Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal...
Transcript of Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal...
![Page 1: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/1.jpg)
Bylo selhání materiálu příčinou potopení Titaniku?
Tomáš Harnoch , Michal Talík
15. 12.2010, Praha, Česká Republika
TS Plzeň a.s.Katedra materiálů
Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrskáČeské vysoké učení technické v Praze
![Page 2: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/2.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
2/43
Úvod
Program:
Přehled kondenzované teorie:
Materiál a jeho struktura
Zkoušení materiálu
Metalografie
Význam lomové mechaniky
Smysl fraktografické analýzy
Jak to bylo s tím Titanikem?
Praktická část:
Vyhledání materiálu v normě
Pozorování mikrostruktury
Provedení Charpyho zkoušky
Prohlídka lomových ploch
Vyhodnocení:
Vyhodnocení zkoušky
Diskuze výsledků
Publikace
Příprava prezentace
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 3: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/3.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
3/43
Úvod
Katedra materiál ů, FJFI, ČVUT v Praze
Hlavní disciplíny :Aplikovaná mechanika
Počítačová mechanika
Elastomechanika a teorie plasticity
Lomová mechanika
Fyzika kovů
Fyzikální metalurgie
Studium pevných látek v mikroobjemu
Aplikovaná statistika
Experimentální metody
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 4: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/4.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
4/43
Úvod
Kovy Keramika Polymery
Organické látky Kompozity Nanomateriály
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 5: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/5.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
5/43
Materiál a jeho strukturaLátky amorfní (skla, pryskyřice, ...)
Látky krystalické
monokrystaly (minerály, výroba čipů, elektronika, ...)
polykrystaly (konstrukční materiály, ...)
lokalita Naica, Mexiko Krystaly sádrovce, délka až 10 m, tloušťka až 2 m
počítačový model polykrystalu
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 6: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/6.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
6/43
Materiál a jeho struktura
- Ideální krystal – „každý bod má stejné a stejně orientované okolí“
- pouze myšlenkový model (každý krystal má alespoň stěny)
- Poruchy v krystalech
- 1D – bodové (vakance, intersticiály, substituce, ...)
- 2D – plošné (dislokace, stěny krystalů, ...)
- 3D – objemové (dutiny, póry, trhliny, vměstky, nečistoty, ...)
vakance intersticiál
substitu čníatom
intersticiál téhož druhu
hranová dislokace šroubová dislokace
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 7: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/7.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
7/43
Materiál a jeho strukturaWilliam Hanry Bragg (1862 – 1942)
William Lawrence Bragg (1890 – 1971)
Nobelova cena za fyziku (1915) za studium struktur krystalů pomocí difrakce RTG záření
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
přístroj na výrobu bublinových vrstev
Fyzikální analogie – bublinový model struktury krystalu (1947)
„dokonalá krystalová vrstva bublin“
Michal Talík 15.12.2010
![Page 8: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/8.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
8/43
Materiál a jeho struktura
„příměsový atom“
„hranice zrn“
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
„mikrostruktura - zrna“
„vakance“
Michal Talík 15.12.2010
![Page 9: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/9.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
9/43
Materiál a jeho strukturaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
„hranová dislokace“
Michal Talík 15.12.2010
![Page 10: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/10.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
10/43
Materiál a jeho struktura
počítačová vizualizace povrchu materiálu získaná pomocí mikroskopie atomové síly
transmisní elektronová mikroskopie s atomárním rozlišením
precipitace ve slitině Al–1.54 at.% Cu
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 11: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/11.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
11/43
Materiál a jeho struktura
- Chemický prvek (např. Au, Fe)
- Chemická látka – sloučenina (např. H20, NaCl, Al2O3, Fe2O3)
atom železa
atom uhlíku
rozpouštění uhlíku v železe rozpouštění vodíku v palladiu
- Tuhý roztok – slitina (např. ocel, dural)
molekula vody
Pd
H
H2
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 12: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/12.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
12/43
Materiál a jeho struktura
Fázové diagramy
Diagram Fe-CH20 + NaClFázový diagram vody
Fázesoubor všech oblastí látky ohraničených výrazným rozhraním, které mají všech svých částech stejnéchemické složení a stejné fyzikální vlastnosti
led
pára
kapalnávoda
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 13: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/13.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
13/43
Materiál a jeho struktura
Materiály téhož složení mohou mít různou strukturu, tedy i různé vlastnosti
Mikrostruktura materiálu je dána podmínkami a technologií výroby
Mikrostruktura popisuje tvar a velikost zrn různých fází, jejich orientaci a zastoupení
příklad: ocel je „chameleón“ – různé složení + strukturní složky = různé vlastnosti
Úvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 14: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/16.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
16/43
Materiál a jeho strukturaÚvod Materiál Modelování Zkoušení Metalografie LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Příklady technologií používaných při zpracování kovů - kování
Michal Talík 15.12.2010
![Page 17: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/17.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
17/43
Materiál a jeho strukturaÚvod Materiál Modelování Zkoušení Metalografie LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Příklady technologií používaných při zpracování kovů – válcování a odlévání
Forma
Odlitek
Roztavený kov
Michal Talík 15.12.2010
![Page 18: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/18.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
18/43
Materiál a jeho strukturaÚvod Materiál Modelování Zkoušení Metalografie LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Příklady technologií používaných při zpracování kovů – sváření, obrábění
Michal Talík 15.12.2010
![Page 19: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/19.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
19/43
Materiál a jeho strukturaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 20: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/20.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
20/43
MetalografieÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Michal Talík 15.12.2010
![Page 21: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/21.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
21/43
MetalografieÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
Optickámikroskopie:
Řádkovacíelektronová
mikroskopie:
Michal Talík 15.12.2010
![Page 22: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/22.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
22/43
Zkou šen í materiál ů – Tahov á zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
σ = F / S0 ε = ∆L / L0
Michal Talík 15.12.2010
![Page 23: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/23.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
23/43
Zkou šen í materiál ů – Tahov á zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
σ = F / S0 ε = ∆L / L0Jednoduchý příklad:
mějme ocelový hřebík
Mez kluzu: Rp0,2 = 250 MPa
Mez pevnosti: Rm = 300 MPa
Průměr d = 2 mm
Maximální jednoosé zatížení do trvalé deformace
F = Rp0,2 S0 = Rp0,2 π r2 = 250 000 000 x 3,14 x 0,0012 = 785 N ~ 80 kg
Maximální jednoosé zatížení do přetržení
F = Rm S0 = Rm π r2 = 300 000 000 x 3.14 x 0,0012 = 942 N ~ 96 kg
Ve skutečnosti je třeba uvažovat faktor bezpečnosti, příčinou je mnoho faktorů:
rozptyl hodnot mech. vlastností, defekty, vruby, koroze …
Michal Talík 15.12.2010
![Page 24: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/24.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
24/43
Zkou šen í materiál ů – Charpyho zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
Klasická tahová zkouška je kvazistatická.
Charpyho zkouška umožňuje zkoušení vzorků s vrubem při tzv. rázovém zatížení (vyšší rychlost deformace), což lépe odpovídá některým typůnamáhání (např. crash-test, náraz ledovce, ...).
Chování materiálu v konstrukci může být výrazně ovlivněno přítomností technologických prvků (vruby, svary, nýty...) či defektů struktury
(nehomogenita, trhliny, ...).
Michal Talík 15.12.2010
![Page 25: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/25.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
25/43
Zkou šen í materiál ů – Charpyho zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
Teplota [°C]
Nár
azov
ápr
áce
[J]
Pře
chod
ová
tepl
ota
Křehkéchování
Houževnatéchování
Přechodové chování – typické pro některé typy ocelí
Michal Talík 15.12.2010
![Page 26: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/26.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
26/43
Zkou šen í materiál ů – Charpyho zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
0
20
40
60
80
100
120
-200 -175 -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25Teplota [°C]
KC
V [J
.cm
-2]
Docol 1200 M MP 1200 BTR 165
KCV = a + b . tanh[c . (T - d)]
Přechodová křivka vybraných vysokopevnostních ocelí
Michal Talík 15.12.2010
![Page 27: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/27.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
27/43
Zkou šen í materiál ů – Charpyho zkou škaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodno cení
-190°C -155°C -145°C -100°C -65°C 20°C
Změna v mechanismu porušování vede k rozdílnému vzhledu lomové plochy.
Michal Talík 15.12.2010
![Page 28: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/28.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
Lomov á mechanikaÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
28/43
U řady konstrukčních prvků není možno se zcela vyvarovat výskytu trhlin či jiných ostrých defektů – např. tlaková nádoba jaderného reaktoru, křídlo letounu,...
Tyto defekty není možno postihnout pomocí klasické konstrukční filosofie. Např. trhlina je velmi účinným koncentrátorem napětí. V okolí jejího čela dochází k výrazným změnám pole napětí a deformací.
Lomová mechanika se uplatňuje při výběru optimálního materiálu, dimenzováníkonstrukcí v nichž mohou být přítomny trhliny, posuzování bezpečnosti provozu různých zařízení, odhadu jejich životnosti, plánování harmonogramu prohlídek a oprav a pod.
Příklady výskytu lomů:
• Lomy při jednorázovém přetížení konstrukce
• Únavové lomy při cyklickém namáhání
• Lomy v důsledku přítomnosti defektů
• Lomy v důsledku korozního napadení
• Lomy v důsledku přechodového chování
Michal Talík 15.12.2010
![Page 29: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/31.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
Lomov á mechanika a fraktografieÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
31/43
Michal Talík 15.12.2010
![Page 32: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/32.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
Lomov á mechanika a fraktografieÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktografie Titanik Experiment Vyhodnocení
32/43
Michal Talík 15.12.2010
![Page 33: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/33.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
33/43
Michal Talík 15.12.2010
![Page 34: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/34.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
34/43
Sesterské lodi:
RMS Olympic – více než 500 plaveb mezi NewYorkem a Southamptonem. Během první světovéválky převážela vojáky z USA na evropské bojiště. Potopila útočící německou ponorku U-103. V roce 1919 přestavěna na dieselový pohon. 15. 5. 1934 potopila neútočící majákovou loď Nantucket. Sloužila do roku 1935.
RMS Titanic – 15. 4. 1912 se potopila při panensképlavbě ve 2:20 ráno jižně od New Foundlandu.
RMS Britannic – po zkáze Titaniku zesílena konstrukce, během první světové války přestavěna na nemocniční loď. Potopila se po střetu s minou 21. 11. 1916 v Egejském moři.
Michal Talík 15.12.2010
![Page 35: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/35.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
35/43
Náklady: 7 500 000 USDDélka: 269,02 mŠířka: 28,25 mVáha: 46 328 tunVýtlak: 52 310 tunKapacita: 2559 cestujících, 903 posádkaKapacita záchranných člunů: 1178 osob!!!Vodotěsných přepážek: 16 „s přelivem“!!!
Max. rychlost: 24 – 25 uzlů (44,4 až 46,3 km/h)Pohon: 2 čtyřválcové parní stroje,
1 nízkotlaká parní nereverzibilní turbínaVýkon: 51 000 koňských sil (odhad)Kotlů: 29Topenišť: 159Spotřeba: 650 tun uhlí/den ručně přikládaných
Michal Talík 15.12.2010
![Page 36: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/36.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
36/43
14. 4. 1912 ve 23:40 po 4 dnech plavby ve 23:40narazil do ledovce s hmotností 3 až 6-krát větší, nežhmotnost samotné lodi.Za cca 10 vteřin rozpáral bok lodi v délce cca 100 m. Zatopeno bylo 6 ze 16 oddělení trupu.Během potápění přídě došlo k přelévání vody do nepoškozených oddílů trupu a k selhání nýtů.Celková plocha trhlin byla pouze 1,171 m2 (odhad).Za 2 hodiny 40 minut se nepotopitelná loď potopila.Teplota vody: cca -2 °C.Počet mrtvých: 1513.
Michal Talík 15.12.2010
![Page 37: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/37.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
37/43
Vrak objeven 1. 9. 1985 v hloubce 3700 m. Trup se rozpadl na dvě části.Obě části objeveny ve vzdálenosti 600 m od sebe.Mezi nimi pole trosek (kusy trupu, vytržené nýty, příbory, porcelán, vybavení kabin…)Vrstva bahna až 10 metrů - není možné vidět trhliny.Dochovaly se pouze trvanlivé kovové a keramicképředměty,výjimečně organické materiály (boty, kufry,vaky na poštu…)
Michal Talík 15.12.2010
![Page 38: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/38.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
38/43
Z trosek Titaniku byly vyzvednuty vzorky oceli.
C Mn P S Si Cu O N Mn:S
Titanik 0,21 0,47 0,045 0,069 0,017 0,024 0,013 0,0035 6,8:1
ASTM A36 0,20 0,55 0,012 0,037 0,007 0,01 0,079 0,0032 14,9:1
Srovnání chemického složení (v hm. %) oceli plátování z Titaniku a modernější oceli.
Metalografie oceli z Titaniku: zrna feritu a kolonie perlitu, částice MnS, patrné uspořádání zrn díky válcování
Michal Talík 15.12.2010
![Page 39: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/39.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
39/43
Pláty oceli z Titaniku:Původní tloušťka 1,875 cm resp. 1,25 cmKoroze v mořské vodě – zmenšení tloušťky
Tahová zkouška:průměr tyče 0,625 cmměřená délka: 2,5 cm
Ocel odebraná z vraku Titaniku
Mez kluzu 193,1 MPa
Mez pevnosti 417,1 MPa
Poměrné prodloužení 29 %
Příčná kontrakce průřezu 57,1 %
Michal Talík 15.12.2010
![Page 40: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/40.jpg)
Michal Talík 15.12.2010
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
40/43
Vrubová houževnatost vzorků odebraných z Titaniku závisela na orientaci vůči směru válcování plechu. U podélně orientovaných vzorků (L) byla výrazněvyšší, než u příčně orientovaných (T).U všech zkoušených souborů bylo pozorovánopřechodové chování.Přechodová teplota oceli z Titaniku byla 32°C (L)resp. 56°C (T).Modernější typ oceli A36 měl přechodovou teplotu – 27 °C.Je zřejmé, že v Titaniku použitý typ oceli nebylvhodný pro provoz za snížených teplot (v okamžikusrážky byla teplota okolní vody cca -2 °C).Naměřenému poklesu vrubové houževnatostiodpovídala změna vzhledu lomových plochzkoušených vzorků.
Směr válcování
Charpyho zkouška:
![Page 41: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/41.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
41/43
Závěr:Konstrukce trupu neodolala nárazu vinou zkřehnutí materiálu plátování.Tento typ lomu ocelí s přechodovým chováním je typický pokud je dostatečně nízká teplota, vysoká rychlost deformace a v oceli je velkýobsah příměsí snižujících vrubovou houževnatost.Všechny tyto tři předpoklady byly v případě potopení Titaniku splněny.Během nárazu patrně došlo jak k šíření trhlin v plátování, tak k selhánínýtů, čímž došlo ke zvětšení trhlin v plášti.
Počet obětí mohl být menší, pokud by nedošlo k odstranění druhé řadyzáchranných člunů kvůli estetičtějšímu vzhledu lodi.Přes poměrně pokročilou technologii stavby lodi byl použit nevhodný materiál pro její stavbu.
Michal Talík 15.12.2010
![Page 42: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/42.jpg)
Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007
TitanikÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
42/43
Důsledky katastrofy:
Vládami USA a Británie byla přijata závazná bezpečnostní opatření, aby se do budoucna
zabránilo podobné katastrofě.
Došlo k úpravám konstrukcí některých v té době stavěných či již provozovaných lodí
(byly zvýšeny přepážky mezi vodotěsnými odděleními, zesílena konstrukce, zdvojen
plášť, ...).
Byla přijata opatření v pravidlech námořního provozu (zvýšení kapacity záchranných
člunů tak, aby odpovídal počtu lidí na palubě; zvýšení počtu jeřábů na spouštění
záchranných člunů; vybavení záchranných člunů vesly, kompasem, signálními prostředky
či jídlem a vodou; povinnost vybavení bezdrátovým spojením, u velkých lodí povinnost
motorového pohonu u alespoň dvou záchranných člunů; …).
Michal Talík 15.12.2010
![Page 43: Bylo selhání materiálu p inou potopení Titaniku?Řádkovací elektronová mikroskopie: Michal Talík 15.12.2010 Radek Mušálek Fyztyd 2007 18. – 19. června 2007 22/43 Zkoušen](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062416/61218eb1c5333326ae4d985e/html5/thumbnails/43.jpg)
OdkazyÚvod Materiál Metalografie Zkoušení LLM Fraktog rafie Titanik Experiment Vyhodnocení
43/43
Fyzikální týden na Jaderce – www. fyztyd.fjfi.cvut.cz
www.google.com
www.matter.org.uk
www.tescan.org
www.steeluniversity.com
http://www.encyclopedia-titanica.org/
http://www.gmh.de/englisch/s868.html
http://www.gmh.de/englisch/s871.html
http://www.titanicworld.cz/
http://www.writing.eng.vt.edu/uer/bassett.html
http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9801/Felkins-9801.html
Feynman et al.: Feynmanovy přednášky z fyziky, Fragment 2001.
Michal Talík 15.12.2010