I. CEL ĆWICZENIA

• Zapoznanie się z metodami badania twardości;

• Nabycie umiejętności w określaniu twardości metali metodami Brinella, Rockwella oraz Vickersa;

• Zapoznanie się z budową oraz obsługą urządzenia do pomiaru twardości;

II. DEFINICJA TWARDOŚCI

Twardość jest miarą oporu, jaki wykazuje ciało w czasie wciskania weń wgłębnika przy odkształceniach plastycznych.

III. RYSUNEK PRÓBEK

• Próbka stalowa

wymiary:

Ø=59,2 mm

Grubość 4,94 mm

• Próbka miedziana

wymiary:

Szerokość 40,82 mm

Wysokość 49,72 mm

Grubość 4,8 mm

IV. OPIS STANOWISKA

• Twardościomierz Zwik ZHU

• Lupa ze skalą

• Suwmiarka

V. DOKONANIE POMIARU

• metoda: Brinnela

• kulka o średnicy D=2,5mm-miedź, D=2,5mm-stal

• obciążenie P = 62,5kg x 9,81m/s = 613,125 N -miedź

• obciążenie P = 62,5kg x 9,81m/s = 613,125 N -stal

• czas obciążania 10s

VI. WYNIKI POMIARU

• średnica odcisku -stal

d₁ = 0,8317 mm

d₂ = 0,8198 mm

d = $\frac{d_{1} + d_{2}}{2}$ = 0,82575 mm

• średnica odcisku -miedź

d₁ = 0,9862 mm

d₂ = 0,9827 mm

d = $\frac{d_{1} + d_{2}}{2}$ = 0,98445 mm

VII. OBLICZENIA

Twardość Brinella (HB) określa stosunek siły P wciskającej wgłębnik do pola A trwałego odcisku, który w postaci czaszy kulistej utworzy się na powierzchni materiału.

$HB = \ \frac{P}{A}\ \lbrack\frac{\text{kG}}{\text{mm}^{2}}\rbrack$

Uwzględniając zależności geometryczne wzór ten można przedstawić następująco:

$HB = \ \frac{2*P*0,102}{\pi*D*\ \left( D - \ \sqrt{{D^{2} - d}^{2}} \right)}\ \lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\mathbf{\rbrack}$

gdzie: P – siła obciążająca [N]

D – średnica kulki [mm]

d – średnica odcisku [mm]

• stal

$HB = \ \frac{2\ \bullet 613,125*0,102}{\pi\ \bullet 2,5\ \bullet \ \left( 2,5 - \ \sqrt{{{2,5}^{2} - 0,82575}^{2}} \right)} = 113,3\lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\mathbf{\rbrack}$

• miedź

$$HB = \ \frac{2\ \bullet 613,125*0,102}{\pi\ \bullet 2,5 \bullet \ \left( 2,5 - \ \sqrt{{{2,5}^{2} - 0,98445}^{2}} \right)} = 78,7\lbrack\frac{N}{\text{mm}^{2}}\mathbf{\rbrack}$$

VIII. WNIOSKI

Uzyskana wartość HB z przeprowadzonych obliczeń jest w przybliżeniu zgodna z ze wskazaniem twardościomierza. Wynik próby twardości stali można przedstawić:

113,3 HBW 2,5/62,5

R_m = 3,33xHB = 377,289 – stal węglowa ogólnego przeznaczenia (ST 3)

A dla miedzi:

78,7 HBW 2,5/62,5