Sprawozdanie Badanie własności mechanicznych metali

*Politechnika Świętokrzyska w Kielcach*
Laboratorium materiałoznawstwa
Ćwiczenie Nr: 1.	Temat ćwiczenia: Badanie własności mechanicznych metali
Data wykonania ćwiczenia: 25.03.12		Ocena :	Wydział MiBM

I. Wstęp teoretyczny

a) Twardość

Twardością nazywamy opór przeciwko wciskaniu w badany materiał odpowiednio dobranego wgłębnika, którym może być kulka, stożek lub ostrosłup. Ponieważ w materiałach metalicznych istnieje korelacja między sprężystością i twardością, wykorzystuje się również do pomiaru twardości metodę sprężystego odbicia (Shore'a). Pomiary twardości znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle do kontroli jakości materiału ze względu na ich prostotę, jak również na fakt, że istnieje na ogół ścisła korelacja między twardością materiału i jego wytrzymałością.

Pomiary twardości są nieniszczące i nie wymagają pracochłonnego przygotowania próbek. Większość metod badania twardości należy do statycznych, to znaczy następuje powolne wciskanie wgłębnika przy działaniu siły stałej lub stopniowo wzrastającej do określonej wartości. Ale jest również znana metoda dynamiczna, polegająca na wciskaniu wgłębnika przez uderzenie. Do metod statycznych należą metody: Brinella, Rockwella, Vickersa, a do dynamicznych metoda Poldi.

Metoda Brinella

Metoda ta polega na wciskaniu w materiał kulki stalowej lub z węglików spiekanych o średnicy D=10; 5; 2,5; 2 lub 1 mm, przy zastosowaniu siły (F), zależnej od średnicy kulki (D) i twardości materiału zgodnie ze wzorem

gdzie K - współczynnik zależny od twardości

Liczba twardości jest określona jako stosunek siły do powierzchni czaszy odciśniętej w materiale πDh, gdzie h jest głębokością odcisku i wynosi

stąd

Granicą stosowalności metody Brinella jest twardość 450HB, gdyż przy większej twardości następuje już duży błąd związany z odkształceniem kulki. Stosując kulki z węglików spiekanych można mierzyć twardość do HBW≈650. W przypadku kulki stalowej stosuje się symbol HBS, a w przypadku kulki z węglików spiekanych HBW. Wadą tej metody jest konieczność pomiaru średnicy odcisku za pomocą lupy lub mikroskopu, ale zostały skonstruowane aparaty, w których obraz odcisku w dużym powiększeniu jest rzutowany na ekran z podziałką, co umożliwia bezpośredni odczyt jego średnicy. Liczbę twardości odczytuje się z odpowiednich tablic. Zapis wartości Brinella jest następujący: np. 300HBS lub 500HBW.

b) Rozciąganie

Jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych prób mechanicznych , jest prosta , dokładna i dość wszechstronna , gdyż daje możliwość sprawdzenia kilku cech charakteryzujących materiał , tj. wytrzymałości na rozciąganie Rm , granicy plastyczności Re , granicy sprężystości Rsp , wydłużenia Ap % , przewężenia Z %.

Wyniki statycznej próby rozciągania są bardzo wrażliwe na warunki jej przeprowadzania . Dlatego musi ona ściśle spełniać wymagania normy . Dotyczy to zwłaszcza kształtu próbki , szybkości rozciągania i sposobu obliczania umownych parametrów wytrzymałościowych charakteryzujący badany materiał . Próba polega na powolnym rozciąganiu odpowiednio przygotowanej próbki (cylindrycznej lub płaskiej ) , zamocowanej w szczękach maszyny wytrzymałościowej.

c) Udarność

Miarą odporności metali i stopów na pękanie przy obciążeniach jest udarność, którą definiuje się jako stosunek pracy K potrzebnej do znormalizowania próbki pod wpływem uderzenia do jej przekroju poprzecznego S₀ w miejscu złamania.

KC = K/S₀ [J/cm²]

Należy zaznaczyć, że udarność silnie zależy od sposobu przeprowadzenia próby, a zwłaszcza od kształtu próbki i konstrukcji młota użytego do łamania. Jeśli chodzi o kształt próbki to najbardziej istotnym elementem jest karb, którego zadaniem jest umiejscowienie przełomu i stworzenie warunków do wywołania kruchego pęknięcia nawet w materiałach ciągliwych. Najczęściej stosuje się dwa rodzaje karbów (w kształcie litery U i w kształcie litery V). Próbki do badania udarności mają kształt prostopadłościanu o przekroju kwadratowym 10-10-55 mm. Na jego środku nacięty jest w poprzek karb o odpowiednim kształcie. Próbkę umieszcza się w urządzeniu do łamania zwanym młotem Charpy'ego.

II. Cel Ćwiczenia

Zapóźnię się ze statyczna próba rozciągania metodami pomiaru twardości i udarności.

III. Materialny do Ćwiczeń

Próbka ze stali nisko i średnio węglowej.

IV. Przebieg Ćwiczenia