ZKOUŠKY TVRDOSTI

komplexní didaktické zpracování problému

Definice tvrdosti

H = f (e, P, F, T, t, v)

H

…

e

...

P

...

F

...

T

...

t

...

v

...

tvrdost (z anglického slova

hardness

) elastické vlastnosti zkoušeného materiálu plastické vlastnosti zkoušeného materiálu velikost síly působící na vnikací těleso tvar, rozměry a tvrdost vnikacího tělesa tření mezi vnikacím tělesem a vzorkem rychlost pohybu vnikacího tělesa

Podle principu:

 vtiskové  vrypové  odrazové  kyvadlové

Rozdělení metod měření tvrdosti

Podle rychlosti zatěžování:

 statické  dynamické   dynamicko – elastické dynamicko – plastické

Podle účelu měření:

 zkoušky makrotvrdosti  zkoušky mikrotvrdosti

Zkouška tvrdosti podle Brinella

HBS



HBW

 

0 , 102

  

D

 

D

2

 

F D

2



d

2



•

Tato metoda je vhodná pro: lité, heterogenní materiály

(grafitické litiny..) •

z důvodu velkého Ø kuličky a vysoké zátěžné F se tvrdost měří na poměrně velké ploše a tím se snižuje riziko ovlivnění výsledku lokální chemickou a strukturní heterogenitou

měkké slitiny

vícefázové (Al slitiny, dural, mosaz, bronz..),jednofázové i Pozn: • Norma stanovuje nejen zátěžnou F, průměry vnikacího tělíska, ale také geometrické omezení vpichů (min. vzdálenost mezi dvěmi vpichy, min. vzdálenost prvního vpichu od okraje a min. tloušťku materiálu). • Tvrdost se měří na seříznutých plochách, popř. na výbrusech • Tvrdost se určuje podle průměru vtisku vnikací kuličky

Zkouška tvrdosti podle Vickerse

HV



0 , 102



2



F



sin



2

d

2



0 , 1891



F d

2

• •

Tato metoda se zejména hodí pro: Velmi tvrdé a homogenní (jednofázové) materiály

nedá se použít pro grafitické, heterogenní slitiny a pro lité materiály, kde je nebezpečí staženin z důvodu tvaru vnikacího tělíska (diamantový jehlan)

Vrstvy

(cementační EHT, nitridační NHT..) Pozn: • Norma stanovuje nejen zátěžnou F, průměry vnikacího tělíska, ale také geometrické omezení vpichů (min. vzdálenost mezi dvěmi vpichy, min. vzdálenost prvního vpichu od okraje a min. tloušťku materiálu). • Tvrdost se měří na seříznutých plochách, popř. na výbrusech • Jedná se o nejpřesnější metodu měření tvrdosti • Tvrdost se určuje podle průměrné délky úhlopříček vtisku

Zkouška tvrdosti podle Rockwella

HRA

,

HRC

,

HRD



100



h

0 , 002

HRB

,

HRE

,

HRF

,

HRG

,

HRH

,

HRK



130



h

0 , 002

HRN

,

HRT



100



h

0 , 001

Tato metoda se zejména hodí pro:

Pozn: • Tvrdost se neměří, na základě hloubky vtisku se odečítá ze stupnice • Tato metoda je primitivní, nejméně přesná, rychlá • Touto metodou můžeme měřit tvrdost na povrchu materiálu na jakémkoliv místě (hřídele..), nemusíme upravovat ani zarovnávat plochu • 0,5 HR odpovídá 10 HV, což potvrzuje nepřesnost metody

Zkoušky mikrotvrdosti Metoda Vickers Metoda Knoop

HV



0 , 1891



F d

2

KHN



1 , 4513



F L

2

Dynamicko – plastické metody Poldi kladívko Baumannovo kladívko

Tyto metody se zejména hodí pro:

•

Velké a těžké odlitky

Poldi i Baumannovo kladivo je přenosné

Pozn: • Jedná se o porovnávací metody (vtisk se porovnává s etalonem, jehož tvrdost a chemické složení známe)

Dynamicko – elastické metody Shoreho skleroskop Duroskop

Tyto metody se zejména hodí pro:

• • •

Pryže, plasty Tvrdé povrchy ocelí

(po zpevňování povrchu…)

Tam, kde ostatní metody nefungují

Vztahy mezi tvrdostí a základními materiálovými charakteristikami

 pro nejběžnější konstrukční materiály (nízkouhlíkové a nízkolegované oceli, litiny atd.):  mez kluzu:

R

e = (3,33 ÷ 5) ∙ HV (HB)

 mez pevnosti:

R

m = (2,86 ÷ 3,33) ∙ HV (HB)

 pro svařitelné uhlíkové a uhlíko-manganové oceli:  smluvní mez kluzu:

R

p 0,2 = 3,28 ∙ HV – 221

 mez pevnosti (pro HV 100 ÷ 250):

R

m = 3,3 ∙ HV – 8

 mez pevnosti (pro HV 250 ÷ 400):

R

m = 3,15 ∙ HV – 8 ***