Hodnocení materiálových vlastností vzorků plechů z dolních pásnic silničních a železničních mostů ČR

Všechny hodnocené dolní pásnice měly být vyrobeny z oceli 15 127 (ATMOFIX B). V tomto článku jsou shrnuty výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů dodaných vzorků a výsledky hodnocení meze kluzu (R_e) a meze pevnosti (R_m) z výsledků penetračních testů.

KONTROLNÍ CHEMICKÝ ROZBOR MATERIÁLŮ DODANÝCH VZORKŮ
V tab. I je uveden předpis pro chemické složení oceli AMFOFIX B [1] a výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů vzorků označených 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10 a 11. Kontrolní chemický rozbor byl proveden v Chemické laboratoři společnosti, Zkušební laboratoři č. 1300.2, akreditované ČIA.

Oceli ATMOFIX B odpovídají chemickým složením pouze vzorky materiálů č. 1, 4, 8, 9 a 10. Vzorky oceli 3, 6, 7, 11 odpovídají chemickým složením oceli ATMOXIX A. Vzorky č. 2 a č. 6 obsahují významně vyšší obsah Cu, který neodpovídá ani oceli ATMOFIX A ani oceli ATMOFIX B. Kontrolní chemické složení vzorku č. 2 však odpovídá spíše oceli ATMOFIX A, kontrolní chemické složení vzorku 6 pak odpovídá spíše oceli ATMOFIX B.

STANOVENÍ R_e A R_m Z VÝSLEDKŮ PENETRAČNÍCH TESTŮ PŘI LABORATORNÍ TEPLOTĚ
Až na vzorek č. 11 byly rozměry vzorků odebraných z dolních pásnic tak malé, že nebylo možno stanovit meze kluzu a meze pevnosti materiálů na základě výsledků tahových zkoušek provedených na standardizovaných zkušebních tělesech. Meze pevnosti a meze kluzu materiálů byly proto u všech vzorků stanoveny na základě výsledků penetračních testů.

Princip penetračního testu a postup pro stanovení meze kluzu a meze pevnosti na základě výsledků penetračních testů jsou podrobně popsány v [2, 3, 4]. Materiál pro výrobu zkušebních těles pro penetrační testy (disky o Ø 8 mm a tloušťce 0,5 mm) byl odebrán z podpovrchové vrstvy jednotlivých plechů tak, aby byl simulován odběr zkušebního materiálu pomocí odběrového zařízení SSam^TM-2 [2]. Pro každý materiál byly meze kluzu a meze pevnosti stanoveny z korelačních závislostí na základě výsledků tří penetračních testů.

Pro porovnání byla u každého materiálu na jednom náhodně zvoleném vzorku po penetračním testu změřena tvrdost HV10 a z tabulek pro převod tvrdosti na mez pevnosti [5] odečtena mez pevnosti. Meze kluzu a meze pevnosti stanovené na základě výsledků penetračních testů jsou uvedeny v tab. II.

Tab. I – Předpis pro chemické složení oceli ATMOFIX B a výsledky kontrolního chemického rozboru materiálů sledovaných vzorků [vah. %]

Tab. II – Meze pevnosti a meze kluzu stanovené z výsledků penetračních testů

Tab. III – Porovnání mezí pevnosti stanovených z měření tvrdosti a z výsledků penetračních testů

V tab. III jsou pak porovnány meze pevnosti stanovené z výsledků penetračních testů a z měření tvrdosti HV10. Z výsledků uvedených v tab. III je zřejmá velmi dobrá shoda mezi pevnostmi stanovenými z měření tvrdosti a z výsledků penetračních testů. Velikost vzorku č. 11 umožnila stanovit mechanické vlastnosti nejen na základě výsledků penetračních testů, ale umožnila stanovit mez kluzu, mez pevnosti, tažnost a kontrakci zkouškou tahem na standardizovaném zkušebním tělese o Ø 6 mm a déle stanovit vrubovou houževnatost na zkušebním tělese Charpy s V vrubem při teplotě –20 °C. Výsledky získané na standardizované zkušební tyči jsou ve velmi dobré shodě s výsledky získanými z penetračních testů.

ZÁVĚR
Z provedených hodnocení materiálových vlastností vyplynuly následující závěry:

1. Oceli ATMOFIX B odpovídají chemickým složením pouze vzorky materiálů č. 1, 4, 8, 9 a 10. Vzorky oceli 3, 6, 7, 11 odpovídají chemickým složením oceli ATMOFIX A. Vzorky č. 2 a č. 6 obsahují významně vyšší obsah Cu, který neodpovídá ani oceli ATMOFIX  A ani oceli ATMOFIX B. Kontrolní chemické složení vzorku č. 2však odpovídá spíše oceli ATMOFIX A, kontrolní chemické složení vzorku 6 pak odpovídá spíše oceli ATMOFIX B.
2. Ocel ATMOFIX A byla použita pro výrobu pásnic o tloušťce menší než 12 mm.
3. Meze kluzu i meze pevnosti materiálů posuzovaných vzorků vyhovují požadavkům na mechanické charakteristiky ocelí ATMOFIX A a ATMOFIX B uvedené v tab. 5 práce [1].
4. U vzorku č. 11 byly materiálové vlastnosti stanoveny jak pomocí standardizovaných zkušebních těles, tak na základě výsledků penetračních testů. Výsledky získané oběma metodami se liší nevýznamně.

LITERATURA:
[1] POŠVÁŘOVÁ, M.: Technické podmínky TP 197 Mosty a konstrukce pozemních komunikací z patinujících ocelí, 1. díl: monografie. MOTT MACDONALD Praha, spol. s r. o., 2008, počet stran 106.
[2] Small Punch Test Method for Metallic Materials. CWA (CEN Workshop Agreement) 15627:2007 D/E/F, December 2007.
[3] MATOCHA, K.- FILIP, M.: Příklady použití penetračních testů pro hodnocení mechanických vlastností ocelových konstrukcí. In: Sborník X. konference Ocelové konstrukce 2008, s. 7, Karlova Studánka 2008, ISBN: 978-80-86604-37-4.
[4] MATOCHA, K.- PURMENSKÝ, J.: The Evaluation of Materials Properties of in-Service Components by Small Punch Tests. Journal of KONES Powertrain and transport, Vol. 16, No. 4, p. 315, ISSN 1231-4005. [5] ISO/CD 18265 Metallic materials – Conversion of hardness values, 2000-02-18.

Autoři

• Doc. Ing. Matocha Karel CSc.
• Ing. Pošvářová Miloslava Ph.D.