Bez nazwy2a

58

m\n - stale materiałowe o wartościach bliskich jedności, wyznaczane do-świad czalnie podczas ściskania kul.

Znaczenie słowa „twardość” jest pojęciem bardzo skomplikowanym. Ponieważ pojęcie to nie zostało nigdy dotąd ściśle zdefiniowane, nie można twardości traktować jako wielkości absolutnej, fizycznej. Praktycznie rzecz biorąc, twardość jest pojęciem doświadczalnym, tak jak wiele innych technologicznych właściwości materiałów (np. lejność, tłoczność itp).

Do pomiaru twardości metali wykorzystuje się wiele metod pomiarowych. Najczęściej wyodrębnia się cztery metody pomiaru twardości, a mianowicie:

-    ryskową,

-    statycznego (plastycznego) wciskania wgłębnika,

-    dynamiczno-plastycznego wciskania wgłębnika,

-    dynamiczno-sprężystego wciskania wgłębnika (odskoku).

5:2. Twardość Brinella

Pomiar twardości sposobem Brinella polega na wgniataniu przez określony czas twardej kulki w płaską, dostatecznie gładką powierzchnię badanego przed-

miotu siłą prostopadłą do tej powierzchni aż do spowodowania odkształceń trwałych (rys. 5.1). Średnica odcisku kulki zmierzona po odciążeniu badanego materiału służy do obliczania twardości. Ponieważ wymagamy, aby obciążenie kulki wzrastało powoli od wartości zerowej do maksymalnej, więc sposób ten zaliczamy do statycznych metod pomiaru twardości.

D

F

Rys. 5.1. Schemat pomiaru twardości sposobem Brinella

Miarą twardości wyznaczonej sposobem Brinella jest stosunek siły F [kG] wgniatającej kulkę do pola S [mm'] powierzchni czaszy kulistej powstałej w badanym materiale. Mamy stąd

(5.1)

Jednostką miary twardości Brinella jest jednostka naprężenia. Przed wprowadzeniem układu SI, zgodnie z definicją podaną wyżej, twardość Brinella wyrażano w kilogramach-siła na milimetry kwadratowe. W związku z wprowadzeniem układu SI, w którym za jednostkę siły przyjęto niuton (N), eliminując jednocześnie jednostkę kilogram-siła (kG), Komitet Techniczny (TC) Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) w rezolucji z 1973 roku przyjął zasadę, że liczbowy

wynik twardości nie powinien ulec zmianie. Zasadę tę przyjął również Polski Komitet Normalizacji, Miar i Jakości w Polskiej Normie H-04350 dotyczącej pomiaru twardości sposobem Brinella i jej kolejnych modyfikacjach [I], Postulat ten jednak oznacza w rzeczywistości zachowanie starej jednostki miary [kG/mm²] dla wyrażenia twardości. Aby uniknąć formalnych sprzeczności, postanowiono traktować twardość HB jak wielkość bezwymiarową. W związku z tym, w przypadku gdy sita Fjest wyrażona w niutonach, twardość Brinella wyznaczamy ze wzoru

(5.2)

(5.3)

hbJ-^L

s

Pole powierzchni czaszy kulistej określa wzór

S = nDh,

gdzie: D - średnica wgniatanej kulki [mm], h - głębokość czaszy kulistej [mm].

Określanie pola powierzchni czaszy kulistej na podstawie pomiaru głębokości h odcisku jest mało dokładne. Dlatego głębokość odcisku wyznaczamy pośrednio, mierząc średnicę odcisku d w milimetrach. Z trójkąta prostokątnego ACO (rys. 5.1) mamy

(5.4)

Stąd

(5.5)

Ostatecznie otrzymujemy w przypadku siły F wyrażonej w kilogramach siły [kG]

HB =

2 F

nD(D--<]D¹ -d¹) ’

(5.6)

a w przypadku siły F wyrażonej w niutonach [N]

HB =0,102 -²f    (5.7)

nO(D-VD² -d^l)

Średnica odcisku d jest Średnią arytmetyczną średnic d, i d₂ mierzonych w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach

(5.8)

2