1

1. Cel  ćwiczenia:

Celem ćwiczenia był pomiar twardości  czterech próbek (stalowej znormalizowanej , stalowej chartowanej, aluminiowej oraz mosiężnej) za pomocą twardościomierzy: Vikersa ,Brinella, Rockwella oraz analiza ich twardości udokumentowana odpowiednimi wnioskami.

2.  Przebieg  ćwiczenia:

a)  próba twardości metodą Vickersa

Wyróżniamy w tej metodzie trzy skale twardości:

-         mikrotwardość   do 200 [G]

-         twardość    200 [G] – 1 (3) [kG]

-         makrotwardość   1 – 3 [kG]

Twardość wg tej metody obliczamy:

                                                                         gdzie:

                                              (-pole pow. bocznej ostrosłupa)

                                                 gdzie:         a –przekątna

Stosowane obciążenia P=5, 10, 20, 30, 50, 100 [kG].

Jako wgłębników używa się tutaj stożków diamentowych o kącie rozwarcia a=136°.

Do tego ćwiczenia zastosowaliśmy obciążenie stałe P=30 [kG] przy którym poddaliśmy badaniu wszystkie cztery nasze próbki. Po zwolnieniu obciążenia na ekranie twardościomierza odczytaliśmy wartość przekątnej odcisku, a następnie z Polskich Norm dla danej średnicy i danego obciążenia odczytaliśmy twardość badanego materiału. Wyniki pomiarów są następujące:

b)  próba twardości metodą Brinella

Pomiar twardości za pomocą tej metody polega na wgniataniu pod obciążeniem P kG stalowej kulki hartowanej o średnicy D (2, 2.5, 5, 10 [mm]) w badany przedmiot. Średnica odcisku d [mm] mierzona po odciążeniu służy do obliczenia twardości.

Twardość oblicz się wg wzoru:

HB= 

              HB – twardość wg Brinella

              P – siła obciążająca

          – powierzchnia odbitej czaszy kulistej

Należy dobrać taką średnicę kulki, aby była spełniona następująca zależność:

Siłę obciążającą wgłębnik (kulkę) dobieramy wg zależności:

           2            gdzie:

                                                             K – współczynnik twardości przewidywanej

                                                                 D – średnica kulki

Z najbardziej ogólnych i ważnych rzeczy dotyczących badania twardości metodą Brinella należałoby przedstawić jeszcze zależność siły obciążającej do średnicy odcisku. Wyraża się ona wzorem Kicka:

                            gdzie:

                                                                      P – siła obciążająca

                                                                      d – średnica odcisku

                                                                      c – stała doświadczalna

Do naszego ćwiczenia użyliśmy następujących parametrów:

                            P=250 [kG]

                            D=5 [mm]

                            Próbki – ze stali, , z mosiądzu, z aluminium

Jak  wyżej wspomniano poddaliśmy próbki obciążeniu P=250 [kG] przez 15 sekund. Następnie zwolniliśmy obciążenie i za pomocą małego optycznego mikroskopu laboratoryjnego odczytaliśmy średnicę odcisku. Wartość twardości dla danej średnicy i obciążenia odczytaliśmy z Polskich Norm. Przedstawiam wyniki pomiarów:

  c)  próba twardości metodą Rockwella

W tej metodzie stosuje się dwa rodzaje wgłębników  (kulka i stożek) i kilka skal twardości:

B – kulka o średnicy 1/16, obciążenie 100 [kG ] (materiały o twardości 35-100 HRB)

C – stożek, obciążenie 150 [kG] (materiały o twardości 20-67 HRC)

A – stożek, obciążenie 60[kG] (cienkie taśmy stalowe i spieki)

F – kulka o średnicy 1/16, obciążenie 60 [kG] (materiały o twardości poniżej 35  HRB)

Twardość tą metodą oblicza wg wzoru:

                               gdzie:

                                                                                    K – stała (dla kulki 130, dla stożka 100)

Wgłębnik stożkowy wykonany jest jako stożek o kącie rozwarcia i zaokrąglonym wierzchołku promieniem r=0.2 [mm].

Stosuje się obciążenia stałe P=60, 100, 130 [kG].

W naszym ćwiczeniu użyliśmy wgłębnika stożkowego. Poddaliśmy go stałemu obciążeniu, a następnie po zwolnieniu obciążenia odczytaliśmy na skali czujnika zegarowego twardościomierza bezpośrednią wartość twardości. Oto wyniki pomiarów.