2. Wiadomości podstawowe

1. Cele ćwiczenia:

Ćwiczenie 2

- Poznanie statycznych metod badania twardości metali: Co to jest twardość?

Brinella, Rockwella i Vickersa,

BADANIA TWARDOŚCI MATERIAŁÓW

Twardość jest to miara oporu materiału, jaki

METALOWYCH STOSOWANYCH W

- zapoznanie się z budową twardościomierzy służących OCEANOTECHNICE I OKRĘTOWNICTWIE

do pomiaru tymi sposobami,

wykazuje podczas wciskania w nie wgłębnika przy

- przeprowadzenie pomiarów twardości i

odkształceniach plastycznych.

zinterpretowanie wyników

1

2

3

3. Próby twardości

Badania twardości dostarczają o materiale cennych

- Twardość jest jedną z cech materiału, która

• Statyczne próby twardości – podczas których opór informacji o:

może wpływać na działanie elementu pod względem materiału spowodowany działaniem obciążenia

- strukturze,

konstrukcyjnym i technologicznym.

statycznego jest związany z odkształceniem

- jako

plastycznym (Brinell, Vickers, Rockwell)

ści obróbki cieplnej,

- Źle dobrana twardość może spowodować skrócenie

• Dynamiczne próby twardości - podczas których opór

- jednorodności

czasu eksploatacji lub wręcz ją uniemożliwić – zbyt duża materiału spowodowany działaniem obciążenia

- obrabialności

może spowodować szybsze zużycie współpracujących udarowego jest związany z odkształceniem plastycznym lub sprężystym (Poldi, Shore)

- pozwalają oszacować zawartość węgla w stalach elementów, natomiast zbyt mała – trudność w uzyskaniu

• Próby zarysowania – opór materiału związany jest z jego węglowych, głębokość warstwy nawęglanej, stopień wymaganej gładkości.

zarysowaniem

zgniotu

4

5

6

Metoda Brinella

Tabela 1. Wartość K dla różnych materiałów i ich Wartość siły obciążającej F należy obliczyć według wzoru: przewidywanej twardości

• Polega na wciskaniu wgłębnika (kulka o średnicy D) w powierzchnię badanej próbki

Zalecana

Twardość Brinella

Rodzaj badanego materiału

wartość

HB

• mierzy się średnicę odcisku d powstałego na

F=9,807 KD2

K

(HBS lub HBW)

powierzchni po usunięciu siły obciążającej F.

30

96,0650

stal,

żeliwo i stopy niklu, tytanu, kobaltu itd. o twardości powyżej 140HB,

• Na podstawie wartości pomierzonej średnicy d oblicza

,gdzie średnica

miedź i stopy miedzi o twardości powyżej 200HB, się twardość z wzoru:

wgłębkika (kulki):

15

50,0325

miedź i stopy miedzi o twardości 50300 HB,

D= 2,5 mm

metale lekkie i ich stopy oraz stopy łożyskowe o twardości powyżej 50HB,

10

32,0200

żeliwo i stopy niklu, tytanu, kobaltu itd. o twardości poniżej 140HB, miedź i stopy miedzi o twardości 35 do 200HB,

gdzie:

Siła obciążająca powinna być wybrana tak, aby średnica metale lekkie i ich stopy o twardości powyżej 80HB, HB -twardość Brinella ,

odcisku d znajdowała się między wartościami 0,24 D i 0,6 D.

5

16,0100

miedź i stopy miedzi o twardości poniżej 35HB,

F - siła obciążająca w N,

metale lekkie i ich stopy oraz stopy łożyskowe o twardości od 35 do D - średnica kulki w mm,

80HB,

d -średnica odcisku w mm,

2,5

8,050

metale lekkie i ich stopy oraz stopy łożyskowe o twardości poniżej 35HB, 0,102 -współczynnik przeliczeniowy na układ SI

1,25

4,025

ołów, cyna, stopy łożyskowe oraz inne metale o twardości poniżej 20HB

(0,102 = 1 /g, gdzie g -przyspieszenie ziemskie).

1

3,220

7

8

9

Metoda Vickersa

Metoda Vickersa

Metoda Rockwella

• Jest jedną z najdokładniejszych metod pomiaru Zasada pomiaru metodą Vickersa

Zasada pomiaru

twardości.

W metodzie Rockwella stosowane są dwa wgłębniki:

• Polega ona na wciskaniu w metal siłą F

a) stożkowy wgłębnik diamentowy o kącie 1200±0,5° i ostrosłupa diamentowego o podstawie

promieniu krzywizny wierzchołka 0,2mm,

kwadratowej i kącie wierzchołkowym między

b) wgłębnik kulkowy stalowy lub z węglików spiekanych o średnicy 1,587 5 mm i lub 3,175 mm. Kulki stalowe przeciwległymi ścianami 136°. Po odci ążeniu

powinny być w stanie obrobionym cieplnie o twardości mierzy się długość przekątnych d powstałego nie mniejszej niż 850 HV10.

odcisku i oblicza się powierzchnię boczną

odcisku.

Pomiar twardości oblicza się na podstawie trwałego F

przyrostu głębokości odcisku h pod działaniem HV ≈ 1

,

0 891

a) wgłębnik (diamentowa piramidka)

b) odcisk Vickersa

określonej siły po usunięciu głównej siły obciążającej.

2

d

10

11

12

4. Badanie twardości w laboratorium - próbki 5. Sprawozdanie

Literatura:

• Nagłówek (jak w ćw. 1)

1. PN-EN ISO 6508-1:2006 Metale - Pomiar twardości sposobem Rockwella -

•

Metoda Brinella

•

Metoda Rockwella

• Cel ćwiczenia

Część 1: Metoda badań (skale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)

•

Metoda Vickersa

Pomiary twardości 4 materiałów:

• Krótki opis metod Brinella, Rockwella i Vickersa 2. PN-EN ISO 6506-1:2006 Metale - Pomiar twardości sposobem Brinella - Część Badanie 3 rodzajów próbek (po co

1.

stal hartowana (HRA lub

1: Metoda bada

najmniej 2 pomiary na ka

ń

żdej

HRC) – wgłębnik stożek

• Wyniki pomiarów twardości badanych metali wraz z próbce):

2.

Stal ZW (HRB) – wgłębnik

podaniem sposobu ich okre

3. PN-EN ISO 6507-1:2006 Metale - Pomiar twardo ślenia/obliczenia

ści sposobem Vickersa -

•

Stal

kulka 1/16 cala

Część 1: Metoda badań

•

Stop miedzi

3.

Stop miedzi (HRB) –

i wszystkie dane dotyczące przeprowadzenia pomiaru: 4. pod red. Krzysztofowicz T. Metaloznawstwo okrętowe. Ćwiczenia laboratoryjne.

•

Stop aluminium

wgłębnik kulka 1/16 cala

rodzaju wgłębnika, siły obciążającej, stałej K, czasu 4.

Stop aluminium HRF -

działania siły obciążającej itp., ujęte w jednej tablicy Wyd. PG, Gdańsk 2002

wgł

Odczyt wyników z norm na

ębnik kulka 1/16 cala

(tablica wszystkich znaczących parametrów)

5. Bachmacz W., Werner K. Wytrzymałość materiałów. Studium doświadczalne.

podstawie średnicy lub

Odczyt twardości

• Wnioski

Wyd. PCz. Częstochowa 2002

przekątnej (dla odpowiedniej

bezpośrednio z

siły, wsp. K, średnicy kulki itp..)

twardościomierza.

13

14

15