1 / 46

Keménység

Keménység. Az anyagok egyik legfontosabb tulajdonsága a keménység ük. A fémek és ötvözetek keménységmérése nagyon elterjedt. A keménység alatt a fémnek azt az ellenállását értjük, amelyet a fém egy nála keményebb test behatolásával szemben kifejt. Miért olyan elterjedt a keménységmérés?.

guang
Download Presentation

Keménység

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Keménység Az anyagok egyik legfontosabb tulajdonsága a keménységük. A fémek és ötvözetek keménységmérése nagyon elterjedt. A keménység alatt a fémnek azt az ellenállását értjük, amelyet a fém egy nála keményebb test behatolásával szemben kifejt.

  2. Miért olyan elterjedt a keménységmérés? • a mérés gyors, egyszerű • a darabon " roncsolásmentesen " elvégezhető • az eredményekből kísérletileg meghatározott összefüggések alapján egyéb anyagjellemzőkre is következtethetünk • a technológiai folyamatba beilleszthető

  3. A statikus mérések elve egy szabványos anyagú, alakú és méretű kemény testet (benyomó szerszám) meghatározott ideig ható terheléssel a mérendő anyag felületébe nyomunk, és vagy a terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosával, (HB, HV) vagy a benyomódás mélységéből képezett számmal (HR) jellemezzük a keménységet. A terhelést lassan adjuk rá a benyomó szerszámra, ezért a módszereket statikus keménység méréseknek nevezzük.

  4. Megjegyzés • A különböző, néha eltérő fizikai hatásokon alapuló eljárások mérőszámai csak korlátozott módon, bizonyos megszorítások figyelembevételével hasonlíthatók össze. • Alapvetően megállapítható, hogy minden eljárásnak megvan a maga elsődleges és leggyakrabban használt területe.

  5. Brinell keménységmérésMSZ EN ISO 6506-1(mérés)-2 (ellenőrzés, kalibrálás) • A mérés során D átmérőjű keményfém golyótF terhelő erővel belenyomunk a darabon legtöbbször köszörüléssel előkészített sík felületbe Ezáltal d átmérőjű, h mélységű gömbsüveg alakú lenyomat képződik.

  6. A Brinell keménység értelmezése • Brinell keménységen az F terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosát értjük. • Jele: HB. A gömbsüveg felülete Dh. Ezzel a keménység számértéke: • A keménység mértékegység nélküli szám!

  7. Mi kell megválasztani és hogyan? • A golyó • A mérésnél használt golyó keményfém (wolfram karbid) (régebben edzett acél) átmérője D 10 5 2,5 2 és 1 mm • méretét • a mérendő anyag vastagságának, és • a mérési körülményeknek ( keménységmérő gép ) megfelelően választjuk meg.

  8. Mi kell megválasztani és hogyan? • A terhelő erő • A mérendő anyag és a golyóátmérő függvényében választhatjuk meg, úgy, hogy lenyomat d mérete 0,25 és 0,6D közé essen. : F = 9,81.K .D2N. K a terhelési tényező (a mérendő anyag keménységétől függ!

  9. K terhelési tényező

  10. A mérés elvégzése • A vizsgálandó felületet fémesre tisztítjuk (köszörülés) • a lenyomatok a darab szélétől és egymástól legalább 2,5d - 3d távolságra legyenek. • A terhelés megszüntetése után a lenyomat két egymásra merőleges átmérőjét (d) mérjük a keménységmérő gépre szerelt mérőberendezés segítségével 0,001mm pontossággal. • A két érték átlagának, és a terhelő erőnek a függvényében a keménységet táblázatból keressük ki.

  11. A mérés jegyzőkönyvezése • A HB keménység mérőszáma kismértékben függ a terhelő erőtől és a golyóátmérőjétől ! • Ezért a mért érték mellett fel kell tüntetni a golyóátmérőt, a terhelő erőt és a terhelés idejét, ha az nem D=10 mm F= 3000 kp azaz 29430 N és 30 másodperc. Pl. 185HB2,5/187,5 A mérés D=2,5mm golyóval, 187,5 kp azaz 1840 N terheléssel történt, és a darab keménysége 185 HB

  12. Alkalmazási területe, korlátok • Elsősorban öntöttvasak, könnyű-és színesfémek, kisebb keménységű, lágyított normalizált acélok mérésére használják • A Brinell keménységmérés acél golyó esetén 450 HB-nél keményfém esetén 650 HB-nél keményebb anyagok mérésére nem alkalmas, mert a golyó esetleges deformációja a mérést meghamisítja. • Nem alkalmas vékony lemezek mérésére, (túl nagy a benyomódás)

  13. Összefüggés a HB és az Rm között • Az összefüggés közelítő, célszerű a vasalapú ötvözetek keménységi értékek összehasonlítására szolgáló szabvány használata!(MSZ 15191-2)

  14. Vickers keménységmérésMSZ EN ISO 6507-1(mérési elv)-2 ellenőrzés, kalibrálás A Vickers keménységmérés során 136  csúcsszögű négyzet alapú gyémánt gúlát nyomunk F terheléssel a próbadarab felületébe

  15. Vickers keménység mérőszáma • A Vickers keménység a Brinellhez hasonlóan a terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosa. A lenyomat felületének meghatározásához a terhelés megszüntetése után a négyzet alakú lenyomat átlóit (d) mérjük.

  16. Mi kell megválasztani és hogyan? • terhelés A terhelő erő 9,8 - 980 N azaz 1 - 100 kp között választható az anyagminőség és a vastagság függvényében. Megjegyzés: A terhelés változtatásával a lenyomat felülete közel arányosan változik, ezért a Vickers keménység bizonyos határon belül a terhelő erőtől független

  17. A mérés elvégzése • A vizsgálandó felületet fémesre tisztítjuk (köszörülés) • a lenyomatok a darab szélétől és egymástól legalább 2,5d - 3d távolságra legyenek. • A terhelés megszüntetése után a lenyomat két egymásra merőleges átlóját (d) mérjük a keménységmérő gépre szerelt mérőberendezés segítségével 0,001mm pontossággal. A két érték átlagának, és a terhelő erőnek a függvényében a keménységet táblázatból keressük ki.

  18. Kisterhelésű keménységmérés Vickers szerint • Különféle felületi hőkezelések után az edzett darabok felületi kérgében, vagy vékony lemezeken, bevonatokon stb.kis terheléssel (5 - 19,62 N azaz 0,5-2 kp) is végezhetünk Vickers keménységmérést. A mért értéknél mindig fel kell tüntetni a terhelés nagyságát pl. 783 HV 1,0 • A darabot a méréshez csiszolással és polírozással kell előkészíteni. • A lenyomatot 0,2 m pontossággal kell mérni.

  19. Kisterhelésű keménységmérés Knoop szerint • A gyémánt benyomó szerszám, élszöge egyik irányban 130 , a másik irányban 17230'. A benyomódás felülnézetben rombusz. Ez a Knoop féle módszer. A terhelés 0,98- 49 N azaz 0,1- 5 kp között változhat. A keménységet a terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosa adja.

  20. Rockwell keménységmérés(MSZ EN ISO 6508-1 (mérési elv) -2 ellenőrzés, kalibrálás) • A mérés különbözik az eddig ismertetett HB és HV módszerektől, mivel a különböző benyomó szerszámokkal létrehozott lenyomat mélységéből következtet a keménységre

  21. A Rockwell keménységmérés elve

  22. Rockwell keménységmérési eljárások • HRA • HRB, • HRC A benyomó szerszám: 1,59 mm (1/16 ") átmérőjű edzett acél golyó (HRB) 120  csúcsszögű gyémánt kúp ( HRA és HRC).

  23. Rockwell eljárások(terhelés, alkalmazási terület)

  24. Keménységmérő gépek

  25. A keménységmérő gépek kalibrálása, hitelesítése • A keménységmérő gépek ellenőrzésére ismert keménységű etalonokat használnak. A gépeket legalább évente egyszer az arra feljogosított szervezettel ( OMH stb.) hitelesítetni kell.

  26. A különböző anyagok keménységi értékei

  27. Az ismételt igénybevétellel szembeni ellenállás • Azt a jelenséget, amikor egy anyag az ismételt igénybevételek során bevitt, halmozódó károsodások hatására a folyáshatárnál kisebb terhelés esetén eltörik kifáradásnak nevezzük. • Az anyag kifáradása törésként jelentkezik, de a kifáradás folyamata legszorosabban a képlékeny alakváltozással kapcsolatos. • Nagyon lényeges, mert a törési káresetek kb. 70-80 %-a a kifáradással kapcsolatos. A járműveknél ez az arány több is lehet!

  28. A fáradt töret jellege két részből, egy kagylós, barázdált és egy szemcsés ridegen tört részből áll

  29. Fáradt töretJellegzetes fáradt töret forgattyús tengelyen • A repedés a feszültséggyűjtő helytől indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi.

  30. Fáradt töretBelső anyaghibából kiinduló fáradt töret(tányérkerék fog) • A repedés a feszültséggyűjtő helytől indult. A ridegen tört rész relatíve kicsi. A károsodás kiindulása

  31. A kifáradásnál három részfolyamatot különböztethetünk meg • repedés keletkezés • repedés terjedés (lassú) • instabil repedés terjedés, törés Az ismételt igénybevételnél a feszültség általában kisebb, mint a folyáshatár  Rp0,2

  32. Kifáradás vizsgálata A jelenségre a múlt század második felében vasúti tengelyek hosszabb idejű üzemelése után bekövetkező jellegzetes törése hívta fel a figyelmet. A jelenséget Wöhler a vasúti tengelyek igénybevételének modellezésével vizsgálata.

  33. Az igénybevétel • A kifáradás során a feszültség az időben változik és sokszor ismétlődik. • A vizsgálatok során a feszültség legtöbbször szinusz görbe szerint, de más jelalak szerint is változhat.

  34. Vizsgálati módok

  35. Wöhler görbe A görbe aszimptotikusan közelít egy értékhez, így a terhelő feszültség csökkentésével , az acélokra meghatározható egy olyan jellemző feszültség, amellyel az akár végtelen sokszor terhelhető anélkül, hogy eltörne. Ezt a feszültséget az acél kifáradási határának nevezzük. Jele: D.

  36. Acélok Wöhler görbéje A Wöhler görbe két jól elkülöníthető szakaszból áll. Az első ferde , meredeken eső szakaszt élettartam szakasznak, a vízszintes részt, pedig kifáradási szakasznak nevezzük. A két egyenes acéloknál 2 - 5. 106 igénybevételnélmetszi egymást.

  37. Meghatározható-e minden anyagnál kifáradási határ? nem minden anyagnak vankifáradási határa. Alumínium ötvözetek, saválló acélok, nagyszilárdságú acélok esetében a Wöhler görbe második szakasza nem vízszintes, így kifáradási határ nem értelmezhető.

  38. A szerkezeti anyagok viselkedése ismételt igénybevétel során • Polimerek, a fémekhez hasonló, bár az anyagban zajló mikroszkópos folyamatok mások • kerámiák, ridegek, esetükben kifáradásról nem beszélhetünk

  39. A fárasztó vizsgálatokkal meghatározott eredmények értékelése, használata • A kifáradás sztohasztikus folyamat, nem lehet átlagolni! Az egy feszültségszinten végzett mérés nem a törést okozó igénybevételi számot, csak annak egy lehetséges értékét adja meg. • Sok a véletlen tényező

  40. Mi a megoldás? A mérési eredményeket matematikai statisztikai módszerekkel kiértékelve adott törési illetve túlélési valószínűséggel adhatjuk meg az adott terheléshez tartozó ismétlési számot. A matematikai statisztikai kiértékeléshez sok, feszültségszintenként legalább 10 próbatest szükséges.

  41. Az eredmények megadása

  42. A kifáradást befolyásoló tényezők • a terheléstől, külső körülményektől függő tényezők • a darabtól függő tényezők

  43. A z igénybevétel típusának hatása Az igénybevétel típusának a hatása fontos, mert jelentős eltérést eredményez. az anyag kifáradási határa a legkedvezőbb váltakozó hajlító (1), kisebb húzó-nyomó (2) és még kisebb váltakozó csavarás (3) esetén..

  44. Korróziós környezet A korrozív közeg a felületet károsítja, ezért jelentősen befolyásolja a kifáradást is

  45. A darabtól függő befolyásoló tényezőkA darab felülete • A fáradt törés csírája a felület. A darab felületén lévő hibák, feszültség koncentrátorok elősegítik a darab kifáradását. • Fontos! A felület rontó hatása a nagyobb szilárdságú anyagoknál erőteljesebb!

  46. A felület hatása • A különböző mechanikus felületi kezelések, amelyek a darab felületének közelében nyomófeszültséget eredményeznek pl. a felület görgőzése, szemcseszórás, sörétezés stb. a kifáradási határt növelik. Szintén jelentősen javítják a fáradási tulajdonságokat a felületi hőkezelések pl. a betétedzés , de különösen a nagyon vékony, kemény felületi kérget biztosító nitridálás ill. nikotrálás.

More Related