �������� ��������

����(�������������������������������� ������ ������������������(���������������

�������������������� ���� ��� ������ ����� �� ������+��������� �������� � ��������������������������������������������� ������� �������������+�������������

�������������������������� ������������ ����������������������

�����*�����)(�� ������ !���� �� � ������� ������� ����� � ���� ����� ������ ������ ����+����������

���� �������������������� ������������ ���������� ����������������� ������� ����

�� ����������.����������.����� ������������������������� ���������� ���������������������������� ���� ���� ������������� �������� �� ��������� ��� �������������

�����������������������������+�������UTS����������������������������

����������������� ���� � ��������������� ������� ������� ������������������ ���� ������������������������ ��������� ��� ��������� �������������� ��������� ����������

�� �� ����������!� ��������������������;���� ��� � ���������

���� ���� ��� ���� � � ����� ������ ����� ��� ������ � ��� ����� � ��� � � ����� ���� ������ �� � ��� �� ��� ������ � ��� ����� ����� ������� ������� ����� ������ ���

�����������������

BCC (Body Centered Cubic)�&�%���������������

FCC (Face Centered Cubic)�&���-��������� �������

HCP (Hexagonal Closed Packed)�&�%��������� ��������

top related