3.3.1.2 ZKOUŠKY TVRDOSTI

Odpor materiálu proti vnikání cizího tělesa

Druhy zkoušek

1. Vrypová

Podle Martense (HMa)

Princip: Přitlačování kuželového diamantového hrotu neměnitelným tlakem na leštěný povrch určitou rychlostí.

Mírou tvrdosti je síla potřebná ke vzniku vrypu širokého 0,01 mm

Použití: Pro tvrdé a křehké materiály (sklo, porcelán)

2. Vnikací

a) Zkouška podle Brinella

Zkoušku provádíme na povrchu zkušebního tělesa nebo přímo na součásti
Povrch musí být hladký a rovný, bez okují a bez okují

Princip: Zkouška spočívá ve vtlačování vnikacího (zkušebního) tělesa do povrchu zkoušeného tělesa a změřením průměru vtisku (aritmetický průměr dvou na sebe kolmých úhlopříček), který zůstane na povrchu po odlehčení zkušebního zatížení

Klička je z tvrdokovu (do tvrdosti 650 HBW následujících důvodů)
- Menší zbytková deformace (v porovnání s ocelovou)
- Menší opotřebovatelnost
- Oba typy kuliček dávají prakticky shodné výsledky pro tvrdost jen do hodnoty 350 HBW

Tloušťka zkušebního tělesa musí mít tloušťku, alespoň 8x hloubky vtisku
Teplota měření musí být 10 až 35°C (obvykle 25 ± 5°C)
Doba počátku zatěžování až do jeho plné hodnoty nesmí být menší než 2 sekundy a větší než 8 sekund
Doba plného zkušebního zatížení má být v rozmezí 10 až 15 sekund

Zatížení se volí jako násobek čtverce (např. F=300D 2)
Průměr vtisku musí být v rozmezí 0,24 až 0,6D

Poměr zatížení k průměru kuličky:

Průměru vtisku se měří 2x – kolmo na sebe

Přesnost závisí na správném proměření
- Mnohdy obtížné - Nevýhoda metody
- Vtisk nekdy nezřetelný a nesouměrný -> příčinou je je doformace kuličky

Měření se používá moderní technika
- Číselníkový úchylkoměr
- Optický světelný display
- Digitálně elektronické údaje

Určení tvrdosti:
Najde se v tabulce podle síly a průměru kuličky
Vypočte se ze vzorce:

Hodnoty nelze obecně převádět na jiné hodnoty tvrdosti nebo pevnost v tahu, pokud k tomu nejsou spolehlivé podklady
- Praxe uvádí empiricky zjištěnou hodnotu Rm = 3,6HBW pro nelegované oceli

Brinellovy tvrdoměry
Různá velikost i provedení
Velké továrny a laboratoře mají stabilní přístroje, které umožňují provádět zkoušku po celý pracovní den
Malé dílny, sklady, montáže, atd používají tzv. Poldi tvrdoměry
Princip: Porovnání známé pevnosti materiálu porovnávací tyčinky s pevností zkoušeného materiálu

Tvrdoměr přiložíme ke zkoušenému předmětu a kladívkem udeříme na úderník. Ocelová kulička se zatlačí do zkoušeného předmětu a vytvoří se v měm vtisk, ale i do porovnávací tyčinky.
Pomocí lupy se změří průměry vtisků a tvrdost se vyčte v tabulkách z velikosti vtisku na tyčince a zkoušeného materiálu

b) Zkouška podle Rockwella

Princip :Do zkoušeného předmětu se zatlačuje zkušební tělísko
- diamantový kužel o vrcholovém úhlu 120°
- ocelová kalená kulička o průměru 1/16" = 1,58 mm

Malá hloubka vtisku - zjišťování tvrdosti tenkých součástí a povrchových vrstev
Přímé odečítání a krátká doba zkoušky (10 s)

HRA: Tvrdost určená diamantovým kuželempři celkovém zatížení 600 N(křehké materiály a tenké povrchové vrstvy)
HRB: Tvrdost určená ocelovou kuličkoupři celkovém zatížení 1000 N(měkčí kovy)
HRC: Tvrdost určená diamantovým kuželempři celkovém zatížení 1500 N

c) Zkouška podle Vickerse

Zkušební tělísko ve formě čtyřbokého jehlanu o vrcholovém úhlu 136°
Velikost úhlopříček vtisku se měří kolmo na sebe
Hodnota tvrdosti se najde v tabulkách
Nejpřesnější - vyžaduje pečlivou úpravu povrchu

3. Odrazové

Založeno na Shoreho metodě

Princip: Velikost odrazu závaží s kulovitě vybroušeným diamantovým hrotem, které dopadá z výšky na vzorek

Přístroje se nazývají skleroskopy
Malá přesnost

Přístroje ke zjišťování tvrdosti

Zatěžující síla se vyvozuje hydraulicky nebo mechanicky
Přesné proměření vtisků umožňuje zvětšené promítnutí na matnici nebo přečtení měřícím mikroskopem

3.3.1.3 ZKOUŠKY ZA NESTANDARDNÍCH TEPLOT

1. Zkoušky za zvýšených teplot

Nejčastěji zkouška pevnosti v tahu
Zkušební stroj musí být vybaven píckou pro udržování teploty
Se zvyšující se teplotou značně klesá pevnost kovů, ale stoupá tažnost a kontrakce

2. Zkoušky za snížených teplot

Pevnost vzrůstá, ale klesá tažnost a houževnatost
Zkouška důležitá pro materiál vozidel, kompresorů, letadel
Nejčastěji zkouška tahem při určité teplotě

3.3.1.4 DYNAMICKÉ ZKOUŠKY

V praxi je jen málo součástí, které jsou zatěžovány jen staticky -> častěji se síly mění skokově nebo se opakovaně rychle mění

Druhy dynamického namáhání
a) Rázové namáhání -> Rázové zkoušky
b) Cyklické namáhání -> Únavové zkoušky

Při dynamickém namáhání dochází k náhlým porušení soudržnosti materiálu (i když zatěžující síly nedosahují hodnot statické pevnosti)

3.3.1.4.1 RÁZOVÉ ZKOUŠKY

Slouží ke zjištění, kolik práce či energie se spotřebuje na porušení zkušební tyče
Nejčastěji se zkouší jedním rázem, kdy se k porušení tyče použije najednou dostatečného množství energie

Rázem lze zkoušet pevnost v:
- Tahu
- Tlaku
- Ohybu
- Krutu

1. Zkouška rázem v ohybu

Nejpoužívanější
Dobrý ukazatel houževnatosti nebo křehkosti materiálu

2. Zkouška vrubové houževnatosti

Zkušební tyč normalizovaného tvaru a velikosti se přerazí jediným rázem padajícího kyvadlového kladiva

Vzhledem k houževnatosti oceli by někdy nedošlo k přeražení zkušební tyče, ale pouze k plastické deformaci -> Zkušební tyče se opatřují vrubem

V některých zemích se provádí Izodova zkouška

Vrubová houževnatost (KC) je podíl nárazové práce (KU; KV) spotřebované k proražení původního průřezu zkušební tyče v místě vrubu

U nás se používají zkušební tyče s vrubem 2 až 3 mm

Vrubová houževnatost se zjišťuje zejména u:
- Tepelně zpracovaných ocelí
- Svarů
- Plastů určených k lisování
- Neželezné kovy (méně často)

Charpyho kyvadlové kladivo

Před začátkem zkoušky se kladivo vyzvedne do určité výšky a zajistí zarážkou
Po uvolnění zarážky kladivo padá, přerazí zkušební tyč a vychýlí se na druhou stranu do konečné polohy

Moderní stroje mají zařízení, které přímo ukáže množství spotřebované energie k proražení tyče
- U Charpyho kladiva je to vlečná ručka, která je unášena padacím kladivem
- Zastaví se v místě největší konečné polohy kladiva a nevrací se zpět
- Na stupnici se přímo ukáže množství spotřebované energie

3.3.1.4.2 ÚNAVOVÉ ZKOUŠKY

Únavový lom může vzniknout opakovaným namáháním v tahu, tlaku, ohybu, krutu či v kombinaci

Vzhled a průběh únavového lomu závisí:
- Způsob namáhání
- Intenzitě vrubového účinku v místě východiska lomu
- Velikost působících sil
- Další činitele

Ukazuje se, že nebezpečí únavového lomu existuje jen po překročení určité hodnoty napětí, kterému říkáme mez únavy = Největší výkmit napětí, který materiál vydrží teoreticky po nekonečný počet cyklů, aniž se poruší

Pro určení meze únavy nelze zatěžovat materiál věčně
U ocelí se používá 107 cyklů
Vydrží-li materiál tento počet cyklů, při dalším zatěžování již k porušení nedojde
U některých neželezných kovů (slitiny hliníku nebo hořčíku) se nedosáhne meze únavy ani při 108 cyklů
Při určování meze únavy se zjišťuje počet cyklů, vedoucí k lomu zkušební tyče při různých napětích
Počet cyklů po nichž tyč praskne s klesajícím napětí vzrůstá
Pro měření meze únavy je potřeba provést zkoušku na několika zkušebních tyčích (obvykle 6)

Ke zkouškám se používají speciální stroje u nichž lze vyvodit následující cyklická namáhání
- Střídavý tah, tlak
- Střídavý ohyb
- Ohyb za rotace
- Střídavý krut

Zkouška ohybem za rotace
Při otáčení se mění napětí v povrchových vláknech zkušební tyče střídavě z napětí tahového na tlakové

3.3.2 ZKOUŠKY TECHNOLOGICKÉ

3.3.2.1 ZKOUŠKY TVÁRNOSTI ZA STUDENA

1.Zkouška lámavosti
Zkouška je vhodná pro plechy, tyče a těles z litých nebo tvářených polotovarů nejrůznějších průřezů
Zkouškou se zjistí způsobilost materiálu k deformaci
Ohyb tyče kolem trnu
Po do sáhnutí úhlu nesmí být trhliny, či zlomení

2. Zkouška pěchování
Pro posouzení vhodnosti materiálu do 30 mm pro nýty, šrouby, ..
Ověřuje se tvárnost (i dosažený stupeň zpevnění nebo křehkost po pěchování
Zkušební těleso je váleček, který má shodný průměr se zkoušeným předmětem a výšku rovnou dvojnásobku průměru
Zkušební těleso se zpevňuje až o 50 %
Na vzorku se nesmí objevit trhliny

3. Zkouška hloubení dle Erichsena
Ověřuje se vhodnost plechu do tloušťky 2 mm k ohýbání hlubokému tažení, lisování, lemování
Vtlačuje se kruhový průtažník o průměru 20 mm do plechu upnutého přidržovačem na průtažnici, dokud se na vytažené kulové části neobjeví trhlina
Příslušné prohnutí je měřítkem tažnosti materiálu
Důležitá je orientace trhliny a hladkost vytlačovaného kulového vrchlíku
Drsný a hrbolatý povrch = hrubá struktura = nevhodnost k hlubokému tažení

4. Zkouška drátů střídavým ohybem
Pro dráty do průměru 8 mm
Upnutý vzorek se střídavě ohýbá o 180°, frekvencí 60 ohybů za minutu
Měřítkem tvárnosti je počet ohybů do porušení

3.3.2.2 ZKOUŠKY TVÁRNOSTI ZA TEPLA

1. Zkouška děrováním a rozštěpením
Při teplotě 900 až 1000 °C do zkušebních tyčích 25x10 nebo 25x5 mm prorazí dvě díry o průměru 10 mm
Jeden konec se rozštěpí a oba konce se rozehnou
Po rozšíření druhé díry na průměr 15 mm a úplném ohnutí rozštěpených konců se nikde nesmí objevit trhliny

2. Zkouška rozkováním
Možno použít volné konce tyčí po zkoušce děrováním a rozštěpením
Konce se při kovací teplotě rozkovou nosem kladiva na dvojnásobnou (5 mm)/trojnásobnou(10 mm) šířku
Na hranách a plochách se nesmí objevit trhliny

3. Zkouška lámavosti za tepla
Zkušební tyč se při teplotách 800 až 1000 ohýbá o 180 °, dokud obě ramena na sebe nedolehnou
Zkouška může být „zpřísněna“ vrubem

4. Zkouška pěchováním za tepla
Pěchuje se kováním na třetinu původní délky
Po deformaci se nesmí objevit trhliny

5. Zkouška krutem za tepla
Dává obraz o chování materiálu při plastické deformaci převážně smykovým napětím
Zkušební tyč kruhového průřezu se kroutí dokud se neporuší
Měří se počet zkroucení a velikost kroutícího momentu
Výsledek zkoušky dovolí určit nejvhodnější podmínky k tváření

3.3.2.3 ZKOUŠKY KOROZE

1. Korozní zkoušky v přírodě (dlouhodobé)

Vzorky zkoušeného materiálu umisťujeme:
- přímo do provozních podmínek (materiál pro zařízení v chemickém průmyslu)
- do míst s nejnepříznivějšími podmínkami (námořní lodě, tropikalizační stanice)

Vzorky se ponořují celé nebo z části do kapalin:
- Říční voda
- Minerální voda
- Kaly

Vzorky lze zkoušet i v půdách

2. Korozní zkoušky v laboratoři (krátkodobé zkoušky)

Dávají přehled o odolnosti látek působících v kapalinách nebo v plynech

Zkoušky probíhají:
- Klidně stojící kapalině/plynu
- Proudící kapalině/plynu
- Při opakovaném ponoru

I v laboratoři lze připravit nepříznivé klimatické poměry v klimatizačních komorách

3.3.2.4 ZKOUŠKY ODOLNOSTI PLASTŮ

1. Chemická odolnost vůči kyselinám, zásadám

Dále chlorovodíkům, olejům, rozpouštědlům
Zkoušky se provádí za normálních i zvýšených teplot

Chemická odolnost záleží na složení polymeru

Zkoušky se provádí na mechanicky nezatížených vzorcích

Odolnost materiálu se posuzuje podle změn:
- Hmotnosti
- Rozměrů
- Tažnosti
- Rázové houževnatosti

2. Odolnost proti vodě (na vlhkost a nasákavost)

Plasty všeobecně dobře odolávají vodě a vlhkosti

U některých tzv. navlhavých plastů vnikají okolní molekuly vody difuzí do struktury polymeru -> zmenšují soudržnost mezi makromolekulami -> usnadňují jejich pohyblivost -> Snižuje se:
- Pevnost
- Elektrické izolační vlastnosti
- Mírně zvětšují rozměry plastového vzorku

Typickým příkladem navlhavého plastu je polyamid

Vysušením se vlhkost z plastu zpětnou difuzí odstraní -> Vratný proces
S rostoucí teplotou se navlhavost zvyšuje
Vroucí voda a pára způsobuje u NĚKTERÝCH polymerů nevratnou hydrolýzu -> plast křehne
Za běžných teplot voda ani vzdušná vlhkost nenarušuje u plastů odolnost proti korozi za napětí

3. Odolnost proti korozi za napětí

Koroze vzniká jestliže je plastový vzorek vystaven mechanickému napětí, ať vnějšímu nebo vnitřnímu pnutí a současně působí kapaliny nebo páry, tzv. tenzoaktivní prostředí -> charakteristické pro každý druh polymeru
Při korozi za napětí se difuzí tenzoaktivního prostředí do polymeru do polymeru vytváří na povrchu jemné trhlinky, které se materiálem šíří až nakonec vedou k křehkému lomu
Vyšší teploty a větší mechanické napětí proces urychluje

4. Odolnost proti klimatickým jevům

Současné a střídavé působení: vzdušného kyslíku, slunečního záření, vlhka, sucha, tepla, zimy ma po jisté době za následek rozrušování makromolekulárních řetězců -> křehnutí a lámavost
Stárnutí probíhá rychleji v tropech než v mírném podnebí
Zkoušky se provádí stejně jako u kovů (v přírodě nebo v klimatizačních komorách)

3.3.2.5 SPALOVACÍ ZKOUŠKA MALÝM PLAMENEM

Druh plastu	Plast	Zapálení	Tvar plamene	Hoření mimo plamen	Pach plynu po uhašení	Výsledek zkoušky po uhašení	Zvláštní vnější příznaky před zkouškou
Termoplast	Polyetylén (PE)	Lehce	Slabě planoucí modrým plamenem	Hoří dále, hořící odkapává, slabě čadí	Po uhašené voskové svíčce	Žádné rozkládání, povrch se lehce leskne	Povrch lze škrábat nehtem
	Polypropylen (PP)				Po uhašené voskové svíčce (intenzivnější)	Žádné rozkládání, povrch se lehce leskne	Povrch nelze škrábat nehtem
	Polyvinylchlorid (PVC)	Těžce	Světlý, čadivý	Mimo zhasíná	Velmi štiplavě po kyselině solné	Silné zuhelnatění
	Polystyrol (PS)	Lehce	Bledý plamen	Houževnatě hoří, dále kape a silně čadí	Slabě po lehkých plynech (hořce)	Silné zuhelnatění	Bílé zbarvení hrany lomu
	Styrol-butadien copolymer				Slabě po gumě	Žlutavé zabarvení	Velká pevnost v ohybu, hrany lomu se vtahují
	Akrylnitril-butadien Copolymer (ABS)				Slabě po skořici	Žlutavě hnědé zabarvení	Bílé zabarvení hrany
	Polyamid (PA)	Těžce	Modrý	Odkapává a ve vláknech hoří dál	Po pálené rohovině	Žlutavé bublinky s hnědým okrajem	Omyvatelný povrch, mléčně žlutá barva
	Polynetylmetakrylát (PMMA)	Lehce	Planoucí, vždy podle barvy slabě nebo silně čadící	Beze zbytků hoří praskavě dále	Po ovoci	Tvoří se žluté bublinky	Velmi křehký sklovitý
Reaktoplast	Fenolová pryskyřice (PF)	Těžce	Planoucí	Doutná	Štiplavě po fenolu/formálínu	Srší, lehké zuhelnatění	Drsný povrch, barva většinou hnědá, tmavě červená nebo černá
	Močovinová pryskyřice (VF)		Slabě žlutý	Doutná	Štiplavě, slabě po rybě	Oddělení vrstev, bílé hrany	Velmi tvrdý povrch, většinou světlého zbarvení
	Melaminová pryskyřice (NF)
	Polyesterová pryskyřice (UP)	Lehce	Světle žlutý	Hoří, silně čadí	Silně po styrolu	Zuhelnatění	Velmi křehká, vysoká tuhost, přírodní barva žlutá, průhledná
Elastomer	Polyuretan (PUR)	Těžce	Žlutě planoucí	Kape a pění	Štiplavě po isokyanátu	Bublinkovitý	Vlastnosti gumy, elasticky měkký až tvrdý
	Silikon (Si)	Velmi těžce	Doutná v plameni	Zhasíná s bílým kouřem	Neutrálně	Rozštěpený, slabě hnědý	Měkce elastický, omyvatelný povrch

3.3.2.6 ZKOUŠKY TEKUTOSTI

1. Zkouška tekutosti u kovů

Praktická zkouška tekutosti se dělá v zaformované spirálové drážce zkušební formy, tak že se kov (slitina) nalévá do formy tak dlouhou, až je vtok plný
Po vychladnutí se odlitek vyjme z formy a zjistí se kam, až kov v drážce zatekl (zaběhl)
Proměřením rozměrů odlitku a rozměrů modelu se zjistí smrštění

2. Zkoušky tekutosti u plastů

Důležité pro posouzení jak roztavený plast vyplní tvarovou dutinu ocelové formy působením vstřikovacího nebo lisovacího tlaku za dobu zhruba 2 až 5 s
U termoplastů se zkouší tekutost tak, že se tavenina při určité teplotě protlačuje definovaným tlakem zkušební hubicí a měří se objem taveniny protlačený za 10 minut -> Označuje se jako Objemový index toku MVR (Mass - Volumen - Rate) v cm3.10 min-1

V praxi se používá ocelové formy se spirálovou drážkou do níž se tlakem vstříkne tavenina a měří se kam až se forma naplní -> Dráha toku je tím delší:
- Čím je vyšší teplota taveniny a formy
- Vyšší vstřikovací tlak
- Větší průtočný průřez drážky ve formě

3.3.2.7 ZKOUŠKY SVAŘITELNOSTI

1. Ohybová návarová zkouška

Provádí se u plechů o tloušťce přes 25 mm
Na povrchu zkušebního tělesa se zhotoví drážka, do které se v jedné vrstvě navaří svarová housenka
Po vystydnutí se těleso ohýbá přes trn
Svar vyhovuje, ohne-li se o určitý úhel bez porušení

2. Zkouška lámavosti svarů

Zkušební tyč se ohýbá tak, aby se svar byl uprostřed tyče rozevíral

3. Nárazová návarová zkouška

Zjišťuje se křehnutí v tepelně ovlivněné oblasti základního materiálu těsně u svaru
Do tloušťky plechů 25 mm
V ose zkušební desky ve směru válcování se udělá návar po celé délce, z desky se zhotoví 3 tyče pro zkoušku vrubové houževnatosti s kořenem vrubu na hranici návaru
Materiál je vyhovující pokud neklesne vrubová houževnatost žádné z tyčí pod předepsanou hodnotu

3.3.2.9 ZKOUŠKY KOVATELNOSTI

• Zkouškou se zjišťuje kujnost oceli -> zpracovatelnost oceli za tepla
• Na předkované ocelové tyči provedeme zkoušku: děrovací, rozšiřovací, rozštěpení a rozkování
• Rozsah kujnosti je větší tím, čím je větší deformace bez vzniku trhlin -> na dobré kovatelné oceli NESMÍ po zkouškách vzniknout na hranách ani plochách ŽÁDNÉ trhlinky

3.3.2.8 ZKOUŠKY TRUBEK

Zkouška rozháněním

Za studena se trubka rozhání zatlačováním trnu
Poměrné zvětšení průměru je předepsáno
Po předepsané deformaci se nesmí objevit trhliny

Zkouška lemováním

Přesnější než zkouška rozháněním
Zjišťuje tvárnost materiálu při tvoření lemu předepsané šířky

Zkouška smáčknutím

Vzorky délky 50 mm se stlačují mezi rovnoběžnými deskami
a) Ocelové trubky: Na požadovanou vzdálenost (popř. dolehnutí stěn)
b) Neželezné trubky: Do dolehnutí podložku o určité tloušťce

V místě největšího ohybu nesmí dojít k trhlinám

3.3.2.10 ZKOUŠKY PROKALITELNOSTI

• Na čelo standardního válcového vzorku, který se v peci ohřeje na teplotu kalení, ochlazuje ve zvláštním přípravku proudem vody
• Rychlost ochlazování je největší na kaleném čele a se vzrůstající vzdáleností od čela se plynule zmenšuje
• Po zakalení se na povrchu vzorku vybrousí podélně ploška v hloubce 0,4 mm, na níž se zjišťuje tvrdost HV v postupně se zvětšujících vzdálenostech od kaleného čela
• Zjištěné hodnoty tvrdosti v jednotlivých bodech vyneseme do diagramu a jejich spojením dostaneme křivku prokalitelnosti -> lze z ní stanovit hloubku prokalitelnosti, tak že pro tvrdost odpovídající 50 % martenzitu pro daný obsah uhlíku odečteme příslušnou vzdálenost od čela
• S použitím diagramu stanovíme kritický průměr, který se ještě prokalí
• Vzhledem k povolenému rozmezí chemického složení u dané oceli podle materiálového listu určitá ocel bude prokalitelná v určitém rozmezí tzv. pásu prokalitelnosti
• U ocelí se zaručenou prokalitelností musí křivka prokalitelnosti každé tavby ležet uvnitř pásu prokalitelnosti
• Prokalitelnost lze také zjistit: že z dané oceli zakalíme válečky různého průměru, které napříč rozřízneme (např. tenkým brousicím kotoučem) a na jejich příčném průřezu zjišťujeme průběh tvrdosti

3.3.2.11 JISKROVÉ ZKOUŠKY

• Použití: Určení druhu neznámé oceli
• Při zkoušce se používá sady ocelových vzorků o známém chemickém složení
• Při zkoušce (provádí se na brusce) se postupuje tak, že se k brousicímu kotouči přitlačuje současně vzorek neznáme oceli a vzorek oceli ze sady
• Vzorky ze sady vyměňujeme tak dlouho až jsou jiskry obou ocelí stejné "stejné"

3.3.3 METALOGRAFICKÁ KONTROLA

• Provedení a vyhodnocení výbrusů nebo strukturních obrazců
• Kontrolní vzorky se brousí, leští a leptají, abychom vyrovnali drsnost povrchu z výroby -> Možno rozeznat vnitřní vady materiálu (struskové vměstky, oxidy, sulfidy, trhliny, okuje, plynové bubliny)
• Lze rozeznat i složení, druh a jakost složení např. (hranice a velikost zrn, součásti slitin, deformace krystalů tvářením, tvoření hrubých zrn, chyby v cementování)
• Je-li povrch leptán určitými kyselinami (leptací roztoky), jsou některé součásti struktury zbarveny nebo zdrsněny
• V místě dopadu světelného paprsku na leptanou plochu jsou pod mikroskopem na těchto vzorcích vidět rozdíly ve světlosti, protože vzniklé barvy nebo nerovnosti rozdílně odrážejí světlo
• Struktura se nakonec vyobrazí na monitoru, popř. lze zhotovit i snímky
• Pro vyhodnocení tohoto metalografického postupu poskytují rastrovací elektronové mikroskopy velmi ostré snímky povrchů vzorků až do 10 000x zvětšení

Elektronové mikroskopy

Pracují s paprsky elektronů
Mnohonásobně převyšují optické mikroskopy co se týče rozlišovací schopnosti a zvětšení, protože vlnová délka pohybujících se elektronů (negativní elektrické částečky) je značně menší než vlnová délka viditelného světla

Prozařovací elektronové mikroskopy
Paprsky elektronů pronikají přes velmi tenké preparované vzorky (tzv. výbrusy)
Vytvářejí zvětšená zobrazení (např. jednotlivých fází struktur)

Rastrovací elektronové mikroskopy
Paprsky elektronů (miliardtina metru)snímají povrch zkušebního vzorku po řádcích v jednom rastru (rovině)
Vykreslí zvětšené zobrazení povrchu zkušebního vzorku

3.3.4 ZKOUŠKY BEZ PORUŠENÍ MATERIÁLU

Při mechanických a technologických zkouškách vždy došlo k porušení materiálu -> nešlo je provádět na hotových výrobcích -> nutnost zkušebních vzorků

Ve strojírenství je nutno zkoušet hotové výrobky -> součásti s vnitřními vadami mohou být odstraněny z výrobního řetězce

Provádějí se:
V laboratoři
Přimo ve výrobě nebo montáži (např. při stavbě mostů)

Defektoskopické zkoušky
Umožňují zjišťovat skryté povrchové i vnitřní vady ->porušení celistvosti materiálu

Nejduležitější metody:

Prozařovací
Ultrazvukové
Magnetické a indukční
Kapilární

3.3.4.1 PROZAŘOVACÍ ZKOUŠKY

Rentgenové záření

Vzniká při prudkém zbrzdění rychle letících elektronů

Podle vlnové délky rozlišujeme:
Dlouhovlnné (o nízké energii -> měkké)
Krátkovlnné
Velmi krátkovlnné (o vysoké energii -> tvrdé)

Dlouhovlnné a krátkovlnné záření vzniká ve zvláštní elektronce: Rentgenka

Velmi krátkovlnné vzniká:
- Lineární urychlovač
- Kruhový urychlovač -> Betatron

Gama záření

Je vysíláno radioaktivními prvky při rozpadu jejich atomových jader
Používá se zejména umělých radioaktivních zářičů (radioizotopů) -> Izotopy jsou atomy prvků stejných chemických vlastností, ale rozdílných vlastností fyzikálních, které mají stejné protonové číslo, ale rozdílné nukleonové číslo (atomovou hmotnost)
Rentgenové a gama záření proniká materiálem, přičemž je zeslabováno v závislosti na tloušťce, hustotě, chemickém složení, vlnové délce ->Tvrdé záření je zeslabováno méně než záření měkké

Pro zjištění intenzity záření prošlého zkoušeným materiálem mají Radiografické metody největší uplatnění
- Je-li tloušťka materiálu zeslabena ve směru záření vadou o určité velikosti a vhodné orientaci, dopadne v průmětu vady na fotografický film záření o větší intenzitě než v ostatních částech -> - - Po vyvolání filmu je obraz vady tmavší než okolní film

Rentgenové záření se užívá u oceli do tloušťky asi 75 mm (u jiných kovů v poměru hustot)
Gama záření se užívá u oceli do tloušťky asi 140 mm (ve zvláštním případě až 200 mm)
Tvrdé záření z betatronu se užívá u oceli až do tloušťky 350 mm
Největší užití: Kontrola tavných tupých svarů a odlitků

Kromě snímkování jednotlivých součástí se v sériové výrobě užívá panoramatické snímkování
- Výrobky s přiloženými filmy jsou umístěny v kruhu kolem zářiče a prozáří se všechny najednou

Na pracovištích kde se používá RTG či gama záření je NUTNO dodržovat BEZPEČNOSTNÍ PŘEDPISY !

3.3.4.2 ZKOUŠKA ULTRAZVUKEM

Při zkouškách se používá příčných a podélných ultrazvukových vln o frekvenci 1 až 10 MHz

Ultrazvukové vlny lze vybudit:
Piezoelektrickými destičkami
Elektrostrikčními destičkami

Kovy prochází s malými ztrátami

Dopadá-li svazek podélných ultrazvukových vln na rozhraní dvou prostředí nastává odraz, popř lom ultrazvukových vln
- Rozhraní kov - vzduch: Téměř stoprocentní odraz
- K zajištění průchodu ultrazvukových vln mezi měničem (ultrazvukovou sondou) a materiálem je nutné použít vhodnou přechodovou látku (voda, olej,vazelína), aby se odstranila vzduchová vrstva -> pro vytvoření dokonalé akustické vazby

Důležitý doplněk prozařovacích metod, zejména při kontrole svarů a odlitků
Lze použít i pro měření tloušťky materiálu v případech, kde je přístupný jen jeden povrch zkoušeného předmětu (např. při měření tlouštěk stěn trubek a tlakových nádob)

1. Průchodová metoda

Základem je měření hodnoty energie ultrazvuku, která projde zkoušeným předmětem
Používají se dvě ultrazvukové sondy (vysílač, přijímač)- umisťují se souose na protilehlých stěnách zkoušeného materiálu
Je-li v materiálu vada, na jejíž ploše se odrážejí vlny, tvoří se za vadou stín do přijímače přichází menší energie
Vada se zjišťuje porovnáním hodnot přijaté materiálem neporušeným a vadným

Použití: Zkoušení materiálů menších tlouštěk, např. tenkých plechů, plátované materiály, ložiskové pánve

Nevýhoda: Materiál musí být přístupný z obou stran (sondy se MUSÍ nastavit souose - proti sobě z obou stran)

Lze použít měniče se spojitým i impulsovým ultrazvukovým svazkem -> Pro indikaci
- Spojitý svazek: Ručičkové přístroje (např. mikroampérmetr)
- Impulsové svazek: Obrazovky

2. Odrazová metoda

Nejvíce se používá
Do kontrolovaného předmětu se vysílají krátké ultrazvukové impulsy, které se odrážejí od povrchu předmětu a jeho vnitřních vad
Po odrazu v materiálu se ultrazvukové vlny vrátí buď na tentýž nebo na druhý měnič (jednosondový nebo dvousondový provoz), který pracuje jako přijímač
Časový průběh se zobrazuje na obrazovce
V okamžiku vyslání impulsu se na obrazovce ukáže počáteční impuls
Za dobu odpovídající dvojnásobné vzdálenosti od sondy se na obrazovce objeví poruchový a koncový impuls, který je odražený od protilehlé strany zkoušeného materiálu
Vzdálenost mezi počátečním a koncovým impulsem je úměrná tloušťce zkoušeného předmětu a vzdálenosti mezi počátečním a poruchovým echem jsou úměrné hloubce vady
Metoda je velice citlivá -> dobře se reprodukují výsledky

Výhoda: Stačí když je přístupná jedna strana

Použití: Na materiály tlustší než 10 mm

3. Rezonanční metoda

Do zkoušeného materiálu se vysílají ultrazvukové vlny, jejichž frekvence se mění

Když se tloušťka předmětu rovná celistvému násobku poloviční délky vlny vysílaného ultrazvuku, vznikne v předmětu stojaté vlnění
- Vysílač dodává minimální energii do kontrolovaného předmětu, který při stojaté vlně dostane do vlastní rezonance buď na základní nebo vyšší harmonické frekvenci

Použití:
Pro měření tlouštěk stěn od 0,1 do 100 mm
Zjišťování některých vhodně umístěných vad, které jsou rovnoběžné s povrchem (např. u zdvojených plechů)

Pro měření stačí přístupnost jedné strany

4. Metoda zviditelnění vnitřních vad

Ultrazvukové vlnění se vysílá do zkoušeného předmětu spojitě
Princip záleží v průchodu ultrazvuku materiálem a ultrazvukovou optikou, která vytváří podle zákonů geometrické optiky obraz eventuální poruchy na přijímači, který je vlastně měničem obrazu, protože mění ultrazvukový obraz ve viditelný

Umožňuje: Zjistit přítomnost vady, ale poznat i její tvar a někdy i druh

Použití: Kontrola vnitřních vad velkých výkovků, vývalků a velkých tlustostěnných odlitků z oceli

Progresivní metoda, uplatňuje se při zkouškách strojních součástí v provozu

Výhody:
Pohotovost
Nízké náklady
Značné možnosti mechanizace a automatizace v sériové výrobě

3.3.4.3 ZKOUŠKA MAGNETOINDUKTIVNÍ

Někdy se nazývá Elektromagnetická polévací zkouška
Nejpoužívanější ke zjišťování skrytých povrchových vad feromagnetických materiálů
K indikaci se využívá změna magnetického toku vyvolané vadami ve zkoušeném materiálu, který je za tímto účelem zmagnetován -> Vady podstatně zvyšují magnetický odpor -> v místě vady dojde ke zhuštění a zakřivení siločar
Část siločar v místě vady vystupuje na povrch a tím vzniklý magnetický tok vytvoří na obvodu vady magnetické póly
Největší rozptyl magnetického toku je u vad vystupujících na povrch -> se vzdáleností od vady od povrchu rychle klesá

K indikaci rozptýleného toku se používá:
a) Suchý feromagnetický prášek
Barva je důležitá pro rozeznatelnost indikovaných vad (obvykle černá až tmavě šedá)
Zavádí se používání fluorescenčního feromagnetického prášku -> pod ultrafialovým světlem výrazně indikuje obraz vady -> význam u předmětů s tmavým povrchem
b) Detekční kapalina (řídký olej v němž je feromagnetický prášek rozptýlen)

Na obvodu vady (místa vystupující rozptylového toku) se feromagnetické částečky zachytí -> vada je výrazně ohraničená

Pro dokonalou kontroluje se MUSÍ kontrolovaný materiál zmagnetovat ve dvou na sebe kolmých směrech -> provádí se na přístrojích umožňující magnetizaci mezi póly
Podélná magnetizace: Zjistí příčné vady
Příčná magnetizace: Zjistí podélné vady

Po zkoušce musíme odmagnetizovat

3.3.4.4 KAPILÁRNÍ ZKOUŠKY

Použití: Ke zviditelnění vnitřních vad, převážně nemagnetických materiálů

Zkouška využívá působení kapilárních sil, které umožňují vniknutí vhodných indikačních kapalin do vad

Na zkoušený povrch se nanese vhodná detekční látka (prášek nebo rychle schnoucí suspenze), která nasává indikační látku ze štěrbiny a změnou barvy zviditelňuje povrchovou vadu

Postup:

Pro ostré zobrazení se musí zkoušený materiál pozorovat ve tmě pod ultrafialovým světlem (nutno použít fluorescenční barvu)