Badanie Twardości

              Twardością nazywamy opór przy wciskaniu w badany materiał odpowiednio dobranego wgłęb­nika, którym może być kulka, stożek lub ostrosłup. Pomiary twardości znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle i kontroli jakości materiału ze względu na ich prostotę, że nie niszczą badanego materiału, nie wymagają pracochłonnego przygotowania próbek i że mierząc twardość materiału można obliczyć jego wytrzymałość.

              Większość metod badania twardości należy do statycznych (metody Brinella, Rockwella), to znaczy następuje powolne wciskanie wgłębnika przy działaniu siły stałej lub stopniowo wzrastającej do określonej wartości. Znana jest również metoda dynamiczna, polegająca na wciskaniu wgłębnika przez uderzenie(metoda Poldi).

Metoda Brinella

Metoda ta polega na wciskaniu w materiał kulki stalowej lub z węglików spiekanych o średnicy

D = 10; 5; 2,5; 2; 1 [mm], przy zastosowaniu siły F, zależnej od średnicy kulki i twardości materiału zgodnie ze wzorem:

                                                                      K – współczynnik zależny od twardości.

              Granicą stosowalności tej metody jest twardość 450 HB dla kulki stalowej i 650 HB dla kulki z węglików spiekanych, gdyż przy większej twardości następuje już zbyt duży błąd związany z odkształce­niem kulki. Wadą metody jest konieczność pomiaru średnicy odcisku za pomocą mikroskopu lub lupy.

Zapis twardości jest następujący: 300HBS – dla kulki stalowej, 500HBW dla kulki z węglików.

Powierzchnia odcisku A = 1,47

Twardość próbki na podstawie

PN – 78/H-04360 wynosi 195,03 HB.

Wnioski:

Na podstawie tej twardości wnioskuję iż badanym materiałem może być stal 35.

Metoda Brinella stosowana jest do pomiaru materiałów niezbyt twardych ze względu na trudności z odczytem średnicy odcisku co wiąże się z możliwością popełnienia błędu pomiaru, poza tym metoda ta wymaga więcej czasu na przeprowadzenie pomiaru i pozostawia względnie duże odciski na powierzchni materiału.

Tabela pomiarów:

Metoda Rockwella

              W metodzie tej jako wgłębnika używa się kulki stalowej o średnicy 1/16 cala lub stożka diamentowego o kącie rozwarcia 120o i promieniu zaokrąglenia r = 0,2 mm.

              W zależności od twardości materiału dobiera się rodzaj wgłębnika i twardość odczytuje się na odpowiedniej skali. Stożka używa się do badania twardszych materiałów > 400 HB, a twardość odczytuje ze skali czarnej C. Przy materiałach miękkich stosuje się kulkę i odczytuje ze skali czerwonej B. Skale są przesunięte o 30 podziałek. Obciążenie całkowite przy stożku wynosi 1471N a przy kulce 980,7 N, przy czym najpierw nadaje się obciążenie wstępne F0 = 98,07N, a po ustawieniu czujnika na zero dla skali czarnej i trzydzieści na czerwonej dodaje się resztę obciążenia. Miarą twardości jest głębokość wniknięcia wgłębnika, przy czym jednej podziałce odpowiada zagłębienie wgłębnika o 0,002 mm. Aby liczba twardości rosłą z twardością materiału, zmiany zagłębienia wgłębnika liczy się od hipotetycznej płaszczyzny pod powierzchnią próbki, która dla stożka jest odległa 0,20 mm, a dla kulki 0,26 mm.

Tabela pomiarów: