Wydział
EAIiIB

Imię i nazwisko
1. Beata Kolecka
2. Paweł Kolanowski

Rok
II

Grupa
4

Zespół
2

LABORATORIUM

z

MATERIAŁOZNA

WSTWA

Temat:

Wyznaczanie twardości i odporności na kruche

pękanie materiałów

Nr ćwiczenia
2

Data wykonania
18.10.2012

Data oddania
6.11.2012

Zwrot do popr.

Data oddania

Data zaliczenia

OCENA

I Cel ćwiczenia:

Podczas ćwiczenia porównywano twardość różnych materiałów. Wyznaczono odporność
na kruche pękanie za pomocą pomiarów wielkości spękań powstałych podczas używania
wgłębnika Vickersa na badanym materiale. Następnie znaleziono związek między twardością
a budową materiałów oraz między wytrzymałością teoretyczną i rzeczywistą.

II Metoda wykorzystana: Metoda Vickersa

W tej metodzie stosuje się wgłębnik Vickersa o kształcie ostrosłupa o podstawie kwadratowej
wykonany z diamentu. Twardość Vickersa określa stosunek siły obciążenia do powierzchni
bocznej.

III Użyte materiał

Miedź - czysta miedź metaliczna jest czerwono-brązowym, miękkim metalem o bardzo
dobrym przewodnictwie cieplnym i elektrycznym. Nie ulega na powietrzu korozji, ale reaguje
z zawartym w powietrzu dwutlenkiem węgla pokrywając się charakterystyczną zieloną
patyną.

Mosiądz - stop miedzi i cynku zawierający do 40% tego metalu. Mosiądz ma kolor żółty
(złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliża się do naturalnego koloru miedzi.
Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki plastycznej

Aluminium - własności wytrzymałościowe czystego aluminium są stosunkowo niskie,
dlatego stosuje się stopy, które po odpowiedniej obróbce cieplnej mają wytrzymałość nawet
kilkakrotnie większą. Stopy aluminium cechują się korzystnym parametrem konstrukcyjnym,
tzn. stosunkiem wytrzymałości do ciężaru właściwego, który jest większy niż dla stali

PMMA – przezroczyste tworzywo sztuczne, którego głównym składnikiem jest polimer –
polimetakrylan metylu. Charakteryzuje się dużą przepuszczalnością światła (92%), małą
odpornością na udarność i na zarysowanie powierzchni. Jego temperatura mięknięcia wynosi
100-125°C.

Stal - stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości
węgla nie przekraczającej 2,06%. Im większa zawartość węgla, a w konsekwencji udział
twardego i kruchego cementytu, tym większa twardość stali.

IV Wykonanie pomiarów

Pomiary wykonywaliśmy na twardościomierzu HPO 250, pod siłą obciążającą 49N i w czasie
40s dla próbek wykonanych z metali ich stopów i 15s dla PMMA. Obliczono twardość
Vickersa oraz wartość granicy plastyczności.

Prezentacja przykładowych obliczeń:
Twardość Vickersa









Wartość granicy plastyczności

Tabela 1 Przekątne odcisku uzyskane w kolejnych pomiarach.

Materiał

I pomiar
[μm]

II pomiar
[μm]

III pomiar
[μm]

IV pomiar
[μm]

V pomiar
[μm]

Stal
narzędziowa

220

192

202

215

212

211

183

177

206

209

Miedź

302

321

286

344

293

275

307

283

275

310

Mosiądz

265

300

272

279

261

250

285

241

237

241

Aluminium

276

291

275

261

260

241

243

244

243

251

Stal
konstrukcyjna

230

231

223

237

231

221

239

221

222

225

PMMA

413

630

641

655

Tabela 2 Zestawienie średnich wartości przekątnych odcisku dla badanych materiałów.

Materiał

2a

1

[μm]

2a

2

[μm]

2a średnie [μm]

a [μm]

Stal
narzędziowa

220

211

215,5

107,75

192

183

187,5

93,75

202

177

189,5

94,75

215

206

210,5

105,25

212

209

210,5

105,25

Miedź

302

275

288,5

144,25

321

307

314

157

286

283

284,5

142,25

344

275

309,5

154,75

293

310

301,5

150,75

Materiał

2a

1

[μm]

2a

2

[μm]

2a średnie [μm]

a [μm]

Mosiądz

265

250

257,5

128,75

300

285

292,5

146,25

272

241

256,5

128,25

279

237

258

129

261

241

251

125,5

Aluminium

276

241

258,5

129,25

291

243

267

133,5

275

244

259,5

129,75

261

243

252

126

260

251

255,5

127,75

Stal
konstrukcyjna

230

221

225,5

112,75

231

239

235

117,5

223

221

222

111

237

222

229,5

114,75

231

225

228

114

PMMA

413

630

521,5

260,75

641

655

648

324

Tabela 3 Zestawienie średnich wartości przekątnych i wyliczonych dla nich wartości
twardości Vickersa oraz granicy plastyczności.

Materiał

2a średnie [μm]

ufność

a [μm]

HV [MPa]

R

e

[MPa]

Stal narzę.

202,7

11,6

101,35

2211,53

737,18

Miedź

299,6

11,49

149,8

1012,32

337,44

Mosiądz

263,1

14,91

131,55

1312,68

437,56

Aluminium

258,5

4,99

129,25

1359,81

453,27

Stalkonst.

228

4,32

114

1747,95

582,65

PMMA

584,75

63,25

292,375

265,74

88,58

V Prezentacja wyników

Tabela 4

Materiał

HV [MPa]
zmierzone

HV [MPa]
tabelaryczne

R

e

[MPa]

zmierzone

R

e

[MPa]

tabelaryczne

Stal narzę.

2211,53

1600-5000

737,18

300-2000

Miedź

1012,32

100-800

337,44

60

Mosiądz

1312,68

437,56

Aluminium

1359,81

100-400

453,27

40

Stal konst.

1747,95

1600-5000

582,65

300-2000

PMMA

265,74

160

88,58

60-110