| Artur Bugajski | Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej | Prowadzący: Dr inż. Magdalena Rozmus - Górnikowska |
Rok: 3 Grupa: 1 Data: 6.11.2014r |
Ocena: |
|---|---|---|---|---|
| Pomiar twardości i wyznaczenie odporności na pękanie materiałów kruchych | Nr. Ćwiczenia: 1 |
Cel ćwiczenia
* Zapoznanie się z działaniem, zakresem stosowania i obsługą twardościomierzy: Brinella, Vickersa i Rockwella.
* Omówienie następujących metod pomiaru twardości:
porównawczych: (próba zarysowania Mohsa), statycznych: Brinella, Rockwella, Vickersa, dynamicznych: Poldi, Shora.
* Praktyczne wykonanie pomiarów twardości oraz wyznaczenie odporności na pękanie materiałów kruchych metodą pomiaru długości spękań wywołanych wciskaniem wgłębnika Vickersa.
Wyniki pomiarów:
Aluminium:
Przekątne: 28,1 ; 28,9
Śr. Arytmetyczna: 28,5
Miedź:
Przekątne: 54,8 ; 55,5
Śr. Arytmetyczna: 55,15
Stal austenityczna:
Przekątne: 171 ; 167
Śr. Arytmetyczna: 169
Stal szybkotnąca:
Przekątne: 871 ; 837
Śr. Arytmetyczna: 854
Nb10Ti15Al – odporność na pękanie stopu
Obciążenie 5kg
Dł. Pęknięcia: L=0,14 mm
Obciążenie 10kg
Dł. Pęknięcia: L=0,29 mm
Obciążenie 20kg
Dł. Pęknięcia: L=0,46 mm
| F [N] | L [mm] |
|---|---|
| 49 | 0,14 |
| 98,1 | 0,29 |
| 196,2 | 0,46 |
Wyznaczanie odporności na pękanie KIc:
K2IC=$\frac{\mathbf{E*}\mathbf{G}_{\mathbf{\text{IC}}}}{\mathbf{1 -}\mathbf{v}^{\mathbf{2}}}$ E- moduł Younga ; v- współczynnik Poissona ;
GIc= intensywność uwalniania energii sprężystej
W= α*GIc => GIc=W/α
W- parametr W
α-stała α=4,9*103 v=0,38 E=120 [GPa]=120000 [MPa]
W=1/a => „a” z funkcji liniowej y = 0,003x + 0,130 a=0,003 W=1/0,003=333,33 GIc=333,33/4,9*103=0,068 [N/mm]=68 [N/m]
$\mathbf{K}_{\mathbf{\text{Ic}}}^{\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{120*}\mathbf{10}^{\mathbf{9}}\left\lbrack \frac{\mathbf{N}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}} \right\rbrack\mathbf{*68}\left\lbrack \frac{\mathbf{N}}{\mathbf{m}} \right\rbrack}{\mathbf{1 -}\mathbf{0,38}^{\mathbf{2}}}$=9,623776389*1012 $\left\lbrack \frac{\mathbf{N}^{\mathbf{2}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}} \right\rbrack$
$\mathbf{K}_{\mathbf{\text{Ic}}}\mathbf{= \ 3.1\ \lbrack}\frac{\mathbf{N}}{\mathbf{m}^{\frac{\mathbf{3}}{\mathbf{2}}}}\mathbf{\ }$]
Wnioski:
Stal szybkotnąca jest zdecydowanie twardsza (HV) niż aluminium.
Odporność na pękanie stopu Nb10Ti15Al jest bardzo niska, metale o dużej wytrzymałości odporności na pękanie KIc mieści się w przedziale 50-154, stal maraging 175, a ceramika np. Si3N4 KIc=4-5.