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