4. Próba twardości metali.

1. Def. HB, HV opisz kształt penetratorów.

HB – Twardość według Brinella, oblicza się ją ze wzoru: $HB = 0.102\frac{F}{S}$ , gdzie F to siła działająca pod kątem prostym do badanej powierzchni i obciążającej stalową kulkę, a S to pole pow. odcisku trwałego, który zostawiła kulka w materiale. Wartość S oblicza się ze wzoru $S = \frac{1}{2}\pi D(D - \sqrt{D^{2} - d^{2}}$ [mm²]. D – średnica kulki, d – średnica odcisku. Penetratorem jest tutaj stalowa kulka o znormalizowanych wymiarach (10; 5; 2,5; 2 i 1 mm) HV – Twardość wg. Vickers’a. twardość jest określana jako stosunek obciążenia F do powierzchni S pobocznicy odcisku wgłębnika. Penetratorem jest ostrosłup diamentowy o podstawie kwadratowej i kącie α = 136° między przeciwległymi ścianami. Nacisk wywierany, zależnie od rodzaju powierzchni badanej, może być dobierany w zakresie od 9,8 do 981 N (od 1 do 100 kG). Po dokonaniu pomiaru mierzy się długości przekątnych, powstającego odcisku przyjmując do dalszych obliczeń wartość średnią. Twardość liczy się ze wzoru: HV = F/S = 1,854 F/d² gdzie S=d²/2sin(α/2)[mm²], a d=(d₁+d₂)/2

2. Def. HRC, HRB opisz penetratory. Jaką własność materiału wykorzystuje się przy pomiarze?

HRC – Twardość mierzona metodą Rockwella za pomocą stożka diamentowego; HRB - … za pomocą kulki stalowej. Penetratory: stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym wynoszącym 120° i promieniu zaokrąglenia wierzchołka = 0,2 mm [skale A i C] oraz kulka stalowa o średnicy 1,5875 mm (1/6”) [skale B i F]. W pomiarze tą metodą wykorzystuje się sprężystość danego materiału.

3. Zalety i wady pomiaru HB.

Zalety: powtarzalność wyników, jedna skala twardości dla wszystkich materiałów, duża powierzchnia odcisku pozwalająca przeprowadzać pomiary stopów wielofazowych. Wady: konieczność dokonywania pomiarów średnic odcisków i dalsze odczytywanie twardości z tablic, oraz niemożność stosowania tej metody do bardzo twardych próbek o małych wymiarach.

4. Zalety i wady pomiaru HV.

Zalety: możliwość stosowania jej zarówno do materiałów miękkich, jak i twardych, duża dokładność pomiaru, jedna skala dla całego zakresu twardości, możliwość badania zarówno cienkich warstw przypowierzchniowych, jak i dużych elementów, jako jedyna ze znormalizowanych metod nadaje się do pomiaru mikrotwardości.

Wady: skomplikowana konstrukcja twardościomierza wymagającego bardzo fachowej obsługi, mała wydajność pomiaru, niemożność pomiaru niektórych materiałów niejednorodnych, dość znaczny wpływ chropowatości na wynik pomiaru, duży koszt twardościomierza.

5. Podaj zakres obciążenia stosowany w próbie twardości HV?

9,8-980 N

6. Od czego zależy wartość obciążenia w próbie twardości HB?

Zależy od średnicy kulki D i twardości materiału zgodnie ze wzorem F=9,806KD² [N], gdzie K- współczynnik zależny od twardości.

7. Jaką własność materiału wykorzystano przy pomiarze twardości w skali Rockwella?

Własność sprężystości.

8. Dlaczego w pomiarze twardości Rockwella występują różne wartości stałej k oraz obciążenia zależnie od zastosowanego penetratora?

By wyniki pomiarów wzrastały wraz ze wzrostem twardości.

9. Która metoda pomiaru twardości jest najszybsza?

Metoda Rockwella (2÷8 sekund)

10. Czy istnieje zależność pomiędzy twardością a wytrzymałością? Opisz szczegółowo.

3.Próba udarności metali

1) . Def. udarności (jednostka?). Wpływ temperatury na wartość udarności.

Udarność – odporność materiału na pękanie przy obciążeniu dynamicznym. Udarność określa się jako stosunek pracy potrzebnej do złamania znormalizowanej próbki z karbem do pola powierzchni przekroju poprzecznego tej próbki w miejscu karbu.KC – udarność [J/cm²]. Każda stal posiada tzw. temp. krytyczną poniżej której-wartość udarności gwałtownie spada. Powyżej tej temp. Istnieją pewne przedziały

Temp. w których metal przejawia skłonność do kruchości . Zgniot obniża udarność stali w temp. pokojowej i to tym bardziej im większy jest jego stopień.

2) Zasada pomiaru udarności na młocie Charpy’ego.

Młot wyposażony jest w podziałkę na której bezpośrednio odczytujemy energię zużytą na złamanie, lub maksymalny kąt wychylenia.

3) Rodzaje próbek do pomiaru udarności – rysunki.

Próbka typu Mesnager.

Próbka typu Charpy.

5) Czym różni się próba udarowa od próby udarności?

-Próby udarowe wykonuje się w celu określenia wpływu prędkości obciążenia i odkształcenia na własności mechaniczne materiałów przy obciążeniach dynamicznych. -Próba udarności polega na złamaniu próbki jednym uderzeniem młota wahadłowego i pomiarze energii jej złamania. 

6) Jaki kształt nacięcia może być wykonany w próbkach udarnościowych?

Kształt pręta lub spirali.

7) Dlaczego wykonujemy nacięcie w próbkach udarnościowych?

W celu wywołania spiętrzenia naprężeń powodującego pękanie próbki wykonanej z materiału plastycznego.

8) . Opisz rodzaje przełomów.

Poślizgowy – pęknięcie po przekroczeniu granicy plast.

Kruchy –natychmiastowe pęknięcie bez odkształceń plast.

Rozwarstwiony – częściowe pęknięcie próbki o dużej anizotropowości materiału.

4. Próba twardości metali.

1. Def. HB, HV opisz kształt penetratorów.

HB – Twardość według Brinella, oblicza się ją ze wzoru: $HB = 0.102\frac{F}{S}$ , gdzie F to siła działająca pod kątem prostym do badanej powierzchni i obciążającej stalową kulkę, a S to pole pow. odcisku trwałego, który zostawiła kulka w materiale. Wartość S oblicza się ze wzoru $S = \frac{1}{2}\pi D(D - \sqrt{D^{2} - d^{2}}$ [mm²]. D – średnica kulki, d – średnica odcisku. Penetratorem jest tutaj stalowa kulka o znormalizowanych wymiarach (10; 5; 2,5; 2 i 1 mm) HV – Twardość wg. Vickers’a. twardość jest określana jako stosunek obciążenia F do powierzchni S pobocznicy odcisku wgłębnika. Penetratorem jest ostrosłup diamentowy o podstawie kwadratowej i kącie α = 136° między przeciwległymi ścianami. Nacisk wywierany, zależnie od rodzaju powierzchni badanej, może być dobierany w zakresie od 9,8 do 981 N (od 1 do 100 kG). Po dokonaniu pomiaru mierzy się długości przekątnych, powstającego odcisku przyjmując do dalszych obliczeń wartość średnią. Twardość liczy się ze wzoru: HV = F/S = 1,854 F/d² gdzie S=d²/2sin(α/2)[mm²], a d=(d₁+d₂)/2

2. Def. HRC, HRB opisz penetratory. Jaką własność materiału wykorzystuje się przy pomiarze?

HRC – Twardość mierzona metodą Rockwella za pomocą stożka diamentowego; HRB - … za pomocą kulki stalowej. Penetratory: stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym wynoszącym 120° i promieniu zaokrąglenia wierzchołka = 0,2 mm [skale A i C] oraz kulka stalowa o średnicy 1,5875 mm (1/6”) [skale B i F]. W pomiarze tą metodą wykorzystuje się sprężystość danego materiału.

3. Zalety i wady pomiaru HB.

Zalety: powtarzalność wyników, jedna skala twardości dla wszystkich materiałów, duża powierzchnia odcisku pozwalająca przeprowadzać pomiary stopów wielofazowych. Wady: konieczność dokonywania pomiarów średnic odcisków i dalsze odczytywanie twardości z tablic, oraz niemożność stosowania tej metody do bardzo twardych próbek o małych wymiarach.

4. Zalety i wady pomiaru HV.

Zalety: możliwość stosowania jej zarówno do materiałów miękkich, jak i twardych, duża dokładność pomiaru, jedna skala dla całego zakresu twardości, możliwość badania zarówno cienkich warstw przypowierzchniowych, jak i dużych elementów, jako jedyna ze znormalizowanych metod nadaje się do pomiaru mikrotwardości.

Wady: skomplikowana konstrukcja twardościomierza wymagającego bardzo fachowej obsługi, mała wydajność pomiaru, niemożność pomiaru niektórych materiałów niejednorodnych, dość znaczny wpływ chropowatości na wynik pomiaru, duży koszt twardościomierza.

5. Podaj zakres obciążenia stosowany w próbie twardości HV?

9,8-980 N

6. Od czego zależy wartość obciążenia w próbie twardości HB?

Zależy od średnicy kulki D i twardości materiału zgodnie ze wzorem F=9,806KD² [N], gdzie K- współczynnik zależny od twardości.

7. Jaką własność materiału wykorzystano przy pomiarze twardości w skali Rockwella?

Własność sprężystości.

8. Dlaczego w pomiarze twardości Rockwella występują różne wartości stałej k oraz obciążenia zależnie od zastosowanego penetratora?

By wyniki pomiarów wzrastały wraz ze wzrostem twardości.

9. Która metoda pomiaru twardości jest najszybsza?

Metoda Rockwella (2÷8 sekund)

10. Czy istnieje zależność pomiędzy twardością a wytrzymałością? Opisz szczegółowo.

3.Próba udarności metali

1) . Def. udarności (jednostka?). Wpływ temperatury na wartość udarności.

Udarność – odporność materiału na pękanie przy obciążeniu dynamicznym. Udarność określa się jako stosunek pracy potrzebnej do złamania znormalizowanej próbki z karbem do pola powierzchni przekroju poprzecznego tej próbki w miejscu karbu.KC – udarność [J/cm²]. Każda stal posiada tzw. temp. krytyczną poniżej której-wartość udarności gwałtownie spada. Powyżej tej temp. Istnieją pewne przedziały

Temp. w których metal przejawia skłonność do kruchości . Zgniot obniża udarność stali w temp. pokojowej i to tym bardziej im większy jest jego stopień.

2) Zasada pomiaru udarności na młocie Charpy’ego.

Młot wyposażony jest w podziałkę na której bezpośrednio odczytujemy energię zużytą na złamanie, lub maksymalny kąt wychylenia.

3) Rodzaje próbek do pomiaru udarności – rysunki.

Próbka typu Mesnager.

Próbka typu Charpy.

5) Czym różni się próba udarowa od próby udarności?

-Próby udarowe wykonuje się w celu określenia wpływu prędkości obciążenia i odkształcenia na własności mechaniczne materiałów przy obciążeniach dynamicznych. -Próba udarności polega na złamaniu próbki jednym uderzeniem młota wahadłowego i pomiarze energii jej złamania. 

6) Jaki kształt nacięcia może być wykonany w próbkach udarnościowych?

Kształt pręta lub spirali.

7) Dlaczego wykonujemy nacięcie w próbkach udarnościowych?

W celu wywołania spiętrzenia naprężeń powodującego pękanie próbki wykonanej z materiału plastycznego.

8) . Opisz rodzaje przełomów.

Poślizgowy – pęknięcie po przekroczeniu granicy plast.

Kruchy –natychmiastowe pęknięcie bez odkształceń plast.

Rozwarstwiony – częściowe pęknięcie próbki o dużej anizotropowości materiału.