WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI P.W.
INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA
LABORATORIUM MATERIAŁÓW METALOWYCH I CERAMICZNYCH
Nazwisko i imię: Dorota Grudzień
Temat ćwiczenia: Badania twardości metali
Prowadzący: Mariusz Bober

1. Cel ćwiczenia:

Zaznajomienie z metodami pomiarów twardości metali, zakresem ich stosowania, zasadami i warunkami wykonywania pomiarów oraz praktycznym wykonaniem pomiarów twardości równych materiałów i części maszyn.

Twardość wyraża wielkość oporu stawianego przez materiał podczas odkształcenia plastycznego spowodowanego wciskaniem wgłębnika o określonym kształcie.

1. Przebieg ćwiczenia:

Dokonując pomiaru twardości postępujemy według następujących zasad:

• Powierzchnia próbki powinna być płaska i gładka, wolna od warstwy tlenkowej i ciał obcych,

• Należy zredukować do minimum ewentualne zmiany twardości warstwy wierzchniej,

• Po przeprowadzeniu pomiaru ślad odcisku nie powinien być widoczny na odwrotnej stronie próbki,

• Pomiary przeprowadza się w temperaturze otoczenia mieszczącej się w zakresie od 10^oC do 35^oC,

• Próbka powinna być na sztywnej podporze i podparta w taki sposób, aby badana powierzchnia była prostopadła do osi wgłębnika i kierunku działania obciążenia,

• Podczas pomiaru aparatura powinna być zabezpieczona przed wstrząsami i drganiami,

• Odległość między środkami dwóch sąsiednich odcisków powinna być równa min. trzem średnicom odciski, zaś odległość odcisku od krawędzi co najmniej 2,5 razy większa od średnicy odcisku.

1. Metoda Rockwella

Polega na wciskaniu w powierzchnię badanego przedmiotu próbnika, którym jest stożek diamentowy o kacie wierzchołkowym 120^o i promieniu zaokrąglenia r=0,2mm lub kulka stalowa o średnicy 1/16 cala. Próbnik wciskany jest dwustopniowo. W zależności od rodzaju wgłębnika i wartości obciążenia stosowanych jest wiele skal twardości Rockwella np. skala C. Podstawą określania twardości tą metodą jest przyrost głębokości h. Miarą twardości jest natomiast różnica między pewna wartością stałą K i przyrostem głębokości h.

Wyniki pomiaru metodą Rockwella:

Rodzaj materiału	Pomiar I(h)	Pomiar II(h)	Pomiar III(h)	Twardość (średnia)
Stal NC6 po wyżarzaniu	40	40	40	60
HRC= K(100) - h	60	60	60
Stal NC6 hartowna w oleju	59	57	60	41
HRC = K(100) - h	41	43	40
Stal NC6 hartowania w wodzie	65	64	65	35
HRC = K(100) - h	35	36	35

1. Metoda Vickersa

Polega na wciskaniu z siłą F w badany materiał prawidłowego ostrosłupa diamentowego o podstawie kwadratowej i kącie wierzchołkowym pomiędzy przeciwległymi ścianami 136^o. Po odciążeniu mierzone są długości d przekątnych powstałego odcisku w celu obliczenia jego powierzchni bocznej. Twardość w skali Vickersa to stosunek siły obciążającej do powierzchni bocznej odcisku A_b.

Wyniki pomiaru metodą Vickersa:

Rodzaj materiału Grupa HV	Pomiar I	Pomiar II	Pomiar III	Twardość (średnia)
Stal kwasoodporna (obciążenie 294N)- grupa I	0,631	0,644	0,669	134,799581
HV= 0,18915 F/d^2	55,6101/0,398161= 139,667371	134,085539	124,251443
Grupa II	0,644	0,643	0,647
HV	134,0855	134,5029	132,845
Grupa III	0,638	0,632	0,635
HV	136,6194	139,2257	137,9133
Aluminium (obciążenie 49N)- grupa I	0,652	0,660	0,667	22,94312
HV= 0,18915 F/d^2	9,26835/0,425104= 21,8025471	21,2772039	20,8329493
Grupa II	0,623	0,610	0,632
HV	23,87956	24,90822	23,20429
Grupa III	0,630	0,630	0,623
HV	23,35185	23,35185	23,87956

1. Metoda Brinella

Polega na wciskaniu pod obciążeniem F twardej stalowej kulki o średnicy D w płaską i dostatecznie gładką powierzchnię badanego elementu. Średnica d odcisku kulki pozostającego na powierzchni przedmiotu służy do obliczania twardości. Twardość Brinella HB jest to stosunek siły obciążającej F do powierzchni czaszy kulistej A_cz jaką jest odcisk kulki.

1. Wnioski:

Podczas wykonywania ćwiczenia możemy zauważyć że najdokładniejszą metodą badania twardości jest metoda Vickersa, natomiast metoda Rockwella jest metodą bardzo szybką i prostą.