background image

 
 

Wydział 
EAIiIB 

Imię i nazwisko 
1. Beata Kolecka 
2. Paweł Kolanowski 

Rok 
II 

Grupa 

Zespół 

LABORATORIUM 

MATERIAŁOZNA

WSTWA 

Temat: 

Wyznaczanie twardości i odporności na kruche 

pękanie materiałów 

Nr ćwiczenia 

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, łatwdo 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. 

 

 

 

 

background image

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 

background image

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