Badanie własności mechanicznych metali - próby twardości.

Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z sposobami pomiaru twardości

i aparaturą do pomiaru twardości metodami Brinella ,
Rockwella i Vickersa .

Wiadomości wstępne :

Twardość możemy zdefiniować jako miarę oporu jaki stawia ciało

podczas wciskania do niego innego ciała , lub odporność
materiału na trwałe odkształcenia powstające w czasie
wciskania w ten materiał wgłębnika .

Próba twardości jest bardzo szeroko stosowana ze względu na

łatwość wykonania i jej przydatność . Dwa elementy
niedobrane do siebie twardością mogą szybko zdefektować a
nawet wręcz uniemożliwić działanie układu .

Pomiar twardości można przeprowadzić na wiele sposobów , spośród

których użyte zostały w ćwiczeniu trzy :

a) Metoda Brinella PN - 91 / H - 04350
b) Metoda Vickersa PN - 91 / H - 04355
c) Metoda Rockwella PN - 91 / H - 04360

Pomiar twardości :

a) Metodą Brinella

Metoda ta wykorzystuje wgłębnik ,który jest kulką o pewnej

średnicy. Twardość obliczana tą metodą jest to stosunek
siły obciążającej wgłębnik i działającej prostopadle do
powierzchni badanego materiału , do pola powierzchni
odcisku powstałego w wyniku działania tejże siły . Dla
określenia warunków próby

należy podać średnicę kulki , siłę obciążającą , i czas

działania tej siły . Twardość zmierzoną metodą Brinella
oznacza się jako HB .

HB

P

F

=

gdzie P- siła obciążająca

F= D(D- D2-d2 )

gdzie : D - średnica kulki
d - średnica odcisku

b) Metodą Vickersa :
Metoda ta różni się od poprzedniej rodzajem wgłębnika i sposobem

pomiaru odcisku . W tej metodzie wgłębnikiem jest
ostrosłup diamentowy o podstawie kwadratowej i kącie
wierzchołkowym 136o.

Twardość wg. tej metody to stosunek siły do powierzchni odcisku i

oznaczamy ją jako HV .

gdzie:

HV

P

F

=

F=2sin(a/2)

c) Metodą Rockwella :

Ta próba twardości różni się od dwóch poprzednich zarówno

wgłębnikami jak i sposobem przyłożenia obciążenia .

Wgłębnikami są tu: a) kulka o średnicy 1/16 cala ,b) stożek .
Obciążenie jest zadawane dwustopniowe . Najpierw przykładane

jest obciążenie wstępne a później przykładane jest
obciążenie zasadnicze .Po pewnej chwili jest ono
zwalniane . Zaletą tej metody jest bezpośrednie
odczytanie twardości ze skali

miernika .

Wyniki pomiarów :

a) Metoda Brinella :

Płytka wzorcowa HB10/1000/30 =107

-płytka stalowa
kulka 10 mm , obciążenie 3000 kG , czas działania 15 s

Lp.

d

1

d

2

d

3

HB śr

1

5.65

5.65

5.7

HB

109

105

107

105.67

-płytka aluminiowa
kulka 10 mm , obciążenie 1000 kG , czas działania 30 s .

Lp.

d

1

d

2

d

3

HB śr

1

4.3

4.5

4,5

HB

65,5

59,5

65,5

63,5

b) Metoda Vickersa :

- stal SW9

Lp.

b

1

[mm]

b

2

[mm]

b

3

[mm]

b śr

[mm]

HV śr

1

0.239

0.254

0.261

0.251

HV

974

862

817

884,33

c) Metoda Rockwella :

- dla stali SW18

HRC

1

HRC

2

HRC

3

HRC śr

60

61

62

61

- dla stali węglowej

HRC

1

HRC

2

HRC

3

HRC śr

95

94

92

93,67

Analiza błędu :

a) Wartość średnia twardości obliczona została wg. zależności :

HB

n

HB

HRC

n

HRC

HV

n

HV

ŒR

I

ŒR

I

ŒR

I

= ∗

= ∗

= ∗

∑

∑

∑

1

1

1

gdzie :
i = 1,2,...,n
n - liczba pomiarów .

Dla stali - 105,67
Dla SW18 - 61
Dla SW9 - 884,33
Dla stali niskowęglowej - 93,67
Dla aluminium - 63,5

b) Obliczam odchylenie standardowe wyników pomiarów :

(

)

S

n

HB

HB

n

ŒR

=

∗

−

∑

1

http://notatek.pl/badanie-wlasnosci-mechanicznych-metali-proby-twardosci?notatka