Nazwisko i imię
Grupa		Data
Zespół		Ocena
Rok akademicki		Podpis

LABORATORIUM nr 15

Pomiar twardości i próba udarności

Sprawozdanie winno zawierać:

• wyniki przeprowadzonych badań twardości i udarności;

• rozwiązania zadań podanych w formularzu.

Zakres wiedzy:

• definicja twardości;

• metody pomiaru twardości;

• przebieg pomiaru twardości metodą Brinella, Vickersa, Rockwella oraz interpretacja ich liczbowych wartości;

• zasady zapisu twardości wyznaczonej metodą Brinella, Vickersa i Rockwella;

• zasada działania młota Charpy'ego oraz przebieg próby;

• zasady zapisu udarności;

• podstawowe wiadomości z fizyki i geometrii.

Literatura:

[1] Błażewski S., Mikoszewski J., Pomiary twardości metali, WNT, Warszawa 1981.

[2] PN-EN ISO 650-1:2088, Metale. Pomiar twardości sposobem Brinella. Cz. 1., Metoda badań.

[3] PN-EN ISO 6507-1:2007, Metale. Pomiar twardości sposobem Vickersa. Cz. 1., Metoda badań.

[4] PN-EN ISO 6508-1:2007, Metale. Pomiar twardości sposobem Rockwella. Cz. 1., Metoda badań (skala A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).

[5] PN-EN ISO 10045-1:1994, Próba udarności sposobem Charpy'ego. Metoda badań.

oraz inne podręczniki akademickie z zakresu materiałoznawstwa tworzyw metalowych, inżynierii materiałowej, metaloznawstwa i obróbki cieplnej.

Pomiar twardości metodą Brinella

Zadanie 1. Dla materiału przeznaczonego do badań określ warunki pomiaru

− materiał: ...............................

− średnica kulki D = ............... mm

− siła wywierana przez kulkę F = ................... kG = ..................... [N]

− czas trwania nacisku t = ................. s

Zadanie 2. Wykonaj pomiar twardości metodą Brinella, a następnie zmierz w dwóch prostopadłych kierunkach średnicę odcisku d_x i d_y, oblicz ich średnią arytmetyczną d i wpisz wyniki do tabeli 1.

Tabela nr 1. Wyniki pomiarów odcisku wgłębnika przy metodzie Brinella.

Lp.	x1	x2		y1	y2		d	Uwagi
		mm	mm	mm	mm	mm	mm		mm
1
2
3

Jeżeli pomiaru dokonujesz na mikroskopie warsztatowym, to x₁, x₂, y₁, y₂ oznaczają odczyty na śrubach mikrometrycznych w dwóch prostopadłych kierunkach: na początku i końcu pomiaru średnicy. W innych przypadkach (np. odczyt cyfrowy) nie wypełniaj tych kolumn.

Zadanie 3. Sprawdź prawidłowość doboru średnicy kulki i i jej nacisku dla badanego materiału z nierówności

Jeżeli nierówność ta nie jest spełniona, skoryguj warunki przeprowadzenia pomiaru, powtórz pomiary i wpisz wynik w tab. 1, wpisując w rubryce „Uwagi” wprowadzone zmiany.

Powtórz procedurę opisaną w zadaniu 3.

Zadanie 4. Podaj ostateczny wynik pomiaru twardości metodą Brinella:

.........................................................................................................................................................

Pomiar twardości metodą Vickersa

Zadanie 5. Dla materiału przeznaczonego do badań określ trzy wartości nacisku wgłębnika i wpisz je w tabeli 2.

materiał: ................................................

Zadanie 6. Wykonaj pomiar twardości metodą Vickersa, a następnie zmierz przekątne odcisków d_x i d_y uzyskanych dla każdej siły, oblicz ich średnią arytmetyczną d.

Tabela nr 2. Wyniki pomiarów odcisku wgłębnika przy metodzie Vickersa.

Lp.	F		x1	x2		y1	y2		d
		kG	N	mm	mm	mm	mm	mm	mm	mm
1
2
3

Jeżeli pomiaru dokonujesz na mikroskopie warsztatowym, to x₁, x₂, y₁, y₂ oznaczają odczyty na śrubach mikrometrycznych w dwóch prostopadłych kierunkach: na początku i końcu pomiaru średnicy. W innych przypadkach (np. odczyt cyfrowy) nie wypełniaj tych kolumn.

Zadanie 7. Oblicz twardość Vickersa z wzoru:

przyjmując współczynnik k = 0,1891dla F [N] lub k = 1,854 dla F[kG] i podaj wyniki obliczeń:

...............................................................................................................

................................................................................................................

................................................................................................................

Pomiar twardości metodą Rockwella

Zadanie 8. Dobierz na podstawie normy wgłębnik i obciążenie całkowite odpowiadające skali HRC, przeprowadź pomiar twardości i zweryfikuj prawidłowość dobrania skali do badanego materiału. W razie potrzeby zmień skalę i powtórz pomiar na innej skali wykonując analogiczne czynności, jak przy pomiarze na skali HRC. Wynik zapisz w tabeli nr 3.

Tabela nr 3. Wyniki pomiarów twardości metodą Rockwella.

Skala	Wgłębnik	F [N]	HRmin	HRmax	HR
HRC

Pomiar udarności

Zadanie 9. Przeprowadź pomiar udarności przy pomocy młota Charpy'ego, a następnie oblicz KCU [N/cm²] z wzoru:

KCU [N/cm²] = 12,26 ∙ W [kgm]

gdzie: W - praca łamania próbki

W [kgm] = ...................... KCU [N/cm²] = ................................

Zadanie 10. Rysunek obok przedstawia zasadę doboru kąta wierzchołkowego wgłębnika Vickersa. Na podstawie danych z rysunku oblicz kąt α.

.......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zadanie 11. Oblicz pole powierzchni bocznej ostrosłupa prawidłowego czworokątnego o przekątnej podstawowej d i kącie pomiędzy przeciwległymi ścianami bocznymi α. (wykonaj rysunek).

......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Zadanie 12. Masa m znajduje się na końcu nieważkiego wahadła o długości l i odchylonego o kąt α₁ od pionu. Po swobodnym spadaniu wahadło wzniosło się do położenia odpowiadającemu kątowi α₂ (α₁ > α₂). Wykonaj rysunek i oblicz stratę energii wahadła.

......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

---