Akademia Górniczo-Hutnicza
w Krakowie
Tribologia
Temat sprawozdania:
Badanie mikrotwardości cienkich warstw
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie twardości powłoki ZrN i CrN na podstawie pomiarów metodą indentacyjną zrealizowanych na stanowisku laboratoryjnym z wykorzystaniem urządzenia Micro-Combi-Tester.
Przebieg ćwiczenia
Podczas ćwiczenia dokonano pomiaru twardości kompozytu (warstwa – podłoże) w postaci dwóch płytek stalowych pokrytych warstwą powłoki wykonanej z ZrN (azotek cyrkonu) oraz CrN (azotanem chromu) stosując różne wartości siły obciążającej. Grubość powłoki ZrN wynosiła 2µm, a CrN 4µm. Jako podłoże zastosowano stal austenityczną 316L o twardości 3,5 GPa i module Younga 175 GPa.
Wyniki badań
W tabelach zestawiono wyniki badań dla kilku kolejnych wartości obciążenia.
Oznaczenia:
P – wartość obciążenia ,
hmax – maksymalna wartość zagłębienia ,
RID =$\ \frac{h_{m}}{t}\ $– względna głębokość penetracji,
t – grubość powłoki ZrN, CrN
HIT – zmierzona wartość twardości kompozytu ,
EIT – Moduł Younga kompozytu
Tab. 1 Wyniki pomiarów dla kompozytu ZrN
| Lp. | P[mN] | hmax [nm] | RID | HIT [MPa] | EIT[GPa] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 181,34 | 0,09067 | 41166 | 380,75 | |
| 2 | 20mN | 173.31 | 0,086655 | 45803 | 411.99 |
| 3 | 188.28 | 0,09414 | 43557 | 393.6 | |
| 4 | 165.67 | 0,082835 | 48058 | 435.57 | |
| 5 | 332.36 | 0,16618 | 31515 | 308.89 | |
| 6 | 50mN | 316.93 | 0,158465 | 37110 | 312.63 |
| 7 | 321.18 | 0,16059 | 38506 | 293.1 | |
| 8 | 332.97 | 0,166485 | 33319 | 289.27 | |
| 9 | 634.41 | 0,317205 | 13944 | 239.56 | |
| 10 | 100mN | 623.91 | 0,311955 | 13440 | 243.2 |
| 11 | 597.54 | 0,29877 | 15404 | 235.98 | |
| 12 | 637.48 | 0,31874 | 13101 | 229.11 | |
| 13 | 4669.17 | 2,334585 | 2851.5 | 185.996 | |
| 14 | 100mN | 4290.68 | 2,14534 | 2584.7 | 190.57 |
| 15 | 4418.82 | 2,20941 | 2656.9 | 197.78 |
Tab. 2 Wyniki pomiarów dla kompozytu CrN
| Lp. | P[mN] | hmax [nm] | RID | HIT [MPa] | EIT[GPa] |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 242.40 | 0,0606 | 20577 | 229.68 | |
| 2 | 20mN | 243.28 | 0,06082 | 20273 | 234.97 |
| 3 | 215.12 | 0,05378 | 24971 | 243.52 | |
| 4 | 223.73 | 0,0559325 | 19433 | 239.17 | |
| 5 | 413.06 | 0,103265 | 16351 | 236.23 | |
| 6 | 50mN | 436.85 | 0,1092125 | 15909 | 228.03 |
| 7 | 386.66 | 0,096665 | 17409 | 245.45 | |
| 8 | 414.83 | 0,1037075 | 14823 | 231.41 | |
| 9 | 666.90 | 0,166725 | 13992 | 192.11 | |
| 10 | 100mN | 606.01 | 0,1515025 | 15451 | 217.02 |
| 11 | 581.67 | 0,1454175 | 14553 | 218.83 | |
| 12 | 597.65 | 0,1494125 | 14944 | 219.68 | |
| 13 | 4741.63 | 1,1854075 | 2463.6 | 187.315 | |
| 14 | 100mN | 4325.01 | 1,0812525 | 2502.9 | 189.648 |
| 15 | 4230.84 | 1,05771 | 2598.7 | 198.95 |