Kolokvij II/2 Flashcards
Tvrdoća je
otpornost materijala
prema prodiranju nekog drugog znatno tvrđeg tijela.
osnovni princip mjerenja tvrdoce
Osnovni princip mjerenja kod većine metoda je mjerenje veličine ili dubine
otiska što ga utiskivač (penetrator ili indentor) opterećen nekom silom,
načini u ispitivanom materijalu. Te su metode pogodne za ispitivanje tvrdoće
metalnih materijala kod kojih je moguća neka plastična (trajna) deformacija.
Utiskivači su oblika kuglice, stošca ili piramide, a izrađeni su od tvrdih
materijala (kaljeni čelik, tvrdi metal ili dijamant)
Metode mjerenja tvrdoće:
- statičke metode (Brinell, Vickers, Rockwell…)
- za točno određivanje tvrdoće, uređaji su
stabilni, zahtijevaju bolju pripremu površine
- sila ispitivanja koja djeluje na utiskivač
postepeno raste do maksimalne vrijednosti - dinamičke metode (Poldi, Shore…)
- za grubu procjenu tvrdoće, uređaji su prijenosni, lako se određuje tvrdoća
u svim uvjetima (npr. velike konstrukcije)
- sila na utiskivaču ostvaruje se udarom ili se tvrdoća određuje na osnovi
elastičnog odskoka utiskivača od površine koja se ispituje
Brinellova metoda, primjena, način ispitivanja, formula, u kojem rasponu je mjerenje valjano, izbor sile
Ova metoda se primjenjuje za sve metalne
konstrukcijske materijale čije tvrdoće ne prelaze 400
HB, ako se ispituje sa zakaljenom čeličnom kuglicom
(HBS), odnosno do 800 HB, ako se koristi kuglica od
tvrdog metala (HBW).
Sila F kojom se utiskuje kuglica mora rasti do
nazivne vrijednosti tijekom 2 do 8 sekundi, a
njezino djelovanje mora trajati 10 do 15 sekundi.
d=0.24-0.6*D
izbor sile reguliran je stupnjem opterećenja
Prednosti i nedostatci Brinell
Prednosti:
- jednostavna priprema površine, dovoljno je i grubo brušenje
- lako mjerenje veličine otiska, dovoljno je mjerno povećalo
Nedostaci:
- ne mogu se mjeriti materijali visoke tvrdoće (metoda je selektivna)
- tvrdoća je ovisna o opterećenju pa prema stupnju opterećenja X treba
izabrati odgovarajuću silu
- otisak je relativno velik pa funkcionalno ili estetski nagrđuje površinu (ako
se tvrdoća mjeri na proizvodu, a ne na uzorku)
Vickers, razlika u odnosu na brinell, utiskivač, formula, debljina uzorka
Tvrdoća po Vickersu je mjera otpornosti što ga materijal pruža prodiranju
pravilne četverostrane dijamantne piramide s vršnim kutom od 136°
opterećene silom F.
Kod Vickersove metode uklonjena su dva osnovna
nedostatka Brinellove metode: ograničenost područja
mjerenja i ovisnost iznosa tvrdoće o sili utiskivanja.
HV=F*0,102/S
Debljina ispitnog uzorka mora biti najmanje 1,5d.
Metode kod Vickersa
Makrometoda - najviše se koristi
semimikro metoda . za tanke slojeve i uzorke
metoda mikrotvrdoće- za mjerenje tvrdoće pojedinih faza u mikrostrukturi materijala
Prednosti i nedostatci kod Vickersa
Prednosti: tvrdoca je neovisna o primijenjenoj sili, univerzalna metoda, malen otisak pa ne oštećuje površinu
Nedostatci: potrebna posebna priprema površine, mogucnost loma dijamantne piramide, potreban mjerni mikroskop
označavanje tvrdoće po vickersu 430 HV10
430 HV10
tvrdoća HV-sila 10kp
Rockwell metoda, trajanje
Tvrdoća po Rockwellu je mjera otpornosti nekog materijala prema
prodiranju utiskivača (kuglice ili dijamantnog stošca s vršnim kutom
120°) opterećenog definiranim opterećenjem.
Trajanje jednog ispitivanja je oko 10s
Za razliku od Brinellove i Vickersove metode, kod
Rockwellove metode se ne mjeri veličina otiska,
nego dubina prodiranja utiskivača.
HRB, utiskivač, faze, izraz
za meke materijale - kuglica od kaljenog čelika
promjera 1/16“ (1,5875 mm) - HRB metoda
Postupak mjerenja tvrdoće odvija se u tri faze:
Prva faza – predopterećenje F0= 98 N (10 kp) - utiskivač (čelična kuglica)
prodire na dubinu h0 koja predstavlja početni položaj za mjerenje dubine
prodiranja – provodi se radi otklanjanja utjecaja površinskih neravnina
Druga faza – glavno opterećenje F1= 883 N (90 kp), koje se dodaje na
predopterećenje (F0+F1= 981 N (100 kp)), utiskuje utiskivač na dubinu h1 –
uslijed djelovanja glavnog optereće. nastaju elastične i plastične deformacije
Treća faza - rasterećenje, tj. otklanjanje glavnog opterećenja F1
- dolazi do
povrata elastičnih deformacija u uzorku nastalih u drugoj fazi i utiskivač se
zaustavlja na dubini h2
(h2<h1
)
ukupno moguća dubina prodiranja utiskivača iznosi 0,26
mm i podijeljena je na 130 dijelova. Jedan podjeljak iznosi 0,002 mm i
predstavlja jedan stupanj tvrdoće po HRB metodi.
HRB = 130 - e/0,002,
e=h2-h0
20-100HRB mjerno područje
HRC
Rockwellova HRC metoda se koristi za tvrde materijale (toplinski obrađeni
čelici). Postupak mjerenja tvrdoće odvija se u tri faze:
Prva faza – predopterećenje F0= 98 N (10 kp) - utiskivač prodire na dubinu
h0 koja predstavlja početni položaj za mjerenje dubine prodiranja
Druga faza – glavno opterećenje F1= 1373 N (140 kp), koje se dodaje na
predopterećenje (F0+F1= 1471 N (150 kp)), utiskuje utiskivač na dubinu h1
Treća faza - rasterećenje, tj. otklanjanje glavnog opterećenja F1
- dolazi do
povrata elastičnih deformacija u uzorku nastalih u drugoj fazi i utiskivač se
zaustavlja na dubini h2
(h2<h1)
HRC=100-e/0,002
20-70HRC
Rockwell prednosti i nedostatci
Prednosti: veca brzina mjerenja, nije potrebna posebna priprema, neposredno ocitavanje, plitak otisak
Nedostatci: manja preciznost mjerenja, mogucnot loma dijamantnog stošca
Svojstva i primjena dinamičkih ispitivanja
Mjerenja
tvrdoće su jednostavna, brza i jeftina, ali je
smanjena točnost mjerenja.
Primjenjuju se kod ispitivanja tvrdoće na
dijelovima velike mase i/ili velikih dimenzija
i/ili složene geometrije
Poldi metoda
Kao utiskivač koristi se čelična kuglica
promjera 10 mm.
Mjerenjem promjera otiska na ispitnom
uzorku i etalonu (pomoću povećala)
određuje se tvrdoća ispitnog uzorka
korištenjem usporednih tablica.
Ova metoda daje rezultate koji za praksu imaju zadovoljavajuću točnost.
Razlika vrijednosti tvrdoća izmjerenih po Brinellovoj i Poldi metodi nije veća
od 2 %.
Shore metoda
Princip mjerenja tvrdoće zasnovan je
na elastičnom odskoku utiskivača i na
mjerenju visine prvog odskoka.
Uređaj za mjerenje tvrdoće (skleroskop) ima staklenu cijev duljine
245 mm, podijeljenu na 130 dijelova,
u kojoj se nalazi utiskivač mase
2,5g s dijamantnim stožastim vrhom.
Kod mekših materijala je
odskok niži nego kod tvrđih.
Na osnovi srednje vrijednosti elastičnog odskoka utiskivača može se tvrdoća
po Shoreu preračunati u tvrdoću po Vickersu.
Shore metoda se primjenjuje za
ispitivanje tvrdoće plastomera i gume.
Što je zilavost i sto na nju utjece
sposobnost materijala da apsorbira energiju plasticnom deformacjiom, razgradi naprezanje te na taj nacin poveca otpornost materijala na lom.
na zilavost utjecu: mikrostruktura materijala, temperatura ispitivanja, oblik i dimenzije zareza, dimenzije ispitnog uzorka, brzina udars
Karakteristike zilavosti
udarni rad loma, granicna temperatura zilavosti, prijelazna temperatura zilavosti,temperatura duktilnosti, lomna zilavost
Što je ina cemu se ispituje URL
Udarni rad loma predstavlja energiju potrebnu da brid Charpyjeva bata
prelomi ispitni uzorak ili ga provuče između oslonaca.
pokazuje hoce li se materijal ponasati zilavo ili krhko u uvjetima udarnog opterecenja
Najcesce se provodi na Charpyjeom batu
Ispitni uzorci URL
Ispitni uzorak s V-utorom (ISO – V epruveta), za ispitivanje žilavijih
materijala, kao npr. čelik s malim postotkom ugljika 55x10x8 s radijusom 0.25
Ispitni uzorak s U-utorom (DVM epruveta), za ispitivanje krhkih
materijala 55x10x7 R1
Dubina ″U″ utora može biti 3 mm ili 5 mm, a ″V″ utora je 2 mm.
Utjecaj temperature ispitivanja na iznos udarnog rada loma
- Metali i njihove legure s FCC rešetkom (austenitni čelici, Al-legure, Culegure, Ni-legure) pokazuju neznatno sniženje URL sa sniženjem
temperature ispitivanja te se može reći da oni kod svih temperatura pucaju
žilavo. - Visokočvrsti materijali (alatni čelici, ultračvrsti čelici, tvrdi metali, staklo,
keramika) imaju za sve temperature ispitivanja nizak URL, odnosno kod svih
temperatura pucaju krhko.
Utjecaj URL na zilavost
Vrijednost URL jedan je od pokazatelja žilavosti materijala. Što je URL veći,
to je i materijal žilaviji.
Jednoznačna veza između žilavosti i ostalih mehaničkih svojstava ne
postoji, ali su u većini slučajeva materijali s visokom žilavošću, ujedno i
visoke istezljivosti i niske čvrstoće, kao i obrnuto.
