Bydgoszcz, 19.06.2013
Radosław Gargul
MiBM Gr A
„Badanie twardości i mikrotwardości metodą Vickersa”
1. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową przyrządów pomiarowych twardości materiału (twardościomierz Vickersa) oraz przyswojenie wiedzy na temat przeprowadzania pomiaru.
2. Wykorzystane materiały do badań oraz urządzenia:
*próbki wybranych metali
*twardościomierz uniwersalny HPO – 250
*lupa pomiarowa
*wypis z normy PN – EN ISO 6507
3. Teoria:
W metodzie Vickersa twardość jest określana jako stosunek obciążenia F do
powierzchni S pobocznicy odcisku wgłębnika.
Wgłębnikiem jest ostrosłup diamentowy o podstawie kwadratowej i kącie α = 136◦ między
przeciwległymi ścianami. Nacisk wywierany, zależnie od rodzaju powierzchni badanej, może
być dobierany w zakresie od 9,8 do 981 N (od 1 do 100 kG). Po dokonaniu pomiaru mierzy
się długości przekątnych, powstającego odcisku przyjmując do dalszych obliczeń wartość
średnią.
Twardość w metodzie Vickersa określana jest ze wzoru
$$\mathbf{HV = 0,102*}\frac{\mathbf{2}\mathbf{\text{Fsin}}\frac{\mathbf{136}}{\mathbf{2}}}{\mathbf{d}^{\mathbf{2}}}\mathbf{= 0,1891*}\frac{\mathbf{F}}{\mathbf{d}^{\mathbf{2}}}$$
Zapis twardości obejmuje:
- wartość liczbową określającą twardość,
- symbol HV,
- liczbę określającą siłą obciążającą (w kG) oraz czas działania siły jeśli jest inny niż
10 - 15 s.
Przykładowe oznaczenie twardości: 780 HV10/20.
Zakres pomiaru twardości metodą Vickersa jest bardzo szeroki i umożliwia pomiar twardości
zarówno metali miękkich jak i bardzo twardych. W metodzie tej stosuje się jedną skalę dla
całego zakresu twardości.
Pomiar metodą Vickersa w minimalny sposób uszkadza badany przedmiot, odcisk jest tak
nieznaczny, że można tą metodą badać cienkie warstwy utwardzane o wysokiej twardości np.
po azotowaniu lub węgloazotowaniu oraz ostrza narzędzi po szlifowaniu.
4. Przebieg ćwiczenia:
Pomiar przeprowadza się w temperaturze otoczenia od 10 do 35oC. Próbkę umieścić na oczyszczonym uprzednio stoliku, tak aby podczas badania nie nastąpiło jej przemieszczenie. Doprowadzić wbgłebnik do powierzchni styku i obciążyć siłą działającą prostopadle do danej powierzchni. Czas od przyłożenia siły do osiągnięcia jej wartosci nominalnej nie powinien być krótszy niż 2s i dłyższy niż 8s. Podczas pomiaru czas obciążenia powinien wynosić od 10 do 15s. Odległość między środkiem odcisku a krawędzią próbki powinna być co najmniej 2.5 razy większa od średniej długość przekątnej odcisku. Po odczekaniu wyznaczonego czasu zmierzyć długości dwóch przekątnych oraz obliczyć jej wartość średnią.
5. Wyniki pomiarów:
| Stop aluminium PA6 | Stal NC 6 | Piła do mechanicznego cięcia metali | Pilnik | Piła (mierzona na końcu materiału) | WCL | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Długości przekątnych d1 i d2 | 0,615 0,617 |
0,243 0,256 |
0,235 0,247 |
0,250 0,251 |
0,526 0,487 |
0,249 0,232 |
| Średnia dśr | 0,616 | 0,2495 | 0,241 | 0,2505 | 0,5065 | 0,2405 |
| HV30 | 147 | 897 | 958 | 888 | 243 | 963 |
6. Wnioski: