Politechnika Krakowska

Wydział Inżynierii Lądowej

Zakład Niezawodności i Podstaw Konstrukcji Metalowych

Ćwiczenie laboratoryjne

z Konstrukcji Metalowych

Projekt nr 4

Wykonał:

Maciej MISZCZYK

Grupa 4 KBI rok III 2000/2001

Temat laboratorium nr 4:

4.1 na podstawie normy PN-91/H-04350 opracować procedurę badania stali metodą Brinella (charakterystyka urządzenia, wielkość użytego obciążenia i czas jego przyłożenia, sposób pomiaru przekątnych docisku). Sporządzić protokół badania w którym należy dokonać oceny twardości badanej stali.

4.2 opracować procedurę badania twardości stali sposobem Poldi'ego (dane o urządzeniu, charakterystyka sztabki wzorcowej, sposób pomiaru średnic docisków).Sporządzić protokół próby w którym należy określić twardość badanej stali, porównać ją z wynikami uzyskanymi dla zadania 4.1.

4.1.Badanie twardości stali .

a. aparat Brinella

Próba twardości Brinella polega na wgniataniu twardej, stalowej lub z węglików spiekanych kalibrowanej, kulki stalowej o średnicy D w płaską część powierzchni próbki pod naciskiem P, prostopadłym do tej powierzchni i działającym przez określony czas.

Twardość określa się na podstawie średnicy d odcisku pozostałego na powierzchni materiału po odciążeniu.

Zakres stosowania:

Przy użyciu kulki stalowej, do badania metali o twardości do 450 HB

Przy użyciu kulki z węglików spiekanych, do badania metali o twardości do 650 HB

Twardościomierz i jego wyposażenie:

Stosuje się kulki o średnicy : D = 10 ; 5 ; 2,5 ; 2 ; 1 mm

Mikroskop pomiarowy

Próbki:

Powierzchnia w miejscu pomiaru powinna być gładka, oczyszczona ze zgorzeliny, smaru, np. przez szlifowanie

Grubość próbki (s), powinna być co najmniej 8 razy większa niż głębokość odcisku (h)

Twardość Brinella H_B w MPa jest to stosunek nacisku P do powierzchni kulistego wgłębienia A [mm²] .

H_B=2*P/π*D*[D-(D²-d²)^1/2]

Badanie:

D=10 mm

P=3kG*9,81=29,430kN

czas badania t=10 s

d=4,6 mm

H_B=29430N*2/π*10*[10-(100-4,6²)^1/2]*10^-6=1671,62MPa

b. Młotek Poldi'ego

Próba twardości młotkiem Poldi'ego jest próbą dynamiczną . Polega na wgniataniu kulki stalowej w badany przedmiot za pomocą uderzenia . W przyrządzie Poldi'ego kulka stalowa , zamocowana w odpowiedniej oprawie , opiera się jedną stroną na pręcie wzorcowym o znanej twardości , przeciwna natomiast strona kulki przylega do badanego przedmiotu . Przez uderzenie młotkiem kulka wgniata się jednocześnie w pręt wzorcowy i badany przedmiot .

Po zmierzeniu i porównaniu średnic odcisków wartość liczbową twardości oblicza się w jednostkach Brinella według wzoru .

H_B={[D-(D²-d₀²)^1/2]/ [D-(D²-d²)^1/2]}*H_B⁰

gdzie :

d₀ −średnica odcisku w próbce o znanej twardości

d −średnica odcisku na powierzchni badanego przedmiotu

H_B⁰ −twardość Brinella próbki wzorcowej

Badanie:

D=10 mm

d=2,4 mm

d_o=2,05 mm

H_B⁰=1,003 GN/m²

H_B={[10-(10²-2,05²)^1/2]/[10-(10²-2,4²)^1/2]}*1,003GN/m=729MPa

---