meng-4a

59
8/13/2019 MENG-4A http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 1/59 Mechanical Properties The adaptability of  a material  to a particular  use is determined  by  its  mechanical  properties. Properties are affected by (a) Bonding type; (b) Crystal  Structure; (c) Imperfections and (d) Processing There are three types of  deformation: Elastic :  Upon  removal  of  the  applied  loads,  the  material  returns  to  its  original state. Plastic :  Upon removal of  the applied loads, the material does not return to its original state. Fracture:  Defines  the  separation  of  the  material  in  two  or  more  pieces  after loading. Respond of  a given material to applied loads. The respond of  the material to a given load and loading  conditions  is  known  as  deformation.

Upload: anonymous-niwxiu8vc6

Post on 04-Jun-2018

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 1/59

Mechanical Properties

The adaptability of  a material to a particular use is 

determined by

 its

 mechanical

 properties.

Properties are affected by (a) Bonding type; (b) Crystal 

Structure; (c) Imperfections and (d) Processing

There are three types of  deformation:

Elastic : Upon removal

 of 

 the

 applied

 loads,

 the

 material

 returns

 to

 its

 original state.

Plastic : Upon removal of  the applied loads, the material does not 

return to its original state.

Fracture: Defines the separation of  the material in two or more pieces 

after loading.

Respond of  a given material to applied loads. The 

respond of  the material to a given load and 

loading conditions

 is

 known

 as

 deformation.

Page 2: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 2/59

Learning Objectives

  Define engineering stress and engineering strain.

  State Hooke’s law, and note the conditions under which it is 

valid.

  Given an

 engineering

 stress–strain

 diagram,

 determine

 (a)

 

the modulus of  elasticity, (b) the yield strength (0.002 strain 

offset), and (c) the tensile strength, and (d) estimate the 

percent elongation.

  Name the two most common hardness‐testing techniques; note two differences between them.

  Define

 

the 

differences 

between 

ductile 

and 

brittle 

materials.   State the principles of  impact, creep and fatigue testing.

  State the principles of  the ductile‐brittle transition 

temperature.

Page 3: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 3/59

Types of  Mechanical Testing

  Slow application

 of 

 stress

 : Allows

 dislocations

 to

 move

 to

 equilibrium positions : Tensile testing

  Rapid application of  stress : Ability of  a material to absorb energy 

as 

it 

fails. 

Does 

not 

allow 

dislocations 

to 

move 

to 

equilibrium 

positions : Impact testing

  Fracture Toughness : How does a material respond to cracks and 

flaws

  Fatigue : What

 happens

 when

 loads

 are

 cycled?

  High Temperature Loads : Creep

Mechanical Properties

StrengthTensile

Yield

Compression

Flextural

Shear Creep

Stress Rupture

ToughnessImpact Strength

Notch Sensitivity

Critical Stress Intensity Factor 

StiffnessModulus of Elasticity

Shear Modulus

Flexural Modulus

Bulk Modulus

Poisson Ratio

DurabilityHardness

Wear Resistance

Fatigue Strength

FormabilityDuctility

%Reduction Area

Bend Radius

Page 4: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 4/59

Mechanical Tests:

Procedures that can be used to identify or measure mechanical 

properties. 

Example: 

tensile 

test, 

hardness, 

impact 

test, 

compression, 

etc.

The relation between the microstructure and  mechanical   properties implies that  in  principle one can manipulate the material  microstructure in order  to  produce new  materials of  desired  mechanical   properties (e.g. by  control  of  the composition of  alloys or  of  the grain size or  by  control  of  the volumetric  percent  and  orientation of   fibers

 in

 a

 composite

 material,

 etc.).

 We

 will 

 learn

 that 

 the

 elastic

  properties

 are

 almost  structure insensitive, while the  plastic and   fracture  properties are strongly  structure dependent. 

Page 5: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 5/59

Some Definitions

Tensile 

stress:Where F : force, normal to 

the cross‐sectional area,

 A0: original cross‐sectional area

0 A

 F =

Shear Stress

Fs: force, parallel to the cross-sectional

area

 A0

: the cross-sectional area

unit of stress:0 A

 F  s=

2m

 N 

area

 Force=

  1Pa = 1 Nm

‐2

1MPa = 106Pa; 1GPa=109Pa

Page 6: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 6/59

Engineering Strain

Nominal tensile

 strain

 (Axial

 strain)

00

0

l l    Δ=

−=

Engineering Shear

 Strain

For small strain:

θtan=

θ≅

Page 7: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 7/59

Poisson’s ratio

Nominal lateral strain 

(transverse strain)

 z 

 z 

 z  l 

0

Δ

=

 x

 x

 x l 

0

Δ

−=

Poisson’s ratio:

   z 

 x

 straintensile

 strainlateral 

ε

εν −=−=

Page 8: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 8/59

Dilatation (Volume strain)

Under pressure: the volume will 

change

 p

 p p

 p

V-ΔV

V Δ=Δ

Elastic Behavior of  

Materials

Page 9: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 9/59

Hooke’s Law

When strains

 are

 small,

 most

 of 

 materials

 are

 linear

 

elastic.

σ

ε

E

Tensile:   σ= Ε ε

Shear:   τ= G γ

Hydrostatic: – p = κ

Young’s modulus

Shear modulus

Bulk modulus

Page 10: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 10/59

Modulus of  Elasticity ‐ Metals

Page 11: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 11/59

Modulus of  Elasticity ‐ Ceramics

Page 12: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 12/59

Modulus of  Elasticity ‐ Polymers

PolymersElastic Modulus (GPa)

Polyethylene (PE) 0.2

‐0.7

Polystyrene (PS) 3‐3.4

Nylon 2‐4

Polyesters 1‐

5

Rubbers 0.01‐0.1

Page 13: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 13/59

Physical Basis of  Young’s Modulus

Review: Inter

‐atomic

 forces

 (attractive

 

and repulsive forces)   dxdU  F  =

Define: stiffness002

2

0   x x x x dx

dF 

dx

U d 

S  ==   ==

Page 14: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 14/59

Assume the strain is small,

)(

)(

00

0

00

r r  NS 

 A

 F 

r r S  F 

−==

−≈

σ

Where N: number of  bonds/unit 

area, N=1/r 02

σ σ

Unit area

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

)(

)(

 E 

 E r S 

r r r 

r S 

r r 

==

==−=

−=

ε

σ

ε

εQ

Young’s modulus

Page 15: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 15/59

Stiffness & Young’s Modulus for different bonds

Bonding type   S0(Nm

‐1

)   E (GPa)

Ionic(i.e: NaCl) 8‐24 32‐96

Covalent 

(i.e: C‐C)

50‐180 200‐1000

Metallic 15‐75 60‐300

Hydrogen 2‐3 8‐12

Van der Waals 0.5‐1 2‐4

Material   E  (GPa)

Metals: 60 ~ 400

Ceramics: 10 ~ 1000

Polymers: 0.001 ~ 10

Page 16: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 16/59

Tensile Testing• The sample is pulled slowly

• The 

sample 

deforms 

and 

then 

fails• The load and the deformation are measured

Page 17: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 17/59

Standard tensile

 specimen

The load and deformation are easily transform into 

engineering stress (s) and engineering strain (e)

curve 

stress‐

strain 

is 

obtained

0 A

 F =

00

0

l l    Δ=

−=

Page 18: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 18/59

Parameters Obtained From Stress Strain Curve

Page 19: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 19/59

Parameters Obtained From Stress Strain Curve

  Strength Parameters

 –   Modulus of 

 Elasticity

 –   Yield Strength

 –   Ultimate Tensile 

Strength –   Fracture Strength

 –   Fracture Energy

  Ductility Parameters

 –   Percent Elongation

 –   Percent Reduction of  

Area

 –   Strain Hardening

 

Parameter

Elastic means

 reversible!

F

δ

Linear-

elastic

Non-Linear-

elastic

Page 20: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 20/59

Modulus of  Elasticity

Is a measure

 of 

 material

 

stiffness and relates stress 

to strain in the linear 

elastic range.

12

12

ε−ε

σ−σ

=δε

δσ

= E 

Page 21: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 21/59

Yielding and Yield Strength

•   Proportionality Limit

 (P):

 Departure

 from linearity of  the stress‐strain 

curve

•   Yielding Point

  – Elastic

 Limit:   the

 turning point which separate the 

elastic and plastic regions  –onset of  

plastic deformation

•   Yield strength: the stress at the 

yielding point.

•   Offset 

yielding (proof  

stress): 

if  

it 

is 

difficult to determine the yielding 

point, then draw a parallel line 

starting from the 0.2% strain, the cross 

point between

 the

 parallel

 line

 and

 

the σ−ε curve 

Page 22: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 22/59

Tensile Strength (TS)

The 

stress 

increases 

after 

yielding 

until 

maximum 

is 

reached. 

It 

is 

also known as the Ultimate Tensile Strength (UTS), or Maximum 

Uniform Strength.

Page 23: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 23/59

• Prior to TS, the stress in the specimen is uniformly distributed.

• After TS, necking occurs with localization of  the deformation 

to the

 necking

 area,

 which

 will

 rapidly

 go

 to

 failure.

Fracture Strength

σf <<σUTS Due

 to

 the

 definition

 of  Engineering stress and 

tensile specimen necking

o

 f  

 f  

 A

 P =σ

Page 24: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 24/59

Fracture Energy (Toughness)

  Is a measure

 of 

 the

 work

 

required to cause the 

material to fracture. 

  Is a function

 of 

 strength

 and

 

ductility. 

  Its magnitude is defined by 

the area

 under

 the

 stress

 

strain curve

  Approximated by: f  

UTS  ysG   ε

σ+σ= *

2

∫=

  f  

d U 

ε 

ε σ 0

El i R

Page 25: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 25/59

Elastic Recovery

•After a load is released from a 

stress‐strain

 test,

 some

 of 

 the

 

totaleformation is recovered as 

elastic deformation.

 –During unloading,

 the

 curve

 

traces a nearly identical straight 

line path from the unloading 

point•parallel to the initial elastic 

portion of  the curve

 –The recovered

 strain

 is

 

calculated as the strain at 

unloading minus the strain after 

the load

 is

 totally

 released.

Page 26: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 26/59

Resilience

Resilience is 

the 

capacity 

of  

material 

to 

absorb 

energy 

when 

it 

is 

deformed elastically and then, upon unloading, to have this energy 

recovered. 

∫=  y d U r ε 

ε σ 0

Modulus of  resilience Ur 

If  it

 is

 in

 a linear

 elastic

 region,

 E  E 

U   y y

 y y yr 

22

1

2

12

σ σ σ ε σ    =⎟⎟

 ⎠

 ⎞⎜⎜

⎝ 

⎛ ==

D ili

Page 27: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 27/59

Ductility

Ductility 

is 

measure 

of  

the 

degree 

of  

plastic 

deformation 

at 

fracture

 – expressed as percent elongation

 – also expressed as percent area reduction

 – lO and AO are the original gauge length and original cross‐

section area

 respectively

 – lf  and Af  are length and area at fracture

100*)(%0

0

l l l  f   −=EL

100*)(%0

0

 A A A  f  −=AR

Percentage elongation

 and

 percentage

 area

 reduction

 are

 

UNITLESS

A smaller gauge length will produce a 

Page 28: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 28/59

larger overall %elongation due to the 

contribution from necking. Therefore 

%elongation should

 be

 reported

 with

 

original gauge length. 

%Reduction is not affected by sample 

size, thus

 it

 is

 a better

 measure

 of 

 

ductility 

Page 29: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 29/59

Typical mechanical properties for some metals

and alloys

Page 30: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 30/59

•   Nonlinear Elastic 

Behavior

• Gray cast iron, 

concrete, many 

polymers

• Not possible to 

determine a 

modulus of  

elasticity

 – Either tangent

or secant 

modulus is 

normally used.

True Stress

Page 31: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 31/59

True stress is the stress determined by the instantaneous load acting 

on the instantaneous cross‐sectional area.

Engineering stress‐strain curve beyond maximum point (M) seems to 

indicate that the material is becoming weaker.

Not

 

true, 

rather 

it 

becomes 

stronger. Since cross‐sectional area is decreasing at the neck then it reduces 

load bearing capacity of  the material

True stress

 is

 related

 to

 engineering

 stress:

Assuming material volume remains constant 

 A

 A

 A

 P 

 A

 A

 A

 P 

 A

 P    o

oo

o

T  **  ===

σ   ll

  A A oo

  =

)1(1   ε+=+δ=+δ==oo

o

o

o

 A A

ll

l

ll )1()1(   ε+σ=ε+=σ

o

T  A P 

True Strain

Page 32: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 32/59

The rate of  instantaneous increase in the instantaneous gauge length.

The equations are valid only to the onset of  necking; beyond this point 

true stress and strain should be computed from actual load, area and 

gauge length.

)1ln(

lnln

ln

ε ε 

ε 

ε 

+=

⎟⎟ ⎠

 ⎞⎜⎜⎝ 

⎛    Δ+⇒⎟⎟

 ⎠

 ⎞⎜⎜⎝ 

⎛    Δ+=

⎟⎟ ⎠

 ⎞

⎜⎜⎝ 

⎛ 

== ∫

oo

o

o

o

o

i

l

l

l

l

l

ll

l

l

l

l

)1()1(   ε+σ=ε+=σo

T  A

 P 

Corrected takes into Corrected takes into 

account complex stress account complex stress 

state with in neck region.state with in neck region.

Strain Hardening Parameter

Page 33: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 33/59

Strain Hardening Parameter 

(n)

Strain hardening

 parameter

0<n<1

d n

ε 

σ 

ε 

σ =

n

T T    K ε σ    =

True Stress Strain Curve

Page 34: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 34/59

True Stress-Strain Curve

σ = F/Ao ε = (li-lo/lo)

σT = F/Ai εT = ln(li/lo)

Page 35: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 35/59

Instability in Tension

Page 36: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 36/59

Instability in TensionNecking or localized deformation begins at maximum load, where the 

increase in

 stress

 due

 to

 decrease

 in

 the

 cross

‐sectional

 area

 of 

 the

 specimen becomes greater than the increase in the load‐carrying 

ability of  the metal due to strain hardening. 

This conditions of  instability leading to localized deformation is defined 

by the condition δ P = 0.

 A P  T σ = 0=+=   T T    A A P    δσ δ σ δ 

 A

 A

 L

 Lδε 

δ δ =−= AL L AV  oo   ==

From the constancy‐of ‐volume relationship, T 

 A

 A

σ 

δσ δ =−

so that

 at

 the

 point

 of 

 tensile

 instability

T  σ δε 

δσ =

n

n

T n

T T    n K  Kn K    ε ε ε δε 

δσ ε σ    =⇒===   −1 

Instability occurs when ε = nBut

The necking criterion can be expressed more explicitly if  engineering 

Page 37: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 37/59

g p p y g g

strain is used.

( )   T 

O

o

T T 

 L

 L

 L L

 L Lσ ε 

δε 

δσ 

δε 

δσ 

δ 

δ 

δε 

δσ 

δε 

δε 

δε 

δσ 

δε 

δσ =+=⎟⎟

 ⎠

 ⎞⎜⎜⎝ 

⎛ === 1

/

/

ε δε 

δ 

+=

1

T σ σ 

σT

ε

1   ε

Example: The stress‐strain curve below was obtained from a 

Page 38: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 38/59

commercial steel with a 8mm diameter cross section. Calculate K and 

n in the equationn

T T    K ε σ    =

Page 39: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 39/59

Ductile material Significant Fracture Behavior

Page 40: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 40/59

Ductile material – Significant 

plastic deformation and 

energy absorption

 

(toughness) before fracture.

Characteristic feature of  

ductile material ‐ necking

Brittle material – Little 

plastic 

deformation 

or 

energy absorption before 

fracture. 

Characteristic feature

 of 

 brittle materials  – fracture 

surface perpendicular to the 

stress.

Fracture Behavior

Page 41: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 41/59

Steel

Before and

 after

 fracture

Page 42: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 42/59

Ductile Fracture (Dislocation Mediated):   Extensive plastic 

deformation Necking formation of small cavities enlargement of

Page 43: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 43/59

deformation.  Necking, formation of  small cavities, enlargement of  

cavities, formation of  cup‐and‐cone.  Typical fibrous structure with 

“dimples”.

(a)Necking, 

(b)Cavity Formation, 

(c)Cavity coalescence to 

form a crack,

 (d)Crack propagation,

(e) Fracture

Crack grows

 90o

 to 

applied stress 

45O‐ maximum 

shear  stress

Page 44: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 44/59

Scanning Electron Microscopy: 

Fractographic studies at

 high

 

resolution. Spherical “dimples”

correspond to micro‐cavities that 

initiate crack

 formation.

Brittle Fracture (Limited Dislocation Mobility): very little

Page 45: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 45/59

Brittle Fracture (Limited Dislocation Mobility):   very little 

deformation, rapid crack propagation. Direction of  crack 

propagation perpendicular

 to

 applied

 load.

 Crack

 often

 

propagates by cleavage ‐ breaking of  atomic bonds along 

specific crystallographic planes (cleavage planes). 

Brittle fracture in a mild steel

Intergranular fracture: Crack 

ti i l i b d i

Page 46: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 46/59

Transgranular fracture: Cracks 

pass through grains.  Fracture 

surface has

 faceted

 texture

 because of  different 

orientation of  cleavage planes 

in grains.

propagation is along grain boundaries 

(grain boundaries are weakened or 

embrittled by impurities segregation 

etc.)

Page 47: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 47/59

3‐point Bending tests

Page 48: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 48/59

3

22

3

 R L F 

bd 

 L F 

 f   fs

 f   fs

π σ 

σ 

=

=

Page 49: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 49/59

Ductile  Brittle

Torsion Test

Page 50: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 50/59

• Ductile material twist

• Brittle material

 fractures

G φ

Page 51: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 51/59

G I 

TL

 P =φ   L

Gr  MAX 

φ 

τ    =

Impact Test

Page 52: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 52/59

p

(testing fracture characteristics under high strain rates)

Notched-bar impact tests are used to measure the impact

energy (energy required to fracture a test piece under

impact load), also called notch toughness. It determines thetendency of the material to behave in a brittle manner.

Due to the non-equilibrium impact conditions this test will

detect differences between materials which are notobservable in tensile test.

We can compare the absorption energy capacity before

fracture of different materials.

Two classes of specimens have been standardized for

notched-impact testing, Charpy (mainly in the US) and Izod

(mainly in the UK)

Charpy v‐notch Test

A 10mm square section material

Page 53: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 53/59

A 10mm square section material 

is tested,

 having

 a 45

o

notched, 2mm deep.

CharpyIzod

h’

h

Energy ~ h ‐

 h’

The impact toughness is 

determined from

 finding

 the

 

difference in potential energy 

before and after the hammer 

has fractured

 the

 material.

 

Units are J (Joules) when 

testing Metals, J/cm2 when 

testing polymers

 (Polymers

 

will stretch, metals will snap).

Page 54: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 54/59

Impact Test Examples

Material Charpy Impact 

Strength, in

 Joules

Steel 20

Titanium 20Aluminum 14

Magnesium 6

Low‐Grade Plastic 4

Ductile‐to‐brittle transition

Page 55: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 55/59

As 

temperature 

decreases 

ductile 

material 

can 

become 

brittle ‐

ductile‐to‐brittle transition.

FCC metals show high impact energy values that do not change 

appreciably with changes in temperature.

BCC metals, polymers and ceramic materials show a transition 

temperature below which the material behaves in a brittle

Page 56: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 56/59

temperature, below which the material behaves in a brittle 

manner. The

 transition

 temperature

 varies

 over

 a wide

 range

 of 

 temperatures. For metals and polymers is between ‐130 to 93oC. 

For ceramics is over 530oC.

In low alloy and plain carbon steels, the transition temperature is 

set to an impact energ of 20J or to the temperat re

Page 57: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 57/59

set to an impact energy of  20J or to the temperature 

corresponding to

 50%

 brittle

 fracture.

 

Page 58: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 58/59

Page 59: MENG-4A

8/13/2019 MENG-4A

http://slidepdf.com/reader/full/meng-4a 59/59