Laboratorium z wytrzymałości materiałów
Kierunek: MiBM	Temat i numer ćwiczenia: 3. Pomiar twardości sposobem Brinella, Vickersa i Poldi
Wydział: BMiZ
Rok: II
Semestr: IV
Grupa: M3
Weronika Moniuszko
Piotr Przybył
Tomasz Izydorczyk
Mariusz Naraziński
Michał Dymek
Data wykonania ćwiczenia:	Data oddania sprawozdania:
15.03.2012r.	22.03.2012r.

1. Pomiary twardości:

1. sposobem Brinella

Ćwiczenie polegało na zbadaniu twardości stalowego krążka o średnicy D = 5 mm. Na podstawie materiału został wybrany właściwy współczynnik obciążenia - K = 30 kG/mm².

Odpowiedni dobór średnicy kulki oraz obciążenia jest zależny od danego materiału i zakresu twardości. Znając współczynnik obciążenia K można łatwo obliczyć siłę obciążenia F korzystając ze wzoru:

przy czym:

F - [N] - siła obciążenia zależna od twardości HB

K - [kG/mm²] - współczynnik obciążenia (wg aktualnej normy PN-EN ISO 6506-1, przyjmuje wartości 30; 15; 10; 5; 2,5 bądź 1)

D - [mm] - średnica kulki wciskanej w próbkę, materiał

Dodatkowo, warto zaznaczyć, że istnieje potrzeba zachodzenia zależności, tak aby średnica odcisku spełniała poniższy warunek:

przy czym:

d - [mm] - średnica odcisku

Poniżej znajduje się tabela, która przedstawia zależność średnicy kulki D oraz współczynnika obciążenia K od siły obciążenia F:

Współczynnik obciążenia K [kG/mm^2]	Średnica kulki D [mm]
		10	5	2,5	1
		Siła obciążająca F [N]
30	29420	7355	1839	294,2
15*	14710	-	-	-
10	9807	2452	612,9	98,07
5	4903	1226	306,5	49,03
2,5	2452	612,9	153,2	24,52
1	980,7	245,2	61,29	9,807
*współczynnik K = 15 może być zastosowany jedynie do kulki o średnicy D = 10 mm.

Wyniki, które zostały odczytane ze specjalnej aparatury oraz zamieszczone w poniższym protokole pomiaru twardości można też obliczyć ze wzoru na twardość Brinella HB:

przy czym:

F - [N] - siła obciążająca

D - [mm] - średnica kulki wciskanej w próbkę, materiał

d - [mm] - średnica odcisku

Protokół pomiaru twardości sposobem Brinella wg PN-EN ISO 6506-1:2002

Typ twardościomierza : BZ

Temperatura otoczenia [°C] : 23,3

Średnica kulki [mm] : 5

Siła obciążająca [ N ] : 7355

Czas działania obciążenia [ s ] : 15

Pomiar			1	2
Średnica 1	d1	mm	2,256	2,270
Średnica 2	d2	mm	2,255	2,280
Średnica odcisku	d	mm	2,256	2,275
Twardość Brinella	HBW 5/750		177,7	174,5
Średnia twardość Brinella	HBW 5/750		176

2. sposobem Vickersa

Badaniu twardości został poddany uchwyt noża tokarskiego.

Protokół pomiaru twardości sposobem Vickersa wg PN-EN ISO 6507-1:1999

Typ twardościomierza : HPO250

Temperatura otoczenia [ °C] : 23,0

Siła obciążająca [ N ] : 294,2

Czas działania obciążenia [ s ] : 15

Pomiar			1	2
Przekątna 1	d1	mm	0,278	0,275
Przekątna 2	d2	mm	0,292	0,269
Średnia przekątna odcisku	d	mm	0,285	0,272
Twardość Vickersa	HV 30		685	752
Średnia twardość Vickersa	HV 30		719

3. sposobem Poldi

W przypadku metody Poldi badaną próbką był ten sam krążek, który został użyty w przypadku metody Brinella.

Protokół pomiaru twardości sposobem Poldi

Typ twardościomierza : przyrząd, młot Poldi

Twardość pręta wzorcowego [ HB ] : 136

Temperatura otoczenia [ °C] : 23,0

Pomiar			1	2
Średnica 1 na próbce	d1	mm	2,7	2,7
Średnica 2 na próbce	d2	mm	2,6	2,7
Średnia średnica odcisku na próbce	d	mm	2,7	2,7
Średnica 1 na pręcie wzorcowym	dw1	mm	3,0	2,9
Średnica 2 na pręcie wzorcowym	dw2	mm	3,1	2,8
Średnia średnica odcisku na pręcie	dw	mm	3,1	2,9
Współczynnik	k	-	1,34	1,15
Twardość	HB		182,24	156,4
Średnia twardość	HB		169,32

2. Wnioski do ćwiczenia:

Badana próbka w postaci stalowego krążka została poddana dwóm różnym metodom pomiaru twardości - Brinella i Poldi. Oba wyniki są do siebie dość zbliżone, a ich różnica jest rzędu ok. 4%. Świadczy to o dobrze dokonanych pomiarach sposobem Poldi, który z definicji jest metodą polową, a opieranie się jedynie na wynikach z tej metody jest, bardzo często, obarczone dużym błędem pomiarowym. Wynik otrzymany ze sposobu Brinella jest dokładniejszy ze względu na użycie specjalnej aparatury i osprzętu oraz wykorzystanie normy do pomiarów.

Trzeciej metodzie - Vickersa - została poddana próbka ze stali narzędziowej. Jej twardość powinna być większa od wcześniejszej próbki, co też zostało udowodnione na konkretnych protokołach. Warto jednak zauważyć, że wynik tej twardości jest zawyżony i może to wynikać z nie do końca poprawnie przeprowadzonych przez nas pomiarów.

Wszystkie trzy badania twardości przyniosły spodziewane efekty w postaci bardzo zbliżonych wyników dla metod Brinella i Poldi oraz wyniku uzyskanego sposobem Vickersa, który jest większy od pozostałych ze względu na właściwości badanego materiału.

---