Materijali 2- vježba 4

8/18/2019 Materijali 2- vježba 4.

1/61

Vježba 4

Ispitivanje tvrdoće

M a t e r i j a l i 2

Vježba 4: Ispitivanje tvrdoće

Osnove

2

tvrdoća predstavlja mehaničko svojstvo materijala, a definiše se kao otpor kojimse neko tijelo suprotstavlja prodiranju drugog, tvrđeg tijela u njegovu površinu

tvrdoća nije osnovna osobina materijala ?), ali je u vezi sa elastičnim i plastičnimosobinama

Utiskivač

Otisak


2/6

2

M a t e

r i j a l i 2


Vrste ispitivanja

3

prema načinu ispitivanja

elastični odskok – rijetko se koristi

otpornost prema rezanju ili abraziji – rijeđe se koristi

otpornost prema prodiranju – najčešće se koristi

po primjenjenoj sili prodiranja

ispitivanje makrotvrdoće - ispitivanje opterećenjem > 2N

ispitivanje mikrotvrdoće - ispitivanje opterećenjem < 2N

ispitivanje nanotvrdoće - ispitivanje veoma malim opterećenjem ~100μN

po načinu određivanja tvrdoće

ispitivanje odnosa sile utiskivanja i površine otiska – Brinell, Vickers metode

ispitivanje trajne dubine otiska – Rockwell metoda



Metoda Brinell Johan August Brinell, 1900.)

4

tvrdoća po metodi Brinell (HB) definiše se kao odnos sile utiskivanja i površineotiska koji napravi kuglica prečnika D u površini ispitivanog materijala

utiskivač je kuglica od:

kaljenog čelika – za tvrdoće manje od 450 HB

tvrdog metala – za tvrdoće ne veće od 650 HB


3/6

3

M a t e

r i j a l i 2


Metoda Brinell

5

tvrdoća, po metodi Brinell, se može izračunati prema datom izrazu ili direktnoočitati iz tabela [odstupanja]

PRIMJER

F=4,903 kN (HB500; 500(kg)×9,81(m/s2)=4903 N)

d=2,51 mm

Tvrdoća:99,4 HB

označavanje

HBS – kada se koristi čelična kuglica

HBW – kada se koristi kuglica od tvrdog metala

PRIMJER

300 HBS 5/750 - tvrdoća po Brinelu iznosi 300, pri čemu je korištena čeličnakuglica; prečnik kuglice 5 mm; sila 7,355 kN čije je dejstvo trajalo 10 –15 s

650 HBW 1/30/20 - tvrdoća po Brinelu iznosi 650, pri čemu je korištenakuglica od tvrdog metala; prečnik kuglice 1 mm; sila 294,3 N čije je dejstvotrajalo 20 s

222

102,0d D D D

F HB



Metoda Vickers Robert Smith i George Sandland, 1921.)

6

definiše se kao količnik sile utiskivanja i površine otiska koju ostvari utiskivač napovršini ispitivanog materijala

utiskivač je dijamantski u obliku pravilne piramide sa kvadratnom osnovom


4/6

4

M a t e

r i j a l i 2


Metoda Vickers

7

tvrdoća, po metodi Brinell, se može izračunati prema datom izrazu ili direktnoočitati iz tabela (d je srednja vrijednost dijagonale otiska) [odstupanja]

PRIMJER

F=294,2 N (HV30; 30(kg×9,807(m/s2) = 294,2N)

d=0,255 mm

Tvrdoća: 856 HV

označavanje

HV

PRIMJER

856 HV 30 - tvrdoća po Vikersu iznosi 856; izmjerena je korištenjem sile od294,2 N, čije je puno dejstvo sile trajalo 10 –15 s

856 HV 30/20 - tvrdoća po Vikersu iznosi 856; izmjerena je korištenjem sileod 294,2 N, u toku 20 s

22 1891,0)2/136sin(2

102,0d

F

d

F HV



Metoda Rockwell Paul Ludwik, 1908; Hugh i Stanley Rockwell, 1914)

8

tvrdoća po metodi Rokvel definiše se nepovratnom dubinom otiska koju načiniutiskivač na površini uzorka ispitivanog materijala.

I faza: dejstvo silom F0 za neutralisanje uticaja hrapavosti i površinskih nečistoća

II faza: dejstvo silom F1 – elastična i plastična deformacija; ukupna sila: F=F0+F1 III faza: otklanja se dejstvo sile F1, tako da je karakteriše dejstvo sile F0.

utiskivač je

dijamantski konus (HRC), za srednje, velike i izuzetno velike tvrdoće

čelična kuglica (HRB), za male i vrlo male tvrdoće

a)

b)


5/6

5

M a t e

r i j a l i 2


Metoda Rockwell

9

označavanje

HRB – kada se koristi čelična kuglica

HBC – kada se koristi dijamantski konus

PRIMJER

65 HRB – tvrdoća 65 Rockwella po skali B

50 HRC – tvrdoća 50 Rockwella po skali C



Uporedni pregled skala i metoda i veza tvrdoće sa čvrstoćom

10

Tvrdoća po Brinell-u = 200 HB

Tvrdoća po Vickers-u = 200 HV

Tvrdoća po Rockwell-u ~ 90 HRB

Zatezna čvrstoća: Rm ~ 700 MPa

Veza između tvrdoće i čvrstoće:

R m = kHB

k – koeficijent zavisi od prirode i stanja strukture čelika

(za čelik i legure aluminijuma k = 3 ,5)

Brinell - Najtačnije vrijednosti tvrdoće obzirom na veliki otisak i

stanje površine, za velike presjeke

- Ograničenje pri mjerenju tvrdoće (deformacija kuglice):

HB


6/6

6

M a t e

r i j a l i 2


Ispitivanje mikrotvrdoće

11

ispitivanje mikrotvrdoće se vrši sa veoma malim silama utiskivanja (0,01-2) N koristi se za:

ispitivanje tvrdoće vrlo tankih ili malih dijelova

ispitivanje tvrdoće mikrokonstituenata ili uključaka pri metalografskimispitivanjima

vrste

mikrotvrdoća po Vickersu

mikrotvrdoća po Knoopu

Documents

Materijali 2- vježba 4