R2

Ćwiczenie 2

BADANIA TWARDOŚCI METALI I STOPÓW

2.1. Cel i zakres ćwiczenia

Ćwiczenie ma na celu zaznajomienie studentów z metodami pomiarów twardości metali, zakresem ich stosowania, zasadami i warunkami wykonywania pomiarów oraz praktycznym wykonaniem pomiarów twardości różnych materiałów i części maszyn.

2.2. Wprowadzenie

Jednym z najczęściej stosowanych sposobów weryfikowania właściwości mechanicznych i poprawności przeprowadzenia obróbki cieplnej metali jest pomiar twardości, który szybko dostarcza informacji o stanie materiału.

Twardość - wyraża wielkość oporu stawianego przez materiał podczas odkształcenia plastycznego, spowodowanego wciskaniem wgłębnika o określonym kształcie. Twardość jako funkcja wielu czynników zewnętrznych, a w szczególności promieni stykających się powierzchni (wglębnik-badana próbka) nic jest stałą materiałową. Wyniki otrzymane różnymi metodami pomiaru twardości mogą być porównywane między sobąjedynie na podstawie odpowiednich tablic porównawczych.

W większości metod pomiar polega na poddawaniu wgłębnika powolnemu wciskaniu w materiał pod działaniem stałej lub stopniowo wzrastającej siły o określonej wartości.

Najbardziej rozpowszechnione metody pomiaru twardości to:

•    metoda Brinella - PN-EN ISO 6506-1,

•    metoda Vickersa - PN-EN ISO 6507-2,

•    metoda Rockwella - PN-EN ISO 6508-1.

Dokładne wytyczne odnośnie do warunków wykonywania wymienionych prób i interpretacji otrzymanych wyników są zawarte w normach.

2.3. Ogólne mady wykonywania badań twardości metali

Niezależnie od zastosowanej metody pomiaru twardości, w celu uzyskania

wiarygodnych, umożliwiających porównywanie, wyników należy przestrzegać

kilku zasad.

•    Powierzchnia próbki powinna być płaska i gładka, wolna od warstwy tlenkowej i ciał obcych (farby, warstwy ochronne), zwłaszcza od smarów (z wyjątkiem prób przeprowadzanych na pewnych materiałach oddziałujących na wgłębnik, takich jak tytan, gdzie smary mogą być wymagane).

•    Próbki należy przygotować w taki sposób, aby zredukować do minimum ewentualno zmiany twardości warstwy wierzchniej, spowodowane np. nagrzaniem lub umocnieniem przez zgniot.

•    Po przeprowadzeniu pomiaru ślad odcisku nie powinien być widoczny na odwrotną) stronie próbki.

•    W wypadku pomiaru twardości cienkich blach, niepłaskich należy umieścić próbkę tak, aby była usytuowana stroną wypukłą od strony wgłębnika aby Uniknąć błędu wynikającego z ugięcia próbki.

•    Pomiary wykonuje się w temperaturze otoczenia mieszczącej się w zakresie od 10 do 35°C.

•    Badana próbka powinna być umieszczona na sztywnym podłożu i podparta W taki sposób, aby badana powierzchnia była prostopadła do kierunku działania obciążenia. Dla wiarygodności otrzymanych wyników jest istotne, aby próbka nie przemieszczała się w trakcie pomiaru.

•    Podczas pomiarów aparatura powinna być zabezpieczona przed wstrząsami I drganiami.

•    Odległość między środkami dwóch sąsiadujących odcisków powinna być równa przynajmniej trzem średnicom odcisku, odległość zaś odcisku od krawędzi badanej próbki co najmniej 2,5 razy większa od średnicy odcisku.

•    W wypadku metody Brinella i Vickersa pomiar odcisku należy wykonać W dwóch prostopadłych do siebie kierunkach, a do obliczeń przyjąć wartość średnią z obydwu pomiarów.

2.4. Metoda BRINELLA - PN-EN ISO 6506-1

W trakcie pomiaru tą metodą wgłębnik w kształcie kulki jest wciskany w mie-nony materiał. Kulka może być wykonana ze stali obrobionej cieplnie do twardości nąjmniej 850 HV 10, co umożliwia badania materiałów o twardości do 450 HB, lub może być wykonana z węglików spiekanych, umożliwiając pomiar twardości do 650 HB. Rodząj zastosowanej kulki należy uwzględnić w oznaczeniu

17