ANYAGOK KÁROSODÁSA ÉS

Átírás

1 ANYAOK KÁROSODÁSA ÉS 9,=6*È/$7$.h/g1%g=h=(0, KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT KEMÉNYSÉMÉRÉS VARA FERENC.RVVXWK/DMRV7XRPiQ\HJ\HWHP0&V]DNDL)LVNRODL.DU TÓTH LÁSZLÓ Bay Zoltán Intézet UY PLUVINAE University of Metz (Franciaország) Készült: a TEMPUS S_JEP_1171 projekt támogatásával Miskolc

2 Kiadja a Miskolci Egyetem $NLDiVpUWIHOHOV Dr. Tóth László 0&V]DNLV]HUNHV]W Dr. Tóth László Példányszám: 40 Készült Colitó fóliáról az MSZ és szabványok szerint Miskolci Egyetem Sokszorosító Üzeme $VRNV]RURVtWiVpUWIHOHOV Kovács Tiborné TB ME A levonat sokszorosításba leadva: május 15.

3 (/6=Ï (/6=Ï 0LQHQW UWpQHOPLNRUV]DNIHMOpVpQHNPHJYDQDPDJDKDMWyHUHMH0tJD;,;V]i]DEDQ DWXRPiQ\HOUHKDODiViWHJ\pUWHOP&HQDYDV~WLN ]OHNHpVUREEDQiVV]HU&HOWHUMHpVHKDWRWWDiW (évente átlagosan km hosszágban építettek új vasútvonalakat), addig jelen korunkban a PLNURHOHNWURQLND DWD OHKHWVpJHN V]WWpN iw D PLQHQQDSMDLQNDW tj\ D P&V]DNL pohw QNHW LV V]ROJiOWDWYD DQQDN IHMOpVpKH] V] NVpJHV KDMWyHUW ( NpW SHULyXV IHMOpVpQHN VDMiWRVViJDL természetesen megmutatkoztak a társadalmi struktúra formálódásában is. Az elmúlt században NLDODNXOW D QDJ\ ]HPL PXQNiVViJ PHJYDOyVXOW D WNH NRQFHQWUiFLyMD pv OpWUHM WW D reál - RPLQiQVDQDP&V]DNLWXRPiQ\P&YHOLQHNQpSHV WiERUD (] XWyEELDN NLYtYWiN PDJXNQDN D széles társadalmi elismertséget, hisz tevékenységük közvetlenül hozzájárult a társadalom látható IHMOpVpKH] 1DSMDLQN VDMiWRVViJD D] információs társadalom kialakulása, amelyben a PLNURHOHNWURQLNDLHOHPHNIHMOpVHiWV] YLDPLQHQQDSLpOHW QNWHYpNHQ\VpJ QNOHKHWVpJHLW$ P&V]DNLpOHWEHQH]W EEHNN ] WWDV]iPtWiVWHFKQLNDUREEDQiVV]HU&HOWHUMHpVpWDLDJQRV]WLNDL vizsgálatok eszközparkjának átalakulását, az anyagok viselkedésének, tulajdonságainak mélyebb PHJLVPHUpVpWV]ROJiOyDQ\DJYL]VJiODWLPyV]HUHNHV]N ] NOpWUHM WWpWHUHPpQ\H]WpN$IHMOpV ütemét jól tükrözi az, hogy mindez az utóbbi 0 évben következett be (pl. a számítógépek PLNURSURFHVV]RUDLQDNP&YHOHWLVHEHVVpJHSHULyXVEDQQDJ\ViJUHQHWYiOWR]RWW $ QDJ\ puwpn& P&V]DNL OpWHVtWPpQ\HNHW V]HUNH]HWHNHW KLDNDW HUP&YHNHW Ji] olajfeldolgozó rendszereket, vegyipari üzemeket, tranzit energiaszállító vezetékeket, UHS OJpSHNHW KDMyNDW VWE pyhv ]HPHOWHWpVUH WHUYH]LN D] DRWW periódusban érvényben OHYV]DEYiQ\RNP&V]DNLLUiQ\HOYHNILJ\HOHPEHYpWHOpYHO(]HNEHQSHLJD]D]WPHJHO]QpKiQ\ év ismeretszintje, technológiai színvonala testesedik meg. A mikroelektronika által diktált IHMOpVL WHPOHKHWYpWHV]LD]WKRJ\DQDJ\pUWpN&V]HUNH]HWHNOpWHVtWPpQ\HN ]HPHOWHWKHWVpJL feltételeit, maradék élettartamát egyre nagyobb megbízhatósággal becsüljük, azaz integritását egyre kisebb kockázattal ítéljük meg. $] HO]NEO DyyDQ NLDODNXOW HJ\ ~M LV]FLSOtQD D szerkezetek integritása, vagy szerkezetintegritás IRJDOPDpVOpWUHM WWLQWp]PpQ\UHQV]HUHV]HUWHDYLOiJRQ$ QWHQPpUQ NL ismereteket integráló tudományterület feladata annak eldöntése, hogy egy adott szerkezet, OpWHVtWPpQ\ PLO\HQ IHOWpWHOHN PHOOHWW ]HPHOWHWKHW D WRYiEELDNEDQ LOO PHQQ\L D PDUDpN pohwwduwdpdpvh]plo\hqpyrqphqh]vhokhw$kkr]dv]hunh]hwioodsrwiwdohkhwohjqdj\ree EL]WRQViJJDO IHOPpUKHVV N HEEO DyyDQ D WRYiEEL ]HPHOWHWKHWVpJ IHOWpWHOHLW D OHJNLVHEE kockázattal megbecsüljük - elengedhetetlen az, hogy diagnosztikai vizsgálatokkal felmérjük a szerkezet állapotát, WLV]Wi]]XNDYDOyViJRV ]HPLN U OPpQ\HNUHMHOOHP]PHFKDQLNDLiOODSRWRW, megítéljük a beépített anyagok károsodásának folyamatát és mértékét az adott üzemeltetési feltételek mellett. 1\LOYiQYDOy HJ\UpV]W D] KRJ\ D] HO]NEHQ HPOtWHWW KiURP I WHU OHW PpUpVWHFKQLND - PHFKDQLND DQ\DJ HJ\IRUPD MHOHQWVpJJHO EtU D V]HUNH]HW LQWHJULWiViQDN PHJtWpOpVpEHQ pv bármelyik terület elhanyagolása, súlyának csökkentése hibás döntéshez, esetleg katasztrófákhoz YH]HWKHW 1\LOYiQYDOy PiVUpV]W D] KRJ\ PLQHQ P&V]DNL QWpVEHQ tj\ D] ]HPHOWHWKHWVpJ feltételeinek megítélésében is, bizonyos kockázat rejlik, hisz a tudomány adott szintjét hasznosítjuk és a rendelkezésre álló eszközpark maga is az adott kor V]tQYRQDOiWNpSYLVHOL(EEO

4 (/6=Ï DyyDQ PpUOHJHOQL NHOO D] HVHWOHJHV KLEiV QWpV P&V]DNL MRJL N ]JD]DViJL pv környezetvédelmi következményeit. Ezek együttes figyelembevételével viszont már kialakíthatók D]pVV]HU&NRFNi]DWYiOODOiVIHOWpWHOHL A szerkezetintegritás tehát egy igen komplex terület. AkLNH]WP&YHOLND]RNQDNképesnek NHOO OHQQL N DUUD KRJ\ D] ]HPHOWHKHWVpJJHO NDSFVRODWRV SUREOpPiNDW WHOMHV N U&HQ iwoivvin kiemeljék a meghatározó paramétereket, kérdéscsoportokat és alkalmasak legyenek arra, hogy az érintett tudományterületek szakembereivel érdemben szakmailag konzultálni tudjanak. A szerkezetek integritásának, reális állapotának, maradék élettartamának megítélése mind D] ]HPHOWHWNPLQSHLJDEL]WRVtWyWiUVDViJRNDODSYHWpUHNH$] ]HPHOWHWV]HPSRQWMiEyOD WXDWRV WHUYH]pV IHMOHV]WpV PHJNHU OKHWHWOHQ VDURNSRQWMD D] ]HPEHQ OHY NpV] OpNHN P&V]DNL ioodsrwd EL]WRQViJD D V] NVpJHV EL]WRVtWiV WHNLQWHWpEHQ SHLJ D] pvv]hu& NRFNi]DWYiOODOiV EL]WRVtWiVL VV]HJ DODSHOHPH D UHiOLV ioodsrw LVPHUHWH(]HN MHOHQWVpJpW PpUOHJHOYH WiPRJDWWD D] Európai Unió a TEMPUS program keretében a Teaching and Education in Structural Integrity in Hungary FtPPHO VV]HiOOtWRWW SiO\i]DWRW DPHO\QHN I FpONLW&]pVH H]HQ ~M LV]FLSOtQD meghonosításán kívül egyrészt a szerkezetintegritás oktatási anyagainak kidolgozása, másrészt a Szerkezetintegritás - Biztosítási Mérnök Szakmérnöki Szak beindítása. A négy hazai intézmény - 0LVNROFL(J\HWHP%XDSHVWL0&V]DNL(J\HWHP.RVVXWK/DMRV7XRPiQ\HJ\HWHP0&V]DNL.DUD pv D 6]pFKHQ\L,VWYiQ 0&V]DNL )LVNROD V]DNHPEHUHLQHN EHYRQiViYDO HOpUHQ FpORN PHJYDOyVtWiViWQDJ\EDQVHJtWHWWpNDN YHWNH]N OI OLSDUWQHUHLQN 3URI79DUJD%pFVL0&V]DNL(J\HWHP Prof. H. P. 5RVVPDQLWK%pFVL0&V]DNL(J\HWHP Dr. J. Blauel, Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik Prof. S. Reale, Universitá Degli Studi di Firenze Prof.. Pluvinage, Universitz of 0HW]HI ]HWWiUVV]HU]MH Dr. S. Crutzen, Joint Research Centre, European Commission Miskolc, május 8. Tóth László egyetemi tanár a projekt koordinátora

5 Varga-Tóth-Pluvinage Tartalomjegyzék (/6=Ï 1 Bevezetés 4 1. Történeti áttekintés 6. A leggyakrabban használatos keménységmérési eljárások 7.1. Brinell keménységmérés 10.. Vickers keménység mérése 1.3. Rockwell keménység mérése Szuper-Rockwell keménységmérés Egyéb eljárások, követelmények egyéb anyagok. Dinamikus vizsgálat Néhány megjegyzés a hagyományos módszerekhez 17 3.(UHOPR]XOiVPpUpVpQDODSXOyeljárások Módosított szerszámgeometria alkalmazása A benyomódási munka elemzésével A fajlagos benyomódási munka számítása Brinell keménységmérésnél A fajlagos benyomódási munka számítása Vickers keménységmérésnél $IDMODJRVEHQ\RPyiVLPXQNDpUWpNHN O QE ]anyagoknál $N O QE ]DQ\DJMHOOHP]Nkapcsolata $YL]VJiODWLHUHPpQ\HNpVD]DQ\DJMHOOHP]Nkapcsolata A Mayer-féle kifejezés a paramétere és a keménység közötti kapcsolat A fajlagos benyomódási munka és a keménység kapcsolata 8 4. Az anyagok valós keménységének fogalma A Brinell és Vickers eljárással meghatározott valós keménységek kapcsolata A keménységmérés során befektetett munka 3 5. $V]LOiUViJLDODNYiOWR]iVLMHOOHP]NpVDNHPpQ\VpJkapcsolata IRODALOM 34 3

6 Varga-Tóth-Pluvinage 1. Történeti áttekintés 0LQW D] HOV]yEDQ PiU HPOtWHWW N D VWDWLNXV DQ\DJYL]VJiODWL PyV]HUHN N ] O D] HJ\LN OHJiOWDOiQRVDEE D NHPpQ\VpJPpUpV QHYH]HWHVHQ D] DQ\DJRNQDN HJ\ PpUWHVW EHKDWROiViYDO szembeni ellenállásának meghatározása. A leggyakrabban alkalmazott módszereket, azok MHOOHP]LWD]7iEOi]DWIRJODOMD VV]HLUHQLVRUUHQEHQ 6]HU] QpY P&V]HU 0&N pvl HOY összefüggés Hertz (1881) * PE pv PpUHQ DQ\DJ pulqwnh]pvh D képlékeny maradó deformáció eléréséig v. repedéséig Brinell prés (1900) Shore monotron Keményre edzett acélgolyó benyomása; 1,5;,5; 5; vagy 10 mm 15, kg; képlékeny lenyomat keletkezik yémántgolyó 0,75 mm, vagy acél-golyó 1/16";,5 mm és a szabványos mélység: 0,045 mm Statikus benyomódási keménység meghatározása 1. táblázat 0pUHQ SDUDPpWHU NLV]iPtWiVL módszer és viszonyszám + U = π S $ NHPpQ\VpJHW D OHQ\RPDW iwppulyho számolja ) +% = π ' ' ' A keménység mértékét az a terhelés jelenti, DPHO\ V] NVpJHV D PpUWHVWQHN V]DEYiQ\RV PpO\VpJLJ W UWpQ EHQ\RPiViKR] Ludvig (1907) 90 o -os acélkúp benyomása az anyagba $ NHPpQ\VpJ PpUV]iPiW D WHUKHOHU pv D vetületterület viszonya adja meg Rockwell és szuper 10 o -os gyémántkúp vagy 1/"; 1/4"; 1/8"; 1/16" -os acélgolyók benyomása terhelésekkel; A keménység meghatározása a benyomódási mélység alapján történik, figyelembe véve az Rokwell mérés kg vagy a szuper HOWHUKHOpV KDWiViW (19) Rockwell esetén kg Vickers (195) Drozd (1958) Káldor M- Bárczy P: (1967) [4] mérés Brunner,..- Schimmer L. (1978) 136 o RV ODSV] J& J\pPiQWJ~OD EHQ\RPiVD 1-10 kg terheléssel P golyóterheléssel méri a benyomódás h mélységét és az anyag folyáshatárából YHO V]iPtWKDWy HUpUWpNHNHW OHYRQYD kapja a keménységet Vickers normálkeménységet határoznak meg D] DQ\DJUD MHOOHP] n érték segítségével és ez a HN (normál-keménység) független a WHUKHOHUWO A parabolid geometriájú gyémánt benyomodó test [] benyomódási mélységét PpULN D] HU I JJYpQ\pEHQ pv D] D NDSFVRODW OLQHiULV I JJHWOHQ O D] DQ\DJPLQVpJpWO A keménységet a terhelés és a benyomódás felületének viszonya adja ) +9 = 3 3V + = + πk +1 = 3 Q ) S \ \ R +: V]LO =, ill. +: V]LO = &1 \ \ y o max. behatolási mélység y maradó behatolási (képlékeny) mélység C gépállandó 6

7 $N O QE ]HOMiUiVRNMHOOHJ]HWHVVpJHLW VV]HIRJODOYDDN YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN D]HOMiUiVRNHJ\LNFVRSRUWMDHJ\DRWWQDJ\ViJ~WHUKHOHUpVD]iOWDODOpWUHKR]RWW OHQ\RPDWIHO OHWpQHNYLV]RQ\iWWHNLQWLPpUV]iPQDN PtJDPiVLNFVRSRUWD]DRWW JHRPHWULiM~ V]HUV]iP DRWW HU KDWiViUD OpWUHM Y PpO\VpJLUiQ\~HOPR]XOiViWWHNLQWLPpUV]iPQDN A rövid táblázatos áttekintés csupán azon eseteket foglalja össze, amikor új elv, eljárás, V]HUV]iPYDJ\DNHPpQ\VpJHLJLHNWOHOWpUPyRQW UWpQpUWHOPH]pVHYiOWLVPHUHWHVVp. A leggyakbban használatos keménységmérési eljárások Napjainkban a gyakorlatban legáltalánosabban az un. szúró keménységvizsgáló eljárásokat alkalmazzák. E vizsgálatok során meghatározott alakú pv PpUHW& WiUJ\DW XJ\DQFVDN PHJKDWiUR]RWW QDJ\ViJ~ HUYHO Q\RPQDN D YL]VJiODQy DQ\DJED $ szurókeménységvizsgálatok közül általánosan használt a Brinell-, Vickers- és 5RFNZHOOIpOHNHPpQ\VpJPpU eljárás..1. Brinell keménységmérés +D D YL]VJiOW PXQNDDUDE IHO OHWpEH D IHO OHWUH PHUOHJHV HUYHO JRO\y DODN~ szúrószerszámot nyomunk, a keletkezett lenyomat gömbsüveg lesz. Az 1. ábra jelöléseivel a gömbsüveg felülete D πkdkro'djro\yiwppumhkdj PEV YHJPDJDVViJD(]]HODHBvel jelölt Brinell-keménység: +% = ) ' π K 1. ábra. A Brinell-vizsgálat elvi vázlata 1. ábra. A Brinellvizsgálat elvi vázlata A mértékegységek nemzetközi rendszerének (SI) hatályba OpSpVHyWDDEHQ\RPyiVWOpWHVtWHUWN-ban kell mérni, ennek következtében a benyomódás felületének egységére vonatkoztatott keménységértékek, a HB és HV keménységi számok kereken egy nagyságrenddel nagyobbak lennének a megszokottnál azért, hogy ezek ne változzanak meg, a WHUKHOHUWN-ban mérik, megszorozzák 1/9,80655 = 0,10-vel. Az így kiszámított HB és HV értékek megegyeznek a megszokottakkal, amelyeknek kp/mm volt a dimenziójuk. Ezt a dimenziót az új rendszerben nem használják, hanem a keménységet mértékegység nélküli számnak tekintik. A fentiek alapján tehát: ) +% = 0 10 KDDWHUKHOHUD]F értéke N-ban adott. ' π K 7

8 A gömbsüveg magassága (h) N ]YHWOHQ O QHP PpUKHWHDJRO\yiWPpUMpEO (D) és a OHQ\RPDWMyOPpUKHWiWPpUMpEOPHJKDWiUR]KDWy ' ' K = Ezzel a Brinell keménység kiszámítására az alábbi összefüggés szolgál: 010 ) +% = ' π' ' A vizsgálathoz használt szabványos golyók 10; 5; pv PP iwppum&hn $ JRO\y NHPpQ\VpJpWV]DEYiQ\tUMDHO+9 $JRO\yiWPpUMpWDWiUJ\YDVWDJViJDV]DEMDPHJWHNLQWHWWHODUUDKRJ\KDYpNRQ\OHPH]HNQpO QDJ\iWPpUM&JRO\yWKDV]QiOXQNYDJ\DOHQ\RPDWiWPpUMHOHV]W~OViJRVDQNLFVLpVtJ\QHP PpUKHW SRQWRVDQ YDJ\ SHLJ KD D JRO\y W~OViJRVDQ PpO\HQ KDWRO EH D WiUJ\ED DNNRU D keménységmérés eredménye nem lehet pontos, mert a tárgytartó keménysége a mérés eredményét befolyásolja. Éppen ezért a tárgy (próbatest) olyan vastag legyen, hogy a vizsgálat után a hátoldalon a benyomódás semmilyen alakváltozást ne okozzon. Ennek érdekében a próbatest legkisebb vastagsága a benyomódás mélységének legalább tízszerese legyen. $JRO\yiWPpUWpVDKR]]iWDUWR]yWHUKHOpVW~J\NHOOPHJYiODV]WDQLKRJ\DOHQ\RPDWiWPpUMH 0,5 D < d < 0,6 D legyen. $YL]VJiODWLWHUKHOpVWDWHUKHOpVLWpQ\H].pVDJRO\yiWPpUI JJYpQ\pEHQKDWiUR]]iNPHJ. ' F = [ 1] 010 illetve F = K D [kp] A K WHUKHOpVL WpQ\H] dimenziója N/mm, (illetve kp/mm ) amelynek értékeit a szokásos DQ\DJPLQVpJHNHVHWpEHQD7iEOi]DWIRJODOMD VV]H A %ULQHOONHPpQ\VpJQHPI JJHWOHQD]DONDOPD]RWWWHUKHOHUWOMeyer mérései szerint egy PHJKDWiUR]RWW iwppum& JRO\yW N O QE ] QDJ\ViJ~ HUYHO EHQ\RPYD D] DQ\DJED QHP mindig ugyanazt a HB értéket kapjuk. Ezt fejezi ki a róla elnevezett hatványtörvény, amely V]HULQWDWHUKHOHUpVDOHQ\RPDWiWPpUMHN ] WWD] F = a d n összefüggés áll fenn. Az a és ndq\djmhoohp]n$]npuwpnhd]dq\djplqvpjwoi JJHQpVN ] WWYiOWR]LN Ha az n = középértéket vesszük és ezt a hatványtörvénybe helyettesítjük, kapjuk, hogy = ) D 8

9 Beírva a fenti kifejezést összefüggést a Brinell-keménység számításának összefüggésébe +% = ' π 010 ) ) (' ' ) D DyLN DPLEO Q\LOYiQYDOy KRJ\ ) puwpnh QHP HVLN NL WHKiW D NHPpQ\VpJ puwpnh D] HU puwpnpwolvi JJHB = f(f)h]puwnhoodyl]vjiodwddwdlwsrqwrvdqhotuql $ WHUKHOpVL WpQ\H] puwpnhl N O QE ] DQ\DJRNUD. táblázat *RO\yiWPpU Terhelés F [N] (F=KxD, kp) D (mm) K=30 K=10 K=5 K=,5 K= (3000) 9800 (1000) 4900 (500) 450 (50) 980 (100) (750) 450 (50) 15 (15) 613 (6,5) 45 (5), (187,5) 613 (6,5) 306,5 (31,) 153, (15,6) 61,6 (6,) 1176 (10) 39 (40) 196 (0) 98 (10) 39, (4) 1 94 (30) 98 (10) 49 (5) 4,5 (,5) 9,8 (1) Vizsgálható anyagok acél, nagyszilárdságú ötvözetek, öntöttvas réz, nikkel és ötvözeteik Alumínium, magnézium és ötvözeteik Csapágyötvözetek ón, ólom HB-keménység ,... 0 A %ULQHOOYL]VJiODW HUHPpQ\pW D NtVpUOHW LWDUWDPD LV EHIRO\iVROMD (QQHN RND D] KRJ\ PLQHQ PDUDy DODNYiOWR]iVQiO D] DODNYiOWR]iV FVDN HJ\ EL]RQ\RV L XWiQ MXW Q\XJDOPL ioodsrwed(]d]ldqqiou YLHEEPLQpOODVVDEEDQIRO\WOHDWHUKHOpV$%ULQHOOYL]VJiODWQiO a WHUKHOHUW UyO VHF DODWW Q YHOM N IHO D YL]VJiODWQDN PHJIHOHO puwpnhnuh PDM D WHUKHOpVWPpJHJ\LHLJUDMWDWDUWMXNDYL]VJiODWLDUDERQ(]D]LD]DQ\DJNHPpQ\VpJpQHN I JJYpQ\HPLQpONHPpQ\HEED]DQ\DJD]LDQQiONLVHEE$V]RNiVRVpUWpNHN acél anyagnál 15 sec alumínium és réz ötvözetei 30 sec szín alumínium, réz 10 sec ólom, ón és ötvözetei 180 sec. $] HO]NEO N YHWNH]LN KRJ\ D YL]VJiODW IHOWpWHOHLQHN PHJDiViKR] KiURP DDW NHOO D WHUKHOHUQDJ\ViJDDJRO\yiWPpUMHpVD]LWDUWDPDPtJDPD[LPiOLVWHUKHOHUUDMWDYROW D DUDERQ &VDN D]RN D NHPpQ\VpJPpUpVHN DQDN HJ\PiVVDO WHOMHVHQ VV]HPpUKHW puwpnhw amelyeknél ez a három adat ugyanaz. 9

10 .. Vickers keménység mérése A %ULQHOONHPpQ\VpJPpUpV KLEiMD KRJ\ D JRO\y iwppumpwo pv D WHUKHOpVWO I JJ D +% nagysága és így nem ad eléggé jól összehasonlítható értékeket. Ezen kívül nagyobb NHPpQ\VpJ&DQ\DJRNPpUpVpUHDJRO\yWRU]XOiVDPLDWWQHPDONDOPDV A Vickers-keménységmérés részben kiküszöböli a Brinell-vizsgálat hibáit: szúrószerszáma gyémántból készül és így a legkeményebb anyagok vizsgálatára alkalmas, DV]HUV]iPpVD]DONDOPD]RWWWHUKHOpVRO\DQNLFVLKRJ\DOLJpV]UHYHKHWQ\RPRW hagy, ezért legtöbbször kész tárgyak is károsodás nélkül vizsgálhatók, a kis terhelés miatt nem töri át a vékony kérget, tehát cementált felületek NHPpQ\VpJHLVPHJPpUKHWYHOH DOHQ\RPDWIHO OHWHDUiQ\RVD]HUYHOpVtJ\D]DONDOPD]RWWWHUKHOpV±EL]RQ\RV határok között nem befolyásolhatja a mért keménységi értéket. A N N ] WW N O QE ] WHUKHOpVVHO PpUW 9LFNHUV NHPpQ\VpJHN +9 HJ\PiV N ] WW összehasonlíthatók. A Vickers keménységméréshez használt szúrószerszámot úgy alakították ki, hogy a vele mért NHPpQ\VpJpUWpNHN D OHKHWVpJ V]HULQW HJ\H]]HQHN PHJ D YL]VJiOW DUDE %ULQHOO keménységével. A Brinell golyó lenyomata 0,5 D d ' puwpn& PLQW OHJJ\DNRULEE értéket a középértéket d = 0,375 D véve számításba, a gömbhöz a lenyomati kör mentén szerkesztett négyzet alapú gúla lapszöge 136 o nak adódik (3.a ábra) A Vickers keménységmérés szúrószerszáma egy olyan négyzetalapú egyenes gyémánt gúla, amelynek lapszöge 136 o. Vickers-keménységen a %ULQHOONHPpQ\VpJIRJDOPiKR]KDVRQOyDQDWHUKHOHUpVDJ~ODDODN~ lenyomat felületének viszonyát értjük. ) +9 = 6 $OHQ\RPDWIHO OHWHDiEUDDODSMiQD]$%&KiURPV] JEO D P = VLQα ezzel D P 4 D D D 6 = 4 = = = VLQα VLQα VLQα A gyakorlatban azért nem a, hanem d értékével számolunk, mert a lenyomat oldalélek metszéspontja a kivetített képen határozottabban látszik, mint maga az oldal és így d SRQWRVDEEDQ PpUKHW $]puw KRJ\ D] DQ\DJ HVHWOHJHV anizotrópiája a mérés eredményét nem befolyásolja, az HJ\PiVUDPHUOHJHVd 1 és d átlót mérjük és d ezek számtani közepe: 1 + =. ábra A Vickers lenyomat felülete 10

11 3. a ábra 3. b ábra A Vickers-gyémánt lapszögének A Vickers-keménységmérés lenyomatának megállapítása geometriai alakja $](')KiURPV] JEOd = a adja meg a és d között a kapcsolatot:. o így 6 = VLQ68 R = 1854 ËJ\ D WHUKHOHUW N-ban, dw PPEHQ PpUYH pv EL]WRVtWYD KRJ\ D PpUV]iP PHJHJ\H]]HQ D korábban kp/mm -ben megadott értékkel ) ) 0189 ) +9 = = = 6 A Vickers keménységet a keménység számértékével és HVEHW&NNHONHOOMHO OQLKDDWHUKHOpV 1NSpVDWHUKHOpVLLVHF A lenyomat átlóit 0 PP SRQWRVViJJDO NHOO PpUQL $ YL]VJiODWKR] D IHO OHWHW HONHOO készíteni. A felület simaságának olyannak kell lennie, hogy a megmunkálási barázdák a OHROYDViV SRQWRVViJiW QH URQWViN.LV WHUKHOpV& YL]VJiODWQiO D SRQWRV PpUpV puhnpehq D IHO OHWHWW NU VtWHQLNHOO$]HONpV]tWpVVRUiQLQWHQ]tYK&WpVVHODNDiO\R]]XNPHJKRJ\D darab felmelegedjen és ezáltal keménysége megváltozzon. A Vickers keménységmérést görbe felületnél is lehet alkalmazni, de a görbültség függvényében mért értéket korrigálni kell. A gyakorlatban a HV értékét nem számoljuk, hanem táblázatból olvassuk ki az FHUpVDd méret függvényében. A Vickers-féle keménységmérés sokkal vékonyabb anyagok esetén is használható, mint a Brinell keménységmérés. A vizsgált lemezvastagságot csupán az korlátozza, hogy a vizsgált réteg vastagságának nagyobbnak kell lenni, mint a lenyomat átlójának másfélszerese. (]HQ HOMiUiV HJ\HWOHQ KiWUiQ\D D UHODWtYH KRVV]~ PpUpVL L N YHWNH]pVNpSSHQ tömeggyártásnál nem használható. Általában laboratóriumi, a legpontosabb mérési eljárásnak tekintik. 11

12 .3. Rockwell keménység mérése A 9LFNHUVIpOHNHPpQ\VpJPpUpVQHNVRNHOQ\HPHOOHWWKiWUiQ\DD]KRJ\QHPHOpJJpJ\RUVD gyártó-sorba iktatott tömeges keménységmérésre nem alkalmas. Erre a célra a Rockwell-féle NHPpQ\VpJPpUHOMiUiVWROJR]WiNNLPHO\QHNV]~UyV]HUV]iPDYDJ\J\pPiQWEyONpV] OWN U alapú egyenes kúp, 10 o -os kúpszöggel, vagy edzett acélgolyó (850 HV 10) amelynek iwppumh PP LOOHWYH SRQWRVDQ DQJRO K YHO\N $ NHPpQ\VpJ PpUV]iPD D V]~UyV]HUV]iPEHPpO\HpVpQHNI JJYpQ\HpVHJ\PpUyUiQiOWDOiEDQN ]YHWOHQ OHOROYDVKDWy $V]~UyV]HUV]iPQDNPHJIHOHOHQDNHPpQ\VpJPpUV]iPRN - kúpalakú szerszám esetén HRC és HRA - golyó alakú szerszámnál HRB. A Rockwell féle keménységmérési eljárások 3. táblázat Szúrótest Rockwell C HRC Rockwell A HRA 10 o RVFV~FVV] J&J\pPiQWN~S Rockwell B HRB 1/16" (1,5875 mm) iwppum&dfpojro\y (OWHUKHOpV F o 98 N (10 kp) )WHUKHOpV ) N, (140 kp) 490 N, (50 kp) 883 N, (90 kp) Teljes terhelés F = F o + F N (150 kp) 588 N (60 kp) 980 N (100 kp) A keménység PpUV]iPi nak meghatározása H H A Rockwell-féle keménységmérés menetét a 4D ieud PXWDWMD (OV] U D PpUHQ WiUJ\ felületét a gyémántcsúccsal érintkezésbe hozzuk, majd F 0 1NSHOWHUKHOpVWDXQN rá, ennek hatására a gyémántcsúcs h o (mm) mélyen benyomódik a tárgy felületébe. Ennek a EHQ\RPyiVQDN D] D FpOMD KRJ\ D IHO OHWL HJ\HQOWOHQVpJHNHW NLN V] E OMH D NHPpQ\VpJ puwpnpqhn PHJKDWiUR]iViEDQ QLQFV V]HUHSH H]pUW D EHQ\RPyiV PpUpVpUH V]ROJiOy PpUyUD VNiOiMiQDNSRQWMiWDPXWDWyKR]IRUtWMXND]D]DPpUyUiWQXOOi]]XN(]XWiQUiDMXND]) 1 = 1 NS IWHUKHOpVW PLUH D J\pPiQWFV~FV h 1 (mm) mélyen benyomódik és ezzel HJ\ WWDPpUyUDPXWDWyMDPHJIHOHOHQHOIRUXO A terhelést fokozatosan 6 sec alatt növeljük a maximumra és 30 sec-ig rajta tartjuk a darabon. VHF XWiQ OHYHVV] N D IWHUKHOpVW PLUH D FV~FV D UXJDOPDV EHQ\RPyiV puwpnpyho h r ) megemelkedik és az óra mutatója ennek arányában visszafordul. Ekkor leolvassuk az órán a h m mm maradandó benyomódás mértékét. Ezt a benyomódást Rockwell egységekben fejezzük ki K P H = 000 1

13 Az így kapott számot levonjuk 100-ból. Azért kell így kifejezni a HRC keménységét, hogy DQQDNQ YHNHpVpYHOQ YHNYpUWpNHNHWNDSMXQN+DDEHQ\RPyiVWHOIRJDQiQNN ]YHWOHQ O PpUV]iPQDNDOiJ\DEEDQ\DJRNDWMHOOHPH]QpNQDJ\REEV]iPRN(]HNV]HULQW HRC = e $ PHJYiODV]WiVD QHP]HWN ]L PHJiOODSRiV HUHPpQ\H ËJ\ D] HOPpOHWLOHJ HONpS]HOKHW DEV]RO~WNHPpQ\DQ\DJ+5&NHPpQ\VpJ&D]D]H.HPpQ\VpJPpUpVUH KDV]QiOMXN PpJ D +5$ PpUV]iPRW (] D PpUpV FVDN DQQ\LEDQ N O QE ]LND+5&PpUpVWOKRJ\DIWHUKHOpVpUWpNH) 1 = 490N (50 kp). 4.a. ábra 4.b ábra A Rockwell C (HRC) keménységmérés menete A Rockwell B keménységmérés menete A HRB mérésénél gyémántkúp helyett 1 PP DQJRO K YHO\N iwppum&jro\yd szúró-szerszám. A mérés menete ugyanaz, mint a +5&QpO$]HOWpUpVHNDN YHWNH]N DIWHUKHOpV) 1 = 883 N (90 kp), vagyis az összterhelés F = F o + F 1 = 98 N (100 kp). DPpUV]iPNLV]iPtWiVDSHLJD HRB = 130 e összefüggéssel történik. Ahol e az HOEELHNEHQPHJKDWiUR]RWWpUWpNEiEUD $ PpUpV J\RUVtWiVD puhnpehq D PpUyUD V]iPODSMiUD D EHQ\RPyiV KHO\HWW D] DQQDN PHJIHOHOHRC, HRB, illetve HRApUWpNpWYLV]LNIHOtJ\D]yUiQPpUVNiODYDQ$PpUpVL PyV]HUQHNPHJIHOHOVNiOiUyODNHPpQ\VpJpUWpNHN ]YHWOHQ OOHROYDVKDWy A Brinell, Vickers és a Rockwell-keménység értékei nem számíthatók át egymásba, csak összehasonlíthatók..4. Szuper - Rockwell keménységmérés Vékony darabok (lemezek, szalagok) edzett kérgek felületi keménységét Rockwell-eljárással a YLV]RQ\ODJQDJ\WHUKHOHUNPLDWWQHPOHKHWPpUQL,O\HQPpUpVUHIHMOHV]WHWWpNNLD6]XSHU 5RFNZHOONHPpQ\VpJPpUHOMiUiVW 13

14 A mérés a Rockwell-eljárás elve szerint történik, csak a terhelési értékek mások. Az HOWHUKHOpV F o = 91NS+iURPIpOHIWHUKHOpVWDONDOPD]KDWXQNH]HN F 1 = 117,8 N (1 kp); 65 N (7 kp); vagy 41 N (4 kp). A szuper-rockwell egység 0,001 mm. Méréshez a korábban már megismert gyémántkúp, vagy acélgolyó szúrószerszámot használunk. A V]XSHU5RFNZHOONHPpQ\VpJ PpUV]iPiQDN jele kúp alakú szúró-szerszámmal HR 15 N; HR 30 N; HR 45 N aszerint, hogy az összes terhelés 147 N (15 kp); 94 N (30 kp); vagy 441,5 N (45 kp). Illetve golyó alakú szúrószerszám esetén HR 15 T; HR 30 T; HR 45 T. $PpUV]iPpUWpNHPLQNpWHVHWEHQXJ\DQ~J\V]iPRODQypl: HR 15 N = 100-e; HR 15 T = 100-e. Ezek szerint HR 30 N 60 azt jelenti, hogy gyémánt kúp szurószerszámmal 94 N (30 kp) összterheléssel mérve a V]XSHU5RFNZHOONHPpQ\VpJPpUV]iPD $PpUEHUHQH]pVD5RFNZHOOPpUEHUHQH]pVHOYpQpS OIHO$IWHUKHOpVWVHFDODWWQ YHOL 0-ról a maximumra és 30 sec-ig tartja rajta a munkadarabon. A mérés gyorsítása érdekében a PpUyUDVNiOiMiQLWWLVDNHPpQ\VpJPpUV]iPDYDQtJ\D]D]RQQDOOHROYDVKDWy.5. Egyéb eljárások, követelmények egyéb anyagok dinamikus vizsgálat $ V]~Uy NHPpQ\VpJPpU HOMiUiVRNQiO LV W UWpQW PyRVtWiV YDJ\ D WHUKHOHU YDJ\ D szerszámgeometria szempontjából, így a) Vickersnél: $WHUKHOHUtekintetébeen: vas és acél N (5-100 kp) réz és ötvözetei 4,5 490 N (,5 50 kp) alumínium és ötvözetei 9,8 980 N (1-100 kp) A Mayer-féle hatványtörvényt itt is érvényesnek találták (F = a d n ), így a Vickers összefüggés HV = 1,854 d F Q D Q esetén; a +9 = = D formára alakul; illetve HV = 0,189 a d n- KDDWHUKHOHUWN-ban értelmezzük. Mivel az anyagok többségére az n ~ értéket fogadták el, így a HV-t függetlennek WHNLQWHWWpNDWHUKHOpVEO±PHO\QHNpUWpNHLJHQV]pOHVWDUWRPiQ\EDQYiOWR]KDWRWW 14

15 Mikrokeménység Vickers szerint Az un. mikro eljárással az anyagokból erre a célra készített csiszolatokon, az anyag V] YHWV]HUNH]HWpQHN VV]HWHYLQHN YDJ\ HJ\HV Ii]LVDLQDN NHPpQ\VpJpUWpNHLW KDWiUR] KDWMXNPHJ$]HOMiUiVWD]DONDOPD]RWWNLVWHUKHOHUNPLDWWV]RNiVNLVWHUKHOpV&Vickers módszernek is nevezi. A PLNURNHPpQ\VpJPpUP&V]HU HJ\ PpUPLNURV]NyS (J\LN YiOWR]DWiQiO D V]HUHV QDJ\tWiV~ REMHNWtY N OV OHQFVpMpQHN N ]HSpQ,8 mm átlójú Vickers gyémánt van U J]tWYH$ OHQ\RPDWiWOyNDW D] RNXOiUED EHpStWHWW PpUVNiOD VHJtWVpJpYHO KDWiUR]KDWMXN meg. A mérést úgy végzik, hogy a kiválasztott szemcsét a tárgyasztal mozgatásával az objektív szál-keresztjébe állítják, majd az élesre állító csavart a választott terhelésnek PHJIHOHO VNiODRV]WiVLJ FVDYDUYD D J\pPiQWFV~FVRW EHOHQ\RPMiN D V]HPFVpEH $ OHQ\RPDW iwoylw D WHUKHOpV PHJV] QWHWpVH XWiQ OHPpULN PDM ± D P&V]HUKH] PHOOpNHOW táblázatból kikeresik a mért átlóhoz tartozó keménységértékeket. A gyakorlatban a mikro-vickers eljárásnál az alábbi terhelési értékek szokásosak: F = 5; 10; 0; 40; 65; 80; 100; (p) (pond) (esetleg 500 (p)) 0LNUR9LFNHUVHOMiUiVOHIRO\WDWiViQiOILJ\HOHPEHYHHQIEEV]HPSRQWRND]DOiEELDN $ YL]VJiODWKR] PLNURV]NySRV YL]VJiODWUD DONDOPDV SROtUR]RWW pv PHJIHOHOHQ maratott csiszolatokat kell készíteni. $ WHUKHO HU PHJYiODV]WiVD D YL]VJiODWQiO NtYiQW V] YHWV]HUNH]HW Ii]LV PpUHWpWOpVYiUKDWyNHPpQ\VpJpWO±OHQ\RPDWPpUHWWO±I JJÈOWDOiQRVV]DEiO\ nincs. A kis relatív hiba érdekében a nagyobb lenyomat elérésére kell törekedni. Tájékoztatásul: a fémeknek és szilárdoldataiknak keménysége pl: acélban a ferrité HVM, a vegyületfázisoké, pl: a karbidoké, nitrideké 1000 HVM körüli érték. A mikrokeménység-méréssel mért értékek mintegy 10 %-al nagyobbak, a makro- 9LFNHUV WHUKHOpVVHO PpUW PpUWpNHNQpO D NLV WHUKHOpVHNQpO IHOOpS UHODWtYH nagyobb rugalmas deformáció következtében, illetve szövetszerkezeti hatások miatt). $ NHPpQ\VpJ PpUWpNH PpUV]iP iowdoiedq LJ KDV]QiODWRV KiURP YDJ\ QpJ\MHJ\&V]iPP J WWH+90WHUKHOHUp)EDQWHUKHOpVLLV-ban. )EE DONDOPD]iVL WHU OHWH YpNRQ\ OHPH]HQ IyOLiNRQ WHUPRNpPLDL HOMiUiVVDO IHO OHWL H]pVVHO YDJ\ HJ\pE PyRQ HOiOOtWRWW IHO OHWL UpWHJHNHQ LOOHWYH szövetelemeken végzett vizsgálatok. Mikro-Vickers módosított gúla alakkal: Legelterjedtebb változata a Knopp-féle módszer, amelynek szúrószerszáma gyémántgúla. A szúrószerszám alapterülete a Mikro-Vickers eljárásnál alkalmazott 0,8 (mm) átlójú, gyémánt-gúláéval megegyezik. A különbség, hogy a lenyomat IHO OQp]HWEHQ QHP QpJ\]HW KDQHP URPEXV] pv D] iwoyn PpUHWH N ] WW MHOHQWV különbség van. Az ilyen, nyújtott rombusz alapú gúla kialakítását a heterogén 15

16 szövetszerkezet pl: az eutektikum fázisainak jobb vizsgálhatósága indokolja. Az F terheléshez tartozó táblázatból a keménység értéke kiolvasható. b) Brinellnél: A 40 és 900 o C közötti vizsgálatoknál 10 o &LJYLOODPRVI&WpVVHOPHOHJtWHWWRODMHI O WW VyI UEL]WRVtWMDDKPpUVpNOHWHW$I UWDEHOHKHO\H]HWWSUyEDWHVWWHOPpUHOHPPHOpV PpUHOHPWDUWyYDO HJ\ WW NHOO IHOPHOHJtWHQL $] LQWHQ]tY R[LiFLy VHPOHJHV Ji]EDQ pv YiNXXPEDQ LV HONHU OKHW $RWW KPpUVpNOHWHQ D WHUKHOpVL L PLQ VHF H D OHQ\RPDWPpUHWpWV]REDKPpUVpNOHWHQNHOOPpUQL,01 mm pontossággal. Ha a vizsgálati KPpUVpNOHWHQ V] YHWV]HUNH]HWL YiOWR]iV iooqd EH DNNRU D SUyEDWHVWHW H]HQ D KPpUVpNOHWHQ PHJ NHOO HUHV]WHQL $ VLNHUHV PpUpVKH] IRQWRV D DUDE PpUHWpQHN JRQRV figyelembevétele. c) Egyéb anyagok: N ] O ± IRQWRVViJD PLDWW FpOV]HU& NLHPHOQL D P&DQ\DJRN NHPpQ\VpJ vizsgálatát. $ P&DQ\DJRN UXJDOPDV YLVV]DDODNXOiViUD YDOy WHNLQWHWWHO D] DRWW WHUKHOpV KDWiViUD EHN YHWNH] EHQ\RPyiVW D terhelés alatt kell meghatározni. A módszer leginkább a %ULQHOOYL]VJiODWUDKDVRQOtWDEHQ\RPyyPpUWHVWPPiWPpUM&DFpOJRO\y $OHJDOiEEPPYDVWDJViJ~SUyEDWHVWHOWHUKHOpVH1PDMDPpUyUiWQXOOi]YDD] alapterhelést kell biztosítani 30 sec-on keresztül. A vizsgálóterhelések: 49 N; pv 1 puwpn&hn OHKHWQHN ÒJ\ NHOO megválasztani, hogy a golyó benyomódásának mélysége 30 sec után 0,15 0,35 mm közötti legyen. Ha 30 sec után a h értéke a fenti tartományon kívül esik, akkor a terhelést úgy kell változtatni, hogy a feltétel teljesüljön. A keménység számítható: ) +. = ' π K összefüggéssel, vagy táblázatból (MSZ 141 : es Függelék) d) Dinamikus keménységmérés $]HOMiUiVRNFVDNDYpJUHKDMWiVXNPyV]HUHWHNLQWHWpEHQLQDPLNXVDNDNDSRWWPpUV]iP VWDWLNXVDQ\DJMHOOHP] 6]~UyV]HUV]iPPDOPpULQDPLNXVNHPpQ\VpJPpUpV Ebben a csoportban a legáltalánosabban elterjedt a Brinell-eljáráson alapuló Poldi-féle vizsgálati módszer. (OVVRUEDQ VV]HKDVRQOtWy PpUpVHNUH YDV pv nemvas fémek és ötvözeteik vizsgálatára alkalmas, de korlátozott pontossággal használják abszolút keménységértékek meghatározására is. A mérés fizikai elve teljes egészében megegyezik a hagyományos Brinelleljárásnál bemutatottakkal. A Poldi-féle vizsgáló szerszám (Poldi-kalapács) golyótartójában D = PPiWPpUM&JRO\yYDQOD]iQLOOHV]WYHIHOHWWHHJ\LVPHUWNHPpQ\VpJ&HWDORQÄQ MHO& próbatest helyezkedik el. $ YL]VJiOy JRO\y DODWW HOKHO\H]NH WiUJ\ LOOHWYH D NpV] OpNEHQ OpY ± YL]VJiODW HOWW PHJIHOHOHQ SR]LFLRQiOW ± HWDORQ XJ\DQD]RQ N OV WHUKHO HU KDWiViUD EHN YHWNH] deformációjából számolható az ismeretlen test keménysége. 16

17 $] HOPpOHWL OHYH]HWpV PHOO]pVpYHO YpJHUHPpQ\NpQW NDSMXN KRJ\ D] LVPHUHWOHQ WiUJ\ keménysége, valamint az etalon keménysége közötti arány +%Q [ = +%[ Q HBn: az alkalmazott etalon keménysége, HBx: vizsgált tárgy keménysége. dx: OHQ\RPDWiWPpUD]LVPHUHWOHQNHPpQ\VpJ&WiUJ\RQ dn: OHQ\RPDWiWPpUD]HWDORnon. 6]~UyV]HUV]iPPDO YpJ]HWW LQDPLNXV NHPpQ\VpJPpUpV OHIRO\WDWiViQDN IEE V]HPSRQWMDL D] alábbiak: a dx/dn viszony 0,5 értéknél kisebb tartományba essék, DYL]VJiODWWDONDSRWWHUHPpQ\HNDWHUKHOHUWOI JJHWOHQHN D OHQ\RPDWpWPpUNHW NpW HJ\PiVUD PHUOHJHV LUiQ\EDQ PpUW OHQ\RPDWiWPpU átlagából kell meghatározni, D] HOMiUiV HOVOHJHV WHU OHWH D] VV]HKDVRQOtWiV D]RQEDQ KDV]QiODWRV DEV]RO~W PpUV]iP~LVDEEDQD]HVHWEHQKDDWiUJ\PpUHWHLPiVODERUDWyULXPLYL]VJiODWRW QHPWHV]QHNOHKHWYp a vizsgált tárgy méreteivel a vizsgáltat körülményeivel kapcsolatban az alábbiak betartása szükséges: ¾ a vizsgált tárgyon keletkezett lenyomat annak hátoldalán nem hagyhat Q\RPRWYpNRQ\OHPH]HNYL]VJiODWDQHPYpJH]KHWH]]HOD]HOMiUiVVDO ¾ DYL]VJiOWWiUJ\W PHJpQHNPHJIHOHOHQQDJ\QDNNHOOOHQQLHDKKR]KRJ\ DOHQ\RPDWpUWpNHOKHWOHJ\HQ ¾ ha a vizsgált tárgy felületére helyezett vizsgáló szerszám eltér a PHUOHJHVWOMHOHQWVDPpUpVLKLED.6. Néhány megjegyzés a hagyományos módszerekhez %iupho\lnpyv]huqpoihophu ODNpUpVKRJ\DV]HUV]iPEHKDWROiVDVRUiQDPpUHQDQ\DJ egy része rövidtávú alakváltozás során kisajtolódik és különösen lágy anyagoknál a nyom N U OLIHOEROWR]yiVMHOHQWVPpUWpN& rigovics vizsgálata a kidudorodás PpUWpNpWJRO\yYDOW UWpQNHPpQ\VpJPpUpV 1 esetén. Meghatározta a Meyer-féle hatványtörvény (F = a d n ) n NLWHYMpW pv 4 5 kapcsolatot talált nnlwhypvdnlxruriv 7 3 között. Ezt foglalja össze az 5. ábra. n,6,4,, % ábra Az QNLWHYpVDNLXRURiV kapcsolata (A vizsgált anyagok: 1 réz; réz, hengerlés és 900 o C-os hevítés után; 3 réz, 600 o C-os hevítés után; 4 magnézium, lágyítva; 5 alumínium; 6 lágyacél; 7 13-as acél; 8 közepes széntartalmú szénacél edzés és megeresztés után; 9 vulkanit; 10 réz, alakítva (0 %); 11 réz, alakítva (75 %), 1 alumínium hidegen alakítva). 17

18 úla benyomódása esetén a legnagyobb deformáció az oldal közepénél, a legkisebb a szerszám élei mentén adódik, ezért a gúla-alakú benyomódás vetülete nem egy síkban fekszik.. O QE ] NHPpQ\VpJ& pvalakítottsági fokú anyagoknál a lenyomat zyho MHOOHPH]KHW mértékben torzul. D D D 6. ábra A Vickers lenyomat torzulása ] z=0 1DJ\PpUWpN&WRU]XOiVHVHWpQDYHW OHWYDOyLWHU OHWpQHNPHJiOODStWiViKR]NLNHOOpUWpNHOQLD J UE OHW WHU OHWQ YHO YDJ\ FV NNHQW KDWiViW $ NRQW~UW SDUDERODNpQW puwhoph]yh D felületnövekmény: 6 = D ] 3 A benyomódás tényleges vetületének területe: ) WpQ\OYHW OHW = + 4 D ] 3 Bevezetve a viszonylagos oldalgörbület z/a fogalmát és kifejezve az a oldalt a d átlóval, adódik: 8 D 8 ] ) WpQ\OYHW OHW = + D ] = + D 3 D 3 D D = KHO\HWWHVtWpVVHO 8 ] ] ) WY = 1+ = D D Ha Z/a = 0 (z=0), akkor a H tényl.vetületei = H vetületi számított. %ULQHOOQpO D] HOWpUpV D QDJ\REE WHUKHOHU PLDWW MHOHQWV (]W EL]RQ\tWMD D ieuiq OiWKDWy Brinell lenyomat átfogója mentén letapogatott képe. Eredetileg a Brinell mérés is a HB = F/Dπh alapján határozza meg a keménységet, de amikor a feladatot a h mérését NLN V] E OHQ ± YLVV]DYH]HWL d PpUpVUH D NLXRURiVEyO HUH KLED D NHPpQ\VpJL puwpn gyakorlati meghatározásában bennmarad. Vickers mérésnél a terhelés lényegesen kisebb, a kidudorodás azonban arányaiban hasonló, mint ahogy azt a 8. ábra szemlélteti. 7. ábra A Brinell lenyomat (1840/,5/30 ) geometriája 18

19 K YDOyL K YDOyL PpUW 8. ábra A lenyomatok mért és valódi mérete PpUW YDOyL YDOyL (UHOPR]XOiVPpUpVpQDODSXOyHOMiUiVRN A keménység önmagában fizikailag nem teljesen megalapozott mennyiség, hisz általában egy DRWWHUiOWDOOpWUHKR]RWWOHQ\RPDWIHO OHWH]]HODUiQ\RVPpO\VpJKiQ\DRViWMHOHQWLD]D]KD D]RQRVHUDRWWV]~UyV]HUV]iPPDOD]RQRVOHQ\RPDWPpO\VpJHWKR]OpWUHDNNRUDNHPpQ\VpJ D]RQRV (]W D YpJOHJHV PpO\VpJHW D]RQEDQ D] HU Q YHNHpVH VRUiQ D OHJN O QE ]EE függvény szerint értheti el. Ennek alapján tehát azt mondjuk, hogy a szúrószerszám EHKDWROiViUD D] DQ\DJ WXODMRQViJDLQ NHUHV]W O D] VV]HWDUWy HU EHQ\RPyiV J UEpYHO válaszol. Ennek jellegét szemlélteti a 9.ábra. F [N] 1 9. ábra -HOOHJ]HWHVHUEHQ\RPyiVLDJUDP A 0-1 illetve 1-3 görbeívek tükrözik az anyagok viselkedését, azaz ezek paraméterei az anyagok tulajdonságainak hordozói, tehát ezeknek kapcsolatban kell lenni egyéb, ugyancsak szilárdsági és alakváltozási 0 3 h [mm] MHOOHP]NNHO$iEUiQV]HUHSOLDJUDPD]HUpVD] HOPR]XOiVYLOODPRV~WRQ W UWpQ PpUpVpYHO IHOYHKHW $] DQ\DJL WXODMRQViJRNDW KRUR]y J UEHtYHN SDUDPpWHUHL HJ\V]HU& PDWHPDWLNDL módszerekkel számíthatók és felhasználásával az anyagok szilárdsági és alakváltozási MHOOHP]L HOUH NLROJR]RWW NRUUHOiFLyV UHQV]HUHN VV]HI JJpVHN IHOKDV]QiOiViYDO EHFV OKHWN.LHPHOWMHOHQWVpJ&OHKHWHPyV]HUSOKHJHV]WHWWN WpVHNUHQNtY OKHWHURJpQ KKDWiV YH]HWpEHQDWXODMRQViJRNEHFVOpVpQpOKLV]HNNRUYDOyEDQHJ\LJHQNLVN UQ\H]HWUH MHOOHP]WXODMRQViJHOHP]pVpUHQ\tOLNOHKHWVpJ 3.1. Módosított szerszámgeometria alkalmazása $ PpUWHVW JHRPHWULDL PHJYiOWR]iViEyO LQXO NL Brunner és Schimmer [1], nevezetesen forgási SDUDERORL DODN~ D PpUWHVW PHO\QHN EHKDWROiViW IRO\DPDWRVDQ Q YHNY WHUKHOpV EL]WRVtWMD0pUUHQV]HUVHJtWVpJpYHOPpULDEHKDWROiVLPpO\VpJHWpVPpUWHVWUHMXWyWHUKHOpVW 19

20 $ PpUWHVWHW WHUKHOYH OLQHiULV HUQ YHNHpVW WDSDV]WDOWDN.ábra); az egyenesek szöge MHOOHP]YROWD]DQ\DJRNNHPpQ\VpJpUH F [N] 00 ieud1pkiq\dq\djplqvpjhuehq\rpyivl mélység görbéje acél 100 réz alumínium 0 0,1 0, h [mm] $WHUKHOHUWpVDEHQ\RPyiVLPpO\VpJHWDiEUD szerinti F p = f (y) karakterisztika határolta (F = y), így bármely anyag mérési folyamata csak DLJ WDUW PtJ D] HU pv D EHQ\RPyiV puwpnh PHJ nem felel az egyenletnek. F [N] ieud$]hupvdehq\rpyivlppo\vpj határa 0 0,1 0, h [mm] $NHPpQ\VpJLPpUV]iPRWD]HUpVDEHQ\RPyiVLPpO\VpJYLV]RQ\DDMD +: V]LO = ) \ értéke a 0 és között bármilyen lehet. (1. ábra). S \ HW ábra $NHPpQ\VpJLPpUV]iPDEHQ\RPyiV függvényében 0 0,1 0, h [mm] 0

21 Vizsgálataik alapján megadják, hogy hogyan felel meg az általunk javasolt HW szil és HV 10 egymásnak (13. ábra) HW ábra $NHPpQ\VpJLPpUV]iPpV+9 függvényében megfelelése HV10 A görbe alapján számítható megfelelés: HV szil = 1,9865 HV 10 0,8306 $ V]HU]N D KiWUiQ\RNUyO QHP EHV]pOYH HOQ\NpQWHPOtWLNKRJ\ mivel a szerszám gyémánt, minden anyag keménységmérése megvalósítható, a keménységi skála 0-tól -ig tart, PLQHQDQ\DJPLQVpJKH]HJ\HWOHQSUyEDWHVWDONDOPD]KDWy PiVNHPpQ\VpJPpUpVLHOMiUiVRNQiOKDD]DQ\DJUDMHOOHP]n értéke YHODNNRUD NHPpQ\VpJI JJDWHUKHOpVWO Ezen utóbbi megállapításhoz kapcsolódva kell megjegyezni, hogy a paraboloid szerszám JHRPHWULDLMHOOHP]MHQHPLVPHUWQHYH]HWHVHQKRJ\DPpUWHVWHWD] y = x, y = cx, y = x n, vagy y = cx n görbék közül - az y tengely közül megforgatva - melyik eredményezte. 1HP WLV]Wi]RWW KRJ\ D] HUQ YHNHpV PHLJ OLQHiULV YDOyV]tQ& KRJ\ H PLDWW NHOOHWW NRUOiWR]QL D] HUEHQ\RPyiV puwpnhlw D] F p = y (F N-ban, y mm-ben) HJ\HQOHWHNQHNPHJIHOHOHQ 3.. A benyomódási munka elemzésével A szúrószerszám behatolása során a vizsgált anyag által kifejtett ellenállás mértéke valamilyen PpUWpN&NpSOpNHQ\DODNYiOWR]iVLPXQNiYDOMHOOHPH]KHW(QQHNQDJ\ViJDWHUPpV]HWHVHQI JJ DV]~UyV]HUV]iPJHRPHWULiMiWyO(EEODyyDQFpOV]HU&D]HJ\VpJQ\LWpUIRJDWNLVDMWROiViKR] V] NVpJHV PXQNiW D IDMODJRV EHQ\RPyiVL PXQNiW HOHPH]QL N O QE ] V]~UyV]HUV]iPRN esetén A fajlagos benyomódási munka számítása Brinell keménységmérésnél Ha egy DiWPpUM&JRO\yWDYL]VJiODQyDQ\DJEDhPpO\VpJLJIRNR]DWRVDQQ YHNY FHUYHO nyomunk, akkor a végzett munka: : = K 0 ) K 1

22 A geometriai viszonyok alapján (1. ábra) = K' K $OHQ\RPDWSLOODQDWQ\LiWPpUMHpVDSLOODQDWQ\LWHUKHOHUN ] WWLOHJHJ\V]HU&EENDSFVRODWRW a Meyer-féle F = ad n összefüggés tükrözi, melyben a és n anyagi tulajdonság hordozója. A Meyer-féle összefüggést: és az 1. ábrából kiolvasható geometriai kapcsolatokat is figyelembe véve adódik: K Q : = D K ' K Q Q 0 K ezt kell vonatkoztatni a gömbsüveg alakú kisajtolt térfogatra, melynek nagysága: ' K 9 = π K 3 A fajlagos munkavégzés tehát: D : Z = = 9 elosztva a-val mindkét oldalt: : = 9 D Q K 0 Q K K 0 K Q πk Q πk (' K) ' K ( ) (' K) ' K ( ) 3 3 Q Q egy nsdudppwhu&j UEHVHUHJHJ\HQOHWpWNDSMXN Ha n = ; akkor K K : 0 = 9 D π K (' K) ' K ( ) K 4 0 = π K 3 K K K ('K K ) ' K ( ) K 4 = 3 3 'K K ( ) 3 3 'K K ( ) 3 4 = = 173 π Ez esetben a w puwpnhfvdnd]huq YHNHpVLW UYpQ\aSDUDPpWHUpWOI JJpUWpNH w = 1,73 a Ha n, akkor az (1) összefüggés csupán numerikusan integrálható. Ezt elvégezve - a Brinell mérésnél szokásos D = pvpphvjro\yiwppunqpopvdj\dnruodwedqhoiruxoyn értéknél - kapjuk a W/Va és 16. ábrákon feltüntetett görbesereget h[mm] (1) 14. ábra A fajlagos benyomódási munka és benyomódási mélység kapcsolata; D =,5 mm-es PpUHOHPQpO

23 W/Va h[mm] 15. ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata; D = 5 mm-es PpUHOHPQpO W/Va ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata; D = 10 mm-es PpUHOHPQpO 0.6 h[mm] E görbeseregnek három jellegzetessége van: : HJ\UpV]W D IL]LNDL WDUWDOP~QDN WHNLQWKHW MHOHQWVHQ I JJ D 0H\HUIpOH 9 D hatványtörvény nnlwhympwopvdv]rnivrvwhukhohunqpod]dq\djnhppq\vpjpwo : másrészt, ha SOHJ\+% NHPpQ\VpJ&Q NLWHYM&DFpOWYHV] QNDNNRUa 9 D értéke ¾ D =,5 mm esetén kb: 1; ¾ D = 5 mm esetén 1,35 és ¾ D = 10 mm esetén 1,8. (] D PDJ\DUi]DWD DQQDN KRJ\ D N O QE ] SDUDPpWHUHNNHO YpJ]HWW %ULQHOO keménységmérés eredményei egymással nem hasonlíthatók össze, azaz mindig meg kell DQLDJRO\yiWPpUWpVDWHUKHOHUW a harmadik leglényegesebb megállapítás az, hogy a görbesereg minden esetben egy pontban a d = 1,73 PPHV OHQ\RPDWiWPpUQpO PHWV]L HJ\PiVW D] HKKH] WDUWR]y lenyomat-mélységek ¾ D =,5 mm eset én h = 0,1733 mm, ¾ D = 5 mm-nél h = 0,084 mm, míg ¾ D = 10 mm-nél h = 0,0407 mm. 3

24 (] XWyEEL PHJiOODStWiV D]W MHOHQWL KRJ\ PLQHQ DQ\DJPLQVpJQpO YDQ RO\DQ IDMODJRV EHQ\RPyiVLPXQNDDPHO\DWHUKHOHUWOI JJHWOHQn = 0H\HUIpOHNLWHYM&DQ\DJUDLJD] ennek értéke W = 1,73 a. Ha n DNNRUDWHUKHOHUW~J\NHOOPHJYiODV]WDQLKRJ\d = PPiWPpUM&OHQ\RPDWRWKR]]XQNOpWUHDJRO\yiWPpUMpWOI JJHWOHQ OH]WDMHOHQOHJL gépi berendezések nem tudják megvalósítani.) 3... A fajlagos benyomódási munka számítása Vickers keménységmérésnél A 136 o RV ODSV] J& J\pPiQW J~OD IRNR]DWRVDQ Q YHNY )HUYHO h PpO\VpJLJ W UWpQ benyomása során végzett munka : = K ) K 0 A geometriai viszonyok alapján (17. ábra) E K = WJ68 R = WJ68 R = ábra A Vickers keménységmérés geometriai viszonyai : = K 0 Q D7 K Q K Q Q+ 1 D K Q + 1 Az F = ad n alakú Meyer-féle összefüggés és a d = 7 h viszony figyelembevételével: = Q Q D7 1 7 ( Q + ) + 1 Q+ 1 Q+ 1 : = D 7( Q + 1) Ezt gúla alakú kisajtolt térfogatára kell vonatkoztatva: E K K 9 = = = = a fajlagos munkavégzés (a -val való osztás után): : D = 9 D ]Q + 1 Q = 3 Q + 1 Hasonlóan a Brinell eljáráshoz, itt is egy nsdudppwhu&j UEHVHUHJHJ\HQOHWpWNDSMXN Q () 4

25 A () összefüggés is azt tükrözi, hogy az egyébként fizikai tartalommal felruházható fajlagos EHQ\RPyiVL PXQND puwpnh DRWW DQ\DJQiO I JJ D OHQ\RPDW iwoymiwyo D]D] D WHUKHOHUWO LOOHWYH iowdoiqrvdeedq PRQYD D PpUpV N U OPpQ\HLWO +D YLV]RQW D 0H\HUIpOH KDWYiQ\NLWHYn = DNNRUDIDMODJRVEHQ\RPyiVLPXQNDDPpUpVN U OPpQ\HLWOI JJHWOHQ értéke w = a. Az (1) és () kifejezésekben természetesen nem azonos az a nagysága, hisz egyik esetben a szúrószerszám golyó, a másik esetben pedig gyémánt gúla. Az a kérdés D]RQEDQMRJRVDQYHWLNIHOKRJ\DIDMODJRVEHQ\RPyiVLPXQNDI JJHDV]~UyV]HUV]iPWyO Ha nem, akkor a HV illetve HB PpUpVUH MHOOHP] a értékek arányára /1,73 = 1,571-et NHOOHQHNDSQLD]DQ\DJRNWyOI JJHWOHQ O+RJ\H]IHQQiOOHYDJ\VHPDUUDDNpVEELHNEHQNHOO visszatérni. A továbbiakban elemezzük a () kifejezést. A Vickers keménységmérésnél az n értéke : biztosan 1,6 = n =,3 tartományba esik. Az adott n értékhez tartozó görbesereget a 9 D ieud HQQHN NLQDJ\tWRWW UpV]pW D ieud V]HPOpOWHWL PHO\EO OiWKDWy KRJ\ LWW N ] V PHWV]pVSRQW QLQFV +D YLV]RQW D N O QE ] n-hez tartozó görbék és az n = -höz tartozó egyenes metszéspontjait meghatározzuk, akkor ez d = 1,38-1,4 mm (0,19 = h = 0,1 mm) intervallumba esik. Ennek alapján tehát azt mondhatjuk, hogy ha d = 1,4 mm-es OHQ\RPDWiWOyWYDJ\H]]HOHJ\HQpUWpN&h = 0, mm-es lenyomat mélységet hozunk létre, akkor olyan mérési feltételeket teremtettünk, hogy a fajlagos benyomódási munka w = a; független a 0H\HUNLWHYWOhasonlóan mint a Brinell mérésnél). $ WRYiEEL IHODDW D +% YDJ\ +9 PpUpVUH MHOOHP] ) Dd n kapcsolat paramétereinek PHJKDWiUR]iVD(]W UWpQKHWYDJ\~J\KRJ\N O QE ]HUYHOOpWUHKR]YDDOHQ\RPDWRWDQQDN iwppumpwieui]romxndwhukhopvi JJYpQ\pEHQDWRYiEELDNEDQRSWLNDLPyV]HUYDJ\SHLJ villamos úton regisztráljuk a 9. ábrán feltüntetett görbét. A gyakorlati igényeket tekintve WHUPpV]HWHVHQH]XWyEELDFpOV]HU&EE(UUHD FpOUD HJ\ EHUHQH]pV OHWWkifejleszve és számos anyag vizsgálatára került sor. W/Va ábra. A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata Vickers mérésnél d[mm 5

26 W/Va ábra. A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata Vickers mérésnél (a d= tartomány kinagyítva) d[mm] 3$IDMODJRVEHQ\RPyiVLPXQNDpUWpNHLN O QE ]DQ\DJRNQiO $YL]VJiOWOiJ\tWRWWpVN O QE ]PyRQKNH]HOWiOODSRW~DQ\DJRNNHPpQ\VpJH = 975 közötti (Cu-E ls DA 10 típusú keményfém). Az alapanyagokhoz heganyagok is társultak, PHO\HNNHPpQ\VpJHD +9 WDUWRPiQ\EDQYDQ$]DQ\DJPLQVpJHNUpV]OHWH]YH Alapanyagok: Cu-E; AlCuMg; AlMgSi 1; Sr60k; Ti; C10; C60; BC3; A50; M1; S10;03; K013; K036; K1; CrV3;60SM1; C60 KNH]HOYH *R KNH]HOYHNHPpQ\IpP.KNH]HOYH1.KNH]HOYH Heganyagok: EB11 (OK48.00); ER1 (OK 46.16); UTP8; UTP683LC; UTP65; UTP630; FoxEV47; RINOX S; UTP701; ABRASUDOR43; 3$N O QE ]DQ\DJMHOOHP]NNDSFVRODWD $YL]VJiODWRNDODSYHWFpOMDDQQDNHO QWpVHKRJ\DKDJ\RPiQ\RVDQHILQLiOWNHPpQ\VpJpVD fajlagos benyomódási munka között létezik-e kapcsolat. Kissé részletesebben fogalmazva a N YHWNH]NpUpVHNPHJYiODV]ROiVDDFpO Kapcsolatba hozható-e a Meyer-féle hatványtörvény a konstansa a valamilyen módszerrel mért keménységgel? Van-e kapcsolat a fajlagos benyomódási munka és a keménység között? +RJ\DQ HILQLiOKDWy RO\DQ iowdoiqrv NHPpQ\VpJL PpUV]iP DPHO\ I JJHWOHQ D PpUpV N U OPpQ\HLWO D]D] DRWW V]~UyV]HUV]iP HVHWpQ FVXSiQ D 0H\HUIpOH hatványtörvény a és n anyagi tulajdonságokat hordozó paramétereit foglalja magába? 6

27 Van-e kapcsolat a Brinell és Vickers eljárással meghatározott valódi keménységek között? A Meyer-féle hatvány törvény (F = a d n ) konstansai azonosak-e, ha a IRO\DPDWRVDQ UHJLV]WUiOW HU EHQ\RPyiVL J UEpN LOOHWYH D N O QE ] WHUKHOHUNNHOOpWUHKR]RWWHUOHQ\RPDWiWPpUadatpárok alapján számítjuk? A keménységmérés során befektetett munka és a valódi keménység között milyen a kapcsolat? 3$YL]VJiODWLHUHPpQ\HND]DQ\DJMHOOHP]NNDSFVRODWD A 3 SRQWEDQ PHJIRJDOPD]RWW FpONLW&]pVQHN PHJIHOHOHQ D NDSRWW HUHPpQ\HNHW D N YHWNH]NpWV]HPSRQWV]HULQWLFVRSRUWRVtWiVEDQNHU OQHNEHPXWDWiVUD a Meyer-féle kifejezés a paramétere és a keménység közötti kapcsolat, a fajlagos benyomódási munka és a keménység kapcsolata A Meyer-féle kifejezés a paramétere és a keménység kapcsolata A Meyer-féle hatványtörvény a konstansa és a Brinell, illetve Vickers módszerrel mért keménység közötti kapcsolatot alapanyagra a 0. és 1. ábrák foglalják össze. A. ábra a heganyagokra kapott eredményeket szemlélteti. D 0. ábra. A Brinell keménység és az a paraméter kapcsolata a = 0,8374 HB 3,15 (r= 99,8 % ) +% D a = 0,5 HV 30 3,0 (r= 99,80 % ) 1. ábra. Az a és HV 30 kapcsolata +9 7

28 350 a ábra. Az a és HB kapcsolata heganyagoknál a = 0,888 HB 15,9 (r= 99,49 % ) HB 1840/,5/30 $]ieuindwwhnlqwyhdn YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN a Meyer-féle hatványtörvény a paramétere a keménységmérés eredményei DODSMiQ MyO EHFV OKHW KLV]HQ D NRUUHOiFLyV HJ\ WWKDWy puwpnh PLQHQ HVHWEHQ nagyobb mint 99,5 %! D%ULQHOOpV9LFNHUVNHPpQ\VpJPpUpVMHOOHP]a értékek arányára az elméletileg YiUW KHO\HWW LOOHWYH FVDN D V]&NHEE NHPpQ\VpJL WDUWRPiQ\W iwirjy NHYHVHEEDDWRWWDUWDOPD]yKHJHV]WDQ\DJRNDWWHNLQWYHDyRWW$]HOWpUpV tehát kisebb mint 5 %, ami alátámasztja az elméleti megállapítások helyességét A fajlagos benyomódási munka és a keménység kapcsolata A fajlagos benyomódási munka és a HB 1840(,5)30 közötti kapcsolatot a 3. ábra; a HV 30-al való összefüggését a 4. ábra szemlélteti. A heganyagokra kapott eredményeket a 5.ábra foglalja össze. +% w = 0,9813 HB + 3,86 (r= 99,86 % ) 3. ábra. A HB keménység és a fajlagos benyomódási munka kapcsolata Z :9 -FP $]ieuindwwhnlqwyhdn YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN a fajlagos benyomódási munka gyakorlatilag megegyezik a HB 1840(,5)30 illetve a HV 30 értékkel, D NpW N O QE ] V]~UyV]HUV]iPPDO PHJKDWiUR]RWW NHPpQ\VpJ pv D IDMODJRV benyomódási munka közötti korreláció mindig nagyobb a Vickers eljárásnál, D]HO]HNEON YHWNH]LNKRJ\Dfajlagos benyomódási munka a szúrószerszámtól függetlendq\djudmhoohp]phqq\lvpj 8

29 +9 w = 0,984 HV-0,75(r = 99,9% ) 4. ábra. Vickers keménység és a fajlagos benyomódási munka kapcsolata Z : 9 -FP +9 W = 1,014 HV 7,7 (r = 99,96 % ) 5. ábra. Heganyagok Vickers keménységének kapcsolata a fajlagos benyomódási munkával Z :9 -FP $] HOEEL SRQWRNEDQ WHWW PHJiOODStWiVRNEyO DUUD LV OHKHWQH N YHWNH]WHWQL KRJ\ D keménységmérés folyamatával tovább nem érdemes foglalkozni, hiszen a HB 1840(,5)30 LOOHWYH +9 HJ\ IL]LNDLODJ PHJDODSR]RWW PHQQ\LVpJ DPHO\EO HJ\EHQ D 0H\HUIpOH hatványtörvény HB-re illetve +9UH ± MHOOHP]MH LV EHFV OKHWN $]W D]RQEDQ pv]uh NHOO venni, hogy a Meyer-féle hatványtörvény n NLWHYWMHVHPD+%1840(,5)30 sem HV30 értékben közvetlenül nem szerepel. 4. Az anyagok valós keménységének fogalma 1\LOYiQYDOyQDNW&QLNKRJ\D]DQ\DJRNYDOyVNHPpQ\VpJHFVDN~J\HILQLiOKDWyUHiOLVDQKD figyelembe vesszük a 9. ábra 0 1 szakaszát leíró Meyer-féle hatványtörvény mindkét (a és n) SDUDPpWHUpW 0LQW OiWWXN D IDMODJRV EHQ\RPyiVL PXQND IL]LNDLODJ PHJDODSR]RWW PpUV]iP értéke független az n NLWHYWO pv D PpUpV N U OPpQ\HLWO JRO\y iwppu KD Brinell mérésénél d = 1,73 mmohq\rpdwiwppuwydj\hv mérésénél d = 1,4 mm (h = 0, mm) OHQ\RPDW iwoyw KR]XQN OpWUH $] H]HQ HUNK ] WDUWR]y NHPpQ\VpJHN YDOyV NHPpQ\VpJQHN WHNLQWKHWNpVD]DOiEELNLIHMH]pVHNNHOV]iPtWKDWyN Q Q ) D D 173 +% YDO = = = ' π K ' π K 5 π % YDO +9YDO +9YDO = = ) $ = = D 173 D 14 ) Q Q = D Q Q = 14 D 14 Q 9

30 $NpW VV]HI JJpVEHQV]HUHSOapUWpNHNV]iPV]HU&OHJWHUPpV]HWHVHQQHPD]RQRVDN$]tJ\ számított HB val a és HV val a kapcsolatokat alapanyagokra a 6. és 7. ábrák mutatják, heganyagokra a 8. ábra szemlélteti. Ezeket a 3-4. és 5. ábrákkal összehasonlítva látható, hogy a kapcsolatok korrelációs együtthatói javultak és csaknem 100 % (minden esetben nagyobb mint a 99,96 %), azaz e meggondolásokkal valóban egy reális keménység fogalmat definiálhatunk. D a = 0,974 HB val + 0,8 (r = 99,94 % ) 6. ábra. Az a és HB val kapcsolata +% YDO D 7. ábra. Az a és HV val kapcsolata alapanyagokra a = 0,5313 HV val +, ( r = 99,97% ) +9 YDO D 8. ábra. Az a és HV val kapcsolata heganyagokra a = 0,533 HV val + 0,4 ( r = 99,98% ) +9 YDO 30

31 4.1. A Brinell és Vickers eljárással meghatározott valós keménységek kapcsolata A Vickers keménységmérés gyémánt gúlájának 136 -os lapszöge abból a megfontolásból lett megválasztva, hogy a. 400 HB-ig a HV = HB(]PHJJ\]HQLJD]ROYDOHWWD]]DOLVKRJ\D HB 1840(,5)30 = HV 30 feltétel valóban teljesült a vizsgált anyagokra. A Brinell mérés alkalmazhatósági határáig a HV val és a HB val kapcsolatát a 9.ábra mutatja. +9 YDO 9. ábra. A HB val és HV val kapcsolata HV val = 0,791 HB val +,6 ( r = 99,10% ) +% YDO Ezt az ábrát tekintve a N YHWNH]megállapítá- VRNWHKHWN a HB val HV val HOOHQWpWEHQD+%pV+9HJ\HQOVpJpYHO a HB val és HV val közötti korrelációs együttható értéke az eddigiekhez képest a legkisebb. $] HO] NpW PHJiOODStWiV RNiW UpV]OHWHVHQ HOHPH]YH D NpW N O QE ] V]~UyV]HUV]iP EHQ\RPyiViKR]V] NVpJHVUXJDOPDVPXQNiNMHOHQWVHQHOWpUDUiQ\iEDQWDOiOKDWyPHJ 0LQWHJ\N O QE ]DQ\DJPLQVpJHQ±PHO\QHNNHPpQ\VpJH HV val tartományba esik - az F = a d n kapcsolat a paramétere kétféleképpen lett meghatározva, nevezetesen: D]HUEHQ\RPyiVJ UEHIRO\DPDWRVUHJLV]WUiOiViYDOLOOHWYH N O QE ]WHUKHOHUNNHONpV]tWHWWOHQ\RPDWRNiWOyLWIHOKDV]QiOYDpontpár) D RSWL D NHPL 30. ábra. Az optikai és a folyamatos regisztrálással meghatározott a értékek és a valós Vickers keménység kapcsolata a opt = 0,5313 HV val +, ( r = 99,97% ) a kem = 0,533 HV val + 3,3 ( r = 99,97% ) +9 YDO Tisztázandó, hogy az a 31

32 SDUDPpWHU D]RQRVH PLQNpW HVHWEHQ PHUW D N O QE ] WHUKHOHUNNHO NpV]tWHWW OHQ\RPDWRN iwoyppupvpqpodnlxrurivpldwwdydoyvijwyoqdj\reepuwpnppukhw $ NpWIpOH HOMiUiVVDO PHJKDWiUR]RWW HUQ YHNHpVL W UYpQ\a paramétere és a valós Vickers NHPpQ\VpJN ] WWLNDSFVRODWOLQHiULViEUD$]RSWLNDL VV]HWDUWR]yHUOHQ\RPDWiWOypV a folyamatos regisztrálással kapott a értékek görbéjének meredeksége gyakorlatilag azonos (relatív eltérés mindössze 0,19 %!) 4.. A keménységmérés során befektetett munka $NHPpQ\VpJPpUpVVRUiQOHMiWV]yyIRO\DPDWRWV]HPOpOWHWLDiEUDDKRODSLOODQDWQ\LHU és benyomódás kapcsolata látható. E görbék (keménységi (5 >1@ 1 diagramok) alapján a keménységmérés során befektetett munka közvetlenül meghatározható planimetrálással a terület léptékének figyelembevételével. A pontokkal körülhatárolt terület az összes munkát reprezentál F i+1 W rug. (W összes DPHO\EO D terület a képlékeny (W képl.) és a Tartomány F i a rugalmas (W rug. ) hányadot képviseli (31. ábra). W képl. 0 h i h i+1 K NpSO 3 K UXJ h max. ÚT [m 31. ábra. Elvi ábra az összes befektetett munka megoszlásához $ieudn O QE ]PLQVpJ&DQ\DJUDYRQDWNR]yPpUpVLHUHPpQ\HNHWIRJODOMD VV]H : : N W össz = 0,0706 HV val 0,05 ( r = 99,98% ) W képl = 0,79 HV val 0,697 ( r = 9,3% ) +9 YDO 3. ábra. Az összes munka és képlékeny részének kapcsolata a valós keménységgel 3

33 Az elvi diagram figyelembevételével megállapíthatjuk: D NHPpQ\VpJ Q YHNHpVpYHO Q D] VV]PXQND DPHO\ D] DRWW PpO\VpJ& szerszám elmozduláshoz szükséges, minél alacsonyabb a keménység, annál nagyobb a képlékeny alakváltozásra fordított hányad az összmunkán belül, Q YHNYNHPpQ\VpJQpOPHJQDUXJDOPDVXWyKDWiVV]HUHSH A 3 ábra alapján megállapítható, hogy az összes munkán belül: a képlékeny hányad csökken; HV val ~ 100 környékén mintegy 90 %-a, míg HV val ~ 480 N UQ\pNpQDKRODNLXRURiVEyODyyKLEDPHJV]&QLNPLQWHJ\-a az összes munkának, az összes és képlékeny rész megoszlása: ¾ W összes = 0,1309 a 0,13 a ¾ W képl = 0,49 a 0,697 0,43 a 0,7 értéke a ismeretében számítható. a rugalmas (W rug ) hányad gyors növekedése azt jelenti, hogy a befektetett munka egyre nagyobb hányadát a lenyomat környezete rugalmasan elnyeli és egyre kisebb lesz a képlékeny alakváltozás mértéke. Ez azt is felveti, hogy bizonyos valós Vickers keménység felett az anyagok rugalmas tulajdonságát vizsgáljuk, illetve kell vizsgálnunk, semmint a hagyományos módon értelmezett keménységét. Ez további alapos elemzést igényel. $V]LOiUViJLNpSOpNHQ\VpJLMHOOHP]NpVDNHPpQ\VpJNDSFVRODWD A Brinell keménység (1840/,5/30) függvényében a 33.ábrán látható a folyáshatár(r eh ), a szakítószilárdság (R m ), a maximális terhelésnél mért valódi feszültség (R m ) és a szakadási szilárdság (R u ) alakulása. A KO 36-os anyag kivételével e tartományban a keménység és a szilárdsági értékek kapcsolata jó. 5 H+ 5P 5P 5X 1PP R eh = 3, HB 6 ( 98,% ) R m = 3,1 HB (97,9% ) R m` = 3,57 HB 64 ( 98,1% ) R`u = 4,93 HB + 70 ( 97,4% ) 33. ábra. A szilárdsági MHOOHP]NpVD Brinell keménység kapcsolata +% 33