Nauka o materiałach III

Transkrypt

1 Pomiar twardości metali metodami: Brinella, Rockwella i Vickersa Nr ćwiczenia: 1 Zapoznanie się z zasadami pomiaru, budową i obsługą twardościomierzy: Brinella, Rockwella i Vickersa. Twardościomierz Brinella z kulkami stalowymi o średnicach 10; 5; 2,5; i 1 mm. Lupa pomiarowa. Twardościomierz Rockwella z wyposażeniem. Twardościomierz Brinella-Vickersa. Norma PN-EN ISO :2002; Metale - Pomiar twardości sposobem Brinella - Część 1: Metoda badań. Norma PN-EN ISO :2002; Metale - Pomiar twardości sposobem Rockwella - Część 1: Metoda badań (skale A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) Norma PN-EN ISO :1999; Metale - Pomiar twardości sposobem Vickersa -- Metoda badań. Norma PN-93/H Stal i staliwo -- Tablice porównawcze twardości określonej sposobem Rockwella, Vickersa, Brinella, Shore'a i wytrzymałości na rozciąganie. Instrukcje obsługi twardościomierzy. Zestaw próbek do pomiarów twardości. a) Metoda Brinella Przygotować próbki i rozpoznać wstępnie rodzaj materiału. Dobrać średnicę kulki i współczynnik twardości, a następnie obliczyć wartość obciążenia, dobrać odpowiednie ciężarki. Obciążyć próbkę siłą o obliczonej wartości i utrzymać obciążenie przez określony normą czas. Odciążyć próbkę i dokonać pomiaru średnicy powstałego odcisku w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach z dokładnością 0,1 mm. Obliczyć twardość wg wzoru zawartego w normie. b) Metoda Rockwella Przygotować próbki i rozpoznać wstępnie rodzaj materiału. Dobrać skalę pomiarową i odpowiadający jej wgłębnik i obciążenie wg normy. Odciążyć próbkę siłą wstępną oraz siłą główną przez określony normą czas. Odczytać z wyskalowanego czujnika twardość HR. c) Metoda Vickersa Przygotować próbki i rozpoznać wstępnie rodzaj materiału. Dobrać odpowiednie obciążenie. Dokonać obciążenia próbki przez określony normą czas. Odciążyć próbkę i dokonać pomiaru odcisku. Obliczyć twardość wg wzoru zawartego w normie. Należy wykonać co najmniej po trzy odciski dla każdej metody. Przedstaw podstawowe wiadomości teoretyczne na temat pomiarów twardości. Wykonaj schematy i opisy twardościomierzy Brinella, Rockwella i Vickersa. Opisz przebieg prób, obliczenia oraz podaj wyniki. Opracuj wyniki. Porównaj skale twardości wymienionych metod. Podaj wnioski i spostrzeżenia. Dobrzański L.A., Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego, WNT Warszawa Janas R., Materiałoznawstwo z ćwiczeniami laboratoryjnymi, PWN, Warszawa Ciszewski A., Radomski T., Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa Joniak S., Badania eksperymentalne w wytrzymałości materiałów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002.

2 Statyczna próba wytrzymałości na rozciąganie Nr ćwiczenia: 2 Poznanie własności mechanicznych metali podczas próby rozciągania oraz zapoznanie się z budową maszyn wytrzymałościowych. Maszyna wytrzymałościowa. Norma PN-EN ; Metale - Metale Próba rozciągania Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia. Instrukcja obsługi maszyny wytrzymałościowej. Zestaw próbek. Przyrządy pomiarowe (suwmiarka, mikrometr). Przygotować próbki do próby (zmierzyć próbki, oznaczyć odcinki pomiarowe, nanieść na odcinkach pomiarowych działki pomiarowe). Przygotować maszynę do próby. Zamocować próbkę w maszynie. Obciążać próbkę do zerwania. Określić parametry uzyskane podczas próby dla danego materiału (granica plastyczności, moduł Younga, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie i przewężenie). Wykonać potrzebne obliczenia i szkice. Przedstawić podstawowe wiadomości teoretyczne na temat próby rozciągania. Wykonać schemat i opis maszyny wytrzymałościowej. Opisać przebieg próby, obliczenia oraz podać wyniki. Opracować wyniki. Podać wnioski i spostrzeżenia. Janas R., Materiałoznawstwo z ćwiczeniami laboratoryjnymi, PWN, Warszawa Norma PN-EN ; Metale - Metale Próba rozciągania Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia. Dyląg Z., Jakubowicz A., Orłoś Z., Wytrzymałość materiałów, t. l. Warszawa, WNT, Praca zbiorowa, Laboratorium wytrzymałości materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Ciszewski A., Radomski T., Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa Joniak S., Badania eksperymentalne w wytrzymałości materiałów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002.

3 Próba tłoczności blachy metodą Erichsena Nr ćwiczenia: 3 Zapoznać się z zasadą przeprowadzenia próby tłoczności, określić tłoczność i gatunek materiału. Przyrząd Erichsena. Norma PN-79/H Próba tłoczności metodą Erichsena. Instrukcja obsługi przyrządu. Zestaw próbek. Przyrządy pomiarowe (suwmiarka, mikrometr). Przygotować próbki do próby (zmierzyć próbki, dokonać oględziny powierzchni, natłuścić ). Przygotować przyrząd do próby (dobrać stempel, matrycę i pierścień dociskowy). Zamocować próbkę w przyrządzie i ustalić położenie początkowe stempla. Wtłoczyć stempel do momentu powstania pęknięcia z prędkością 5-20 mm/min. Dokonać pomiaru głębokości wtłoczenia i określić tłoczność blachy. Dokonać oględzin powierzchni wytłoczenia i porównać ze wzorcem. Przedstawić podstawowe wiadomości teoretyczne na temat próby tłoczności. Wykonać schemat i opis przyrządu. Opisać przebieg próby oraz podać wyniki. Opracować wyniki. Podać gatunek badanego materiału. Podać wnioski i spostrzeżenia. Janas R., Materiałoznawstwo z ćwiczeniami laboratoryjnymi, PWN, Warszawa Norma PN-79/H Próba tłoczności metodą Erichsena. Praca zbiorowa, Laboratorium wytrzymałości materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Ciszewski A., Radomski T., Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa Joniak S., Badania eksperymentalne w wytrzymałości materiałów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002.

4 Technologiczna próba przeginania blach i taśm Nr ćwiczenia: 4 Zbadać podatność materiału na odkształcenia plastyczne i określić ewentualne wady wewnętrzne na podstawie liczby przegięć i przełomu. Przyrząd do przeginania z osprzętem. Norma PN-90/H Próba przeginania blach i taśm. Instrukcja obsługi przyrządu. Zestaw próbek. Przyrządy pomiarowe (suwmiarka, mikrometr). Przygotować próbki do próby (zmierzyć próbki, dokonać oględziny powierzchni). Przygotować przyrząd do próby (dobrać rolki, ustawić prowadnicę, wyzerować licznik). Zamocować próbkę w przyrządzie ze wstępnym napięciem równym 2% siły rozrywającej próbkę. Przeginać z częstotliwością 1 Hz wg schematu zawartego w normie do całkowitego pęknięcia. Obserwować powierzchnię próbki podczas próby i odnotować liczbę cykli w momencie pojawienia się pierwszego pęknięcia. Dokonać obserwacji powierzchni przełomu w celu wykrycia ewentualnych wad. Przedstawić podstawowe wiadomości teoretyczne na temat próby przeginania. Wykonać schemat i opis przyrządu. Opisać przebieg próby oraz podać wyniki. Opracować wyniki. Podać wnioski i spostrzeżenia. Janas R., Materiałoznawstwo z ćwiczeniami laboratoryjnymi, PWN, Warszawa Norma PN-90/H Próba przeginania blach i taśm. Praca zbiorowa, Laboratorium wytrzymałości materiałów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Ciszewski A., Radomski T., Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa Joniak S., Badania eksperymentalne w wytrzymałości materiałów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2002.

5 Sporządzanie wykresów równowagi fazowej Nr ćwiczenia: 5 Zapoznanie ze sposobem sporządzania wykresów równowagi fazowej stopu na podstawie krzywych chłodzenia. Piec elektryczny oporowy. Tygielek z odpowiednią ilością metalu. Układ do pomiaru temperatury. Stoper. Podkładka ceramiczna. Umieścić w piecu tygielek. Włączyć piec, doprowadzić do stopienia metalu. Tygiel z zawartością wyjąć z pieca i ustawić na ceramicznej podstawce. Za pomocą układu do pomiaru temperatury co 10 sekund mierzyć i zapisywać temperaturę metalu. Na podstawie wyników badań wykreślić krzywe chłodzenia w układzie czas-temperatura. Sporządzić wykres równowagi w układzie skład procentowy-temperatura. Podać opis przebiegu ćwiczenia. Podać schemat stanowiska. Zamieścić krzywe chłodzenia oraz wykres równowagi fazowej. Podać wnioski.

6 Układy fazowe dwuskładnikowe z eutektyką o braku rozpuszczalności w stanie stałym Nr ćwiczenia: 6 Zapoznanie się z wykresami układów fazowych z eutektyką o braku rozpuszczalności w stanie stałym oraz analiza tych wykresów. Tablice z wykresami równowagi fazowej Mikroskop Zestaw zgładów metalograficznych. Prezentacja multimedialna. Narysować wykres równowagi fazowej z eutektyką o braku rozpuszczalności w stanie stałym. Oznaczyć punkty charakterystyczne i fazy występujące na wykresie. Opisać przebieg krzepnięcia i zachodzące przemiany zachodzące w wybranych stopach na podstawie wykresu. Sporządzić krzywe krzepnięcia dla analizowanych stopów. Wykonać obserwacje mikroskopowe struktur badanych stopów. Podać opis przebiegu ćwiczenia. Podać schemat układu optycznego mikroskopu. Zamieścić krzywe chłodzenia oraz wykres równowagi fazowej. Zamieścić opis przebiegu krzepnięcia i zachodzących przemiany zachodzące w wybranych stopach. Podać ilości kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać składy kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać wnioski

7 Układy fazowe dwuskładnikowe z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym Nr ćwiczenia: 7 Zapoznanie się z wykresami układów fazowych z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym oraz analiza tych wykresów. Tablice z wykresami równowagi fazowej Mikroskop Zestaw zgładów metalograficznych. Prezentacja multimedialna. Narysować wykres równowagi fazowej z eutektyką o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym. Oznaczyć punkty charakterystyczne i fazy występujące na wykresie. Opisać przebieg krzepnięcia i zachodzące przemiany zachodzące w wybranych stopach na podstawie wykresu. Sporządzić krzywe krzepnięcia dla analizowanych stopów. Wykonać obserwacje mikroskopowe struktur badanych stopów. Podać opis przebiegu ćwiczenia. Podać schemat układu optycznego mikroskopu. Zamieścić krzywe chłodzenia oraz wykres równowagi fazowej. Zamieścić opis przebiegu krzepnięcia i zachodzących przemiany zachodzące w wybranych stopach. Podać ilości kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać składy kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać wnioski

8 Układy fazowe dwuskładnikowe z przemianą perytektyczną Nr ćwiczenia: 8 Zapoznanie się z wykresami układów fazowych z perytektyką oraz analiza tych wykresów. Tablice z wykresami równowagi fazowej Mikroskop Zestaw zgładów metalograficznych. Prezentacja multimedialna. Narysować wykres równowagi fazowej z przemianą perytektyczną. Oznaczyć punkty charakterystyczne i fazy występujące na wykresie. Opisać przebieg krzepnięcia i zachodzące przemiany zachodzące w wybranych stopach na podstawie wykresu. Sporządzić krzywe krzepnięcia dla analizowanych stopów. Wykonać obserwacje mikroskopowe struktur badanych stopów. Podać opis przebiegu ćwiczenia. Podać schemat układu optycznego mikroskopu. Zamieścić krzywe chłodzenia oraz wykres równowagi fazowej. Zamieścić opis przebiegu krzepnięcia i zachodzących przemiany zachodzące w wybranych stopach. Podać ilości kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać składy kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać wnioski

9 Układy fazowe z fazą międzymetaliczną Nr ćwiczenia: 9 Zapoznanie się z wykresami układów z fazą międzymetaliczną oraz wykresem żelazo-węgiel oraz analiza tych wykresów. Tablice z wykresami równowagi fazowej Tablica z wykresem żelazo-węgiel Mikroskop Zestaw zgładów metalograficznych. Prezentacja multimedialna. Narysować wykres równowagi z fazą międzymetaliczną. Oznaczyć punkty charakterystyczne i fazy występujące na wykresie. Opisać przebieg krzepnięcia i zachodzące przemiany zachodzące w wybranych stopach na podstawie wykresu. Sporządzić krzywe krzepnięcia dla analizowanych stopów. Wykonać obserwacje mikroskopowe struktur badanych stopów. Podać opis przebiegu ćwiczenia. Podać schemat układu optycznego mikroskopu. Zamieścić krzywe chłodzenia oraz wykres równowagi fazowej. Zamieścić opis przebiegu krzepnięcia i zachodzących przemiany zachodzące w wybranych stopach. Podać ilości kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Podać składy kryształów i cieczy w zadanych temperaturach. Narysować i opisać wykres żelazo-węgiel. Podać wnioski.

10 Obróbka cieplna: badanie wpływu hartowania i odpuszczania na twardość Nr ćwiczenia: 10 Zapoznanie się z wpływem ulepszania cieplnego na twardość metali. Piec hartowniczy oporowy. Twardościomierze: Brinella, Rockwella i Vickersa. Zestaw próbek do hartowania. Przygotować próbki oraz podzielić na 5 grup. Nagrzać piec do temperatury powyżej linii A3 lub A1 (w zależności od składu stali). Włożyć 4 grupy próbek do pieca i przetrzymać je w tej temperaturze 15 minut. Wyjąć próbki z pieca i studzić w wodzie. Trzy grup poddać odpuszczaniu, odpowiednio: wysokiemu, średniemu i niskiemu. Zbadać twardość wszystkich próbek: nie poddanych obróbce cieplnej, tylko zahartowanych oraz zahartowanych i odpuszczonych: nisko, średnio i wysoko. Przedstawić podstawowe wiadomości teoretyczne na temat ulepszania cieplnego. Wykonać schemat stanowiska. Opisać przebieg ćwiczenia. Zestawić wyniki pomiarów twardości. Wnioski.

11 Obróbka cieplna: badanie wpływu hartowania i odpuszczania na wytrzymałość na rozciąganie. Nr ćwiczenia: 11 Zapoznanie się z wpływem ulepszania cieplnego na wytrzymałość na rozciąganie. Piec hartowniczy oporowy. Maszyna wytrzymałościowa. Zestaw próbek do rozciągania. Przygotować próbki oraz podzielić na 5 grup. Nagrzać piec do temperatury powyżej linii A3 lub A1 (w zależności od składu stali). Włożyć 4 grupy próbek do pieca i przetrzymać je w tej temperaturze 15 minut. Wyjąć próbki z pieca i studzić w wodzie. Trzy grup poddać odpuszczaniu, odpowiednio: wysokiemu, średniemu i niskiemu. Zbadać wytrzymałość na rozciąganie wszystkich próbek: nie poddanych obróbce cieplnej, tylko zahartowanych oraz zahartowanych i odpuszczonych: nisko, średnio i wysoko. Przedstawić podstawowe wiadomości teoretyczne na temat ulepszania cieplnego. Wykonać schemat stanowiska. Opisać przebieg ćwiczenia. Zestawić wyniki pomiarów wytrzymałości. Wnioski.

12 Obserwacje mikroskopowe struktur metali. Nr ćwiczenia: 12 Zapoznanie się ze strukturami stali, obserwacja próbek pod mikroskopem, zapoznanie się z budową mikroskopu metalograficznego. Mikroskop metalograficzny. Zestaw zgładów metalograficznych. Atlas zdjęć struktur metalograficznych. Sporządzić schemat układu optycznego mikroskopu metalograficznego. Dokonać obserwacji zgładów pod mikroskopem przy powiększeniu ok. 100x. Dokonać obserwacji zgładów pod mikroskopem przy powiększeniu ok. 500x. Rozpoznać struktury próbek przez porównanie otrzymanego obrazu ze zdjęciami struktur. Przedstawić ogólne wiadomości o badaniach mikroskopowych. Opisać metodykę przygotowywania próbek do badań metalograficznych. Zamieścić schemat układu optycznego mikroskopu. Opisać przebieg ćwiczenia. Zamieścić rysunki obserwowanych struktur. Wnioski. Przybyłowicz Karol, Przybyłowicz Janusz, Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa