Gépészet | Anyagismeret » Anyagok károsodása és vizsgálata különböző üzemi körülmények között

ANYAGOK KÁROSODÁSA ÉS 9,=6*È/$7$.h/g1%g=h=(0, KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT KEMÉNYSÉGMÉRÉS VARGA FERENC .RVVXWK/DMRV7XGRPiQHJHWHP0&V]DNDL)LVNRODLDU TÓTH LÁSZLÓ Bay Zoltán Intézet GUY PLUVINAGE University of Metz (Franciaország) Készült: a TEMPUS S JEP 11271 projekt támogatásával Miskolc - 1999 - Kiadja a Miskolci Egyetem $NLDGiVpUWIHOHOV Dr. Tóth László 0&V]DNLV]HUNHV]W Dr. Tóth László Példányszám: 40 Készült Colitó fóliáról az MSZ 5601-59 és 5602-55 szabványok szerint Miskolci Egyetem Sokszorosító Üzeme $VRNV]RURVtWiVpUWIHOHOV Kovács Tiborné TB. - ‘99- 4 - ME A levonat sokszorosításba leadva: 1999. május 15 (/6=Ï Keménységmérés (/6=Ï 0LQGHQW|UWpQHOPLNRUV]DNIHMOGpVpQHNPHJYDQDPDJDKDMWyHUHMH0tJD;,;V]i]DGEDQ DWXGRPiQHOUHKDODGiViWHJpUWHOP&HQDYDV~WLN|]OHNHGpVUREEDQiVV]HU&HOWHUMHGpVHKDWRWWDiW (évente átlagosan 10.000 km hosszágban építettek új vasútvonalakat),

addig jelen korunkban a PLNURHOHNWURQLND DGWD OHKHWVpJHN V]WWpN iW D PLQGHQQDSMDLQNDW tJ D P&V]DNL pOHWQNHW LV V]ROJiOWDWYD DQQDN IHMOGpVpKH] V]NVpJHV KDMWyHUW ( NpW SHULyGXV IHMOGpVpQHN 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 GRPLQiQVDQ D P&V]DNL  WXGRPiQ P&YHOLQHN QpSHV WiERUD (] XWyEELDN NLYtYWiN PDJXNQDN D széles társadalmi elismertséget, hisz tevékenységük közvetlenül hozzájárult a társadalom látható IHMOGpVpKH] 1DSMDLQN VDMiWRVViJD D] információs társadalom kialakulása, amelyben a PLNURHOHNWURQLNDLHOHPHNIHMOGpVHiWV]|YLDPLQGHQQDSLpOHWQNWHYpNHQVpJQNOHKHWVpJHLW$ P&V]DNL pOHWEHQ H] W|EEHN N|]|WW D V]iPtWiVWHFKQLND UREEDQiVV]HU& HOWHUMHGpVpW D GLDJQRV]WLNDL vizsgálatok eszközparkjának

átalakulását, az anyagok viselkedésének, tulajdonságainak mélyebb PHJLVPHUpVpWV]ROJiOyDQDJYL]VJiODWLPyGV]HUHNHV]N|]|NOpWUHM|WWpWHUHGPpQH]WpN$IHMOGpV ütemét jól tükrözi az, hogy mindez az utóbbi 20 évben következett be (pl. a számítógépek PLNURSURFHVV]RUDLQDNP&YHOHWLVHEHVVpJHSHULyGXVEDQQDJViJUHQGHWYiOWR]RWW  $ QDJ pUWpN& P&V]DNL OpWHVtWPpQHNHW V]HUNH]HWHNHW KLGDNDW HUP&YHNHW Ji] olajfeldolgozó rendszereket, vegyipari üzemeket, tranzit energiaszállító vezetékeket, UHSOJpSHNHW KDMyNDW VWE   pYHV ]HPHOWHWpVUH WHUYH]LN D] DGRWW periódusban érvényben OHYV]DEYiQRNP&V]DNLLUiQHOYHNILJHOHPEHYpWHOpYHO(]HNEHQSHGLJD]D]WPHJHO]QpKiQ év ismeretszintje, technológiai színvonala testesedik meg. A mikroelektronika által diktált IHMOGpVLWHPOHKHWYpWHV]LD]WKRJDQDJpUWpN&V]HUNH]HWHNOpWHVtWPpQHN]HPHOWHWKHWVpJL feltételeit, maradék élettartamát egyre

nagyobb megbízhatósággal becsüljük, azaz integritását egyre kisebb kockázattal ítéljük meg. $] HO]NEO DGyGyDQ NLDODNXOW HJ ~M GLV]FLSOtQD D „szerkezetek integritása”, vagy „szerkezetintegritás”IRJDOPDpVOpWUHM|WWLQWp]PpQUHQGV]HUHV]HUWHDYLOiJRQ$G|QWHQPpUQ|NL ismereteket integráló tudományterület feladata annak eldöntése, hogy egy adott szerkezet, OpWHVtWPpQ PLOHQ IHOWpWHOHN PHOOHWW ]HPHOWHWKHW D WRYiEELDNEDQ LOO PHQQL D PDUDGpN pOHWWDUWDPDpVH]PLOHQPyGRQPHQHG]VHOKHW$KKR]DV]HUNH]HWiOODSRWiWDOHKHWOHJQDJREE EL]WRQViJJDO IHOPpUKHVVN  HEEO DGyGyDQ D WRYiEEL ]HPHOWHWKHWVpJ IHOWpWHOHLW D OHJNLVHEE kockázattal megbecsüljük - elengedhetetlen az, hogy • diagnosztikai vizsgálatokkal felmérjük a szerkezet állapotát, • WLV]Wi]]XNDYDOyViJRV]HPLN|UOPpQHNUHMHOOHP]PHFKDQLNDLiOODSRWRW, • megítéljük a beépített anyagok károsodásának folyamatát és mértékét az adott

üzemeltetési feltételek mellett. 1LOYiQYDOy HJUpV]W D] KRJ D] HO]NEHQ HPOtWHWW KiURP I WHUOHW PpUpVWHFKQLND PHFKDQLND  DQDJ  HJIRUPD MHOHQWVpJJHO EtU D V]HUNH]HW LQWHJULWiViQDN PHJtWpOpVpEHQ pV bármelyik terület elhanyagolása, súlyának csökkentése hibás döntéshez, esetleg katasztrófákhoz YH]HWKHW 1LOYiQYDOy PiVUpV]W D] KRJ PLQGHQ P&V]DNL G|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 (/6=Ï Keménységmérés DGyGyDQ PpUOHJHOQL NHOO D] HVHWOHJHV KLEiV G|QWpV P&V]DNL MRJL N|]JD]GDViJL 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]]HPHOWHWNPLQGSHGLJDEL]WRVtWyWiUVDViJRNDODSYHWpUGHNH$]]HPHOWHWV]HPSRQWMiEyOD WXGDWRV WHUYH]pV IHMOHV]WpV PHJNHUOKHWHWOHQ VDURNSRQWMD D] ]HPEHQ OHY NpV]OpNHN P&V]DNL iOODSRWD EL]WRQViJD D V]NVpJHV EL]WRVtWiV WHNLQWHWpEHQ SHGLJ 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

SiOi]DWRW DPHOQHN I FpONLW&]pVH H]HQ ~M GLV]FLSOtQD meghonosításán kívül egyrészt a szerkezetintegritás oktatási anyagainak kidolgozása, másrészt a Szerkezetintegritás - Biztosítási Mérnök Szakmérnöki Szak beindítása. A négy hazai intézmény 0LVNROFL(JHWHP%XGDSHVWL0&V]DNL(JHWHPRVVXWK/DMRV7XGRPiQHJHWHP0&V]DNLDUD pV D 6]pFKHQL ,VWYiQ 0&V]DNL )LVNROD V]DNHPEHUHLQHN EHYRQiViYDO HOpUHQG FpORN PHJYDOyVtWiViWQDJEDQVHJtWHWWpNDN|YHWNH]NOI|OGLSDUWQHUHLQN • • • • • • 3URI79DUJD%pFVL0&V]DNL(JHWHP Prof. H P 5RVVPDQLWK%pFVL0&V]DNL(JHWHP Dr. J Blauel, Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik Prof. S Reale, Universitá Degli Studi di Firenze Prof. G Pluvinage, Universitz of 0HW]HI]HWWiUVV]HU]MH Dr. S Crutzen, Joint Research Centre, European Commission Miskolc, 1999. május 8 Tóth László egyetemi tanár a projekt koordinátora 2 Keménységmérés Varga-Tóth-Pluvinage

Tartalomjegyzék (/6=Ï Bevezetés 1 4 1. Történeti áttekintés 6 2. A leggyakrabban használatos keménységmérési eljárások 2.1 Brinell keménységmérés 2.2 Vickers keménység mérése 2.3 Rockwell keménység mérése 2.4 Szuper-Rockwell keménységmérés 2.5 Egyéb eljárások, követelmények – egyéb anyagok Dinamikus vizsgálat 2.6 Néhány megjegyzés a hagyományos módszerekhez 7 10 12 13 13 14 17 3.(UHOPR]GXOiVPpUpVpQDODSXOyeljárások 19 3.1 Módosított szerszámgeometria alkalmazása 19 3.2 A benyomódási munka elemzésével 21 3.21 A fajlagos benyomódási munka számítása Brinell keménységmérésnél 21 3.22 A fajlagos benyomódási munka számítása Vickers keménységmérésnél 24 3.3$IDMODJRVEHQRPyGiVLPXQNDpUWpNHNO|QE|]anyagoknál 26 3.31$NO|QE|]DQDJMHOOHP]Nkapcsolata 26 3.32 $YL]VJiODWLHUHGPpQHNpVD]DQDJMHOOHP]Nkapcsolata 27 3.321 A Mayer-féle kifejezés a paramétere és a keménység közötti kapcsolat

27 3.322 A fajlagos benyomódási munka és a keménység kapcsolata 28 4. Az anyagok valós keménységének fogalma 29 4.1 A Brinell és Vickers eljárással meghatározott valós keménységek kapcsolata 31 4.2 A keménységmérés során befektetett munka 32 5. $V]LOiUGViJLDODNYiOWR]iVLMHOOHP]NpVDNHPpQVpJkapcsolata 6. IRODALOM 33 34 3 Keménységmérés Varga-Tóth-Pluvinage 1. Történeti áttekintés 0LQW D] HOV]yEDQ PiU HPOtWHWWN D VWDWLNXV DQDJYL]VJiODWL PyGV]HUHN N|]O D] HJLN OHJiOWDOiQRVDEE D NHPpQVpJPpUpV  QHYH]HWHVHQ D] DQDJRNQDN HJ PpUWHVW EHKDWROiViYDO szembeni ellenállásának meghatározása. A leggyakrabban alkalmazott módszereket, azok MHOOHP]LWD]7iEOi]DWIRJODOMD|VV]HLGUHQGLVRUUHQGEHQ Statikus benyomódási keménység meghatározása 1. táblázat  & Hertz (1881) 6]HU]  QpY P V]HU Brinell prés (1900) & 0pUHQG SDUDPpWHU NLV]iPtWiVL összefüggés módszer és viszonyszám *|PE pV PpUHQG DQDJ

pULQWNH]pVH D S +U =   π képlékeny maradó deformáció eléréséig v. G repedéséig $ NHPpQVpJHW D OHQRPDW iWPpULYHO száKeményre edzett acélgolyó benyomása; ∅ 1,25; 2,5; 5; vagy 10 mm 15,65-3000 kg; molja képlékeny lenyomat keletkezik ) 0 N|GpVL HOY +% = π − − G    Shore monotron Gyémántgolyó ∅ 0,75 mm, vagy acél-golyó A keménység mértékét az a terhelés jelenti, ∅ 1/16"; 2,5 mm és a szabványos mélység: DPHO V]NVpJHV D PpUWHVWQHN V]DEYiQRV PpOVpJLJ W|UWpQ EHQRPiViKR] 0,045 mm    pV D vetületterület viszonya adja meg Rockwell és 120o-os gyémántkúp vagy 1/2"; 1/4"; 1/8"; A keménység meghatározása a benyomódási szuper 1/16" -os acélgolyók benyomása terhelé- mélység alapján történik, figyelembe véve az Rokwell mérés sekkel; 150-100-60 kg vagy a szuper HOWHUKHOpV KDWiViW (1922) Rockwell esetén 45-30-15 kg Vickers mérés 136oRV ODSV]|J& JpPiQWJ~OD EHQRPiVD A keménységet a

terhelés és a benyomódás (1925) 1-120 kg terheléssel felületének viszonya adja Ludvig (1907) 90o-os acélkúp benyomása az anyagba $ NHPpQVpJ PpU V]iPiW D WHUKHO HU )  G 3 − 3V +=  + πK +9 =  Drozd (1958) Káldor MBárczy P: (1967) [4] Brunner, G.GSchimmer L (1978)  P golyóterheléssel méri a benyomódás h mélységét és az anyag folyáshatárából ∅ GYHO V]iPtWKDWy HUpUWpNHNHW OHYRQYD kapja a keménységet Vickers normálkeménységet határoznak meg 3 +1 =  Q D] DQDJUD MHOOHP] n érték segítségével és ez G a HN (normál-keménység) független a WHUKHOHUWO A parabolid geometriájú gyémánt be)S , ill. +:V]LO = & 1 − R nyomodó test [2] benyomódási mélységét +:V]LO = PpULN D] HU IJJYpQpEHQ pV D] D NDSFVRODW y max. behatolási mélység o OLQHiULV  IJJHWOHQO D] DQDJPLQVpJpWO y maradó behatolási (képlékeny) mélység C gépállandó 6 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés

$NO|QE|]HOMiUiVRNMHOOHJ]HWHVVpJHLW|VV]HIRJODOYDDN|YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN • D]HOMiUiVRNHJLNFVRSRUWMDHJDGRWWQDJViJ~WHUKHOHUpVD]iOWDODOpWUHKR]RWW OHQRPDWIHOOHWpQHNYLV]RQiWWHNLQWLPpUV]iPQDN • PtJ D PiVLN FVRSRUW D] DGRWW JHRPHWULiM~ V]HUV]iP DGRWW HU KDWiViUD OpWUHM|Y PpOVpJLUiQ~HOPR]GXOiViWWHNLQWLPpUV]iPQDN A rövid táblázatos áttekintés csupán azon eseteket foglalja össze, amikor új elv, eljárás, V]HUV]iPYDJDNHPpQVpJHGGLJLHNWOHOWpUPyGRQW|UWpQpUWHOPH]pVHYiOWLVPHUHWHVVp 2. A leggyakrabban használatos keménységmérési eljárások Napjainkban a gyakorlatban legáltalánosabban az un. szúró keménységvizsgáló eljárásokat alkalmazzák. E vizsgálatok során meghatározott alakú pV PpUHW& WiUJDW XJDQFVDN PHJKDWiUR]RWW QDJViJ~ HUYHO QRPQDN D YL]VJiODQGy DQDJED $ szurókeménységvizsgálatok közül általánosan használt a Brinell-, Vickers- és 5RFNZHOOIpOHNHPpQVpJPpU

eljárás. 2.1 Brinell keménységmérés +D D YL]VJiOW PXQNDGDUDE IHOOHWpEH  D IHOOHWUH PHUOHJHV HUYHO  JROy DODN~ szúrószerszámot nyomunk, a keletkezett lenyomat gömbsüveg lesz. Az 1 ábra jelöléseivel a gömbsüveg felülete D πKDKRODJROyiWPpUMHKDJ|PEVYHJPDJDVViJD(]]HODHBvel jelölt Brinell-keménység: 1. ábra A Brinell-vizsgálat elvi vázlata 1. ábra A Brinellvizsgálat elvi vázlata +% = ) ⋅π⋅K A mértékegységek nemzetközi rendszerének (SI) hatályba OpSpVHyWDDEHQRPyGiVWOpWHVtWHUWN-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 = 0,102-vel. Az így kiszámított HB és HV értékek megegyeznek a megszokottakkal, amelyeknek kp/mm2 volt a dimenziójuk. Ezt

a dimenziót az új rendszerben nem használják, hanem a keménységet mértékegység nélküli számnak tekintik. A fentiek alapján tehát: +% = 0102 ⋅ ) ⋅π⋅K KDDWHUKHOHUD]F értéke N-ban adott. 7 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés A gömbsüveg magassága (h) N|]YHWOHQO QHP PpUKHW GH D JROy iWPpUMpEO (D) és a OHQRPDWMyOPpUKHWiWPpUMpEOPHJKDWiUR]KDWy K = − − G2 2 2 Ezzel a Brinell keménység kiszámítására az alábbi összefüggés szolgál: +% = 2 ⋅ 0102 ⋅ ) ⋅π − 2 − G2 A vizsgálathoz használt szabványos golyók 10; 5; 2  pV  PP iWPpUM&HN $ JROy NHPpQVpJpWV]DEYiQtUMDHO +9  $JROyiWPpUMpWDWiUJYDVWDJViJDV]DEMDPHJWHNLQWHWWHODUUDKRJKDYpNRQOHPH]HNQpO QDJiWPpUM&JROyWKDV]QiOXQNYDJDOHQRPDWiWPpUMHOHV]W~OViJRVDQNLFVLpVtJQHP PpUKHW SRQWRVDQ YDJ SHGLJ KD D JROy W~OViJRVDQ PpOHQ KDWRO EH D WiUJED 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. $JROyiWPpUWpVDKR]]iWDUWR]yWHUKHOpVW~JNHOOPHJYiODV]WDQLKRJDOHQRPDWiWPpUMH 0,25 D < d < 0,6 D legyen. $YL]VJiODWLWHUKHOpVWDWHUKHOpVLWpQH] . pVDJROyiWPpUIJJYpQpEHQKDWiUR]]iNPHJ F= .⋅ 2 0102 [1 ] illetve F = K D2 [kp] A K WHUKHOpVL WpQH] dimenziója N/mm2, (illetve kp/mm2) amelynek értékeit a szokásos DQDJPLQVpJHNHVHWpEHQD7iEOi]DWIRJODOMD|VV]H A %ULQHOONHPpQVpJQHPIJJHWOHQD]DONDOPD]RWWWHUKHOHUWOMeyer mérései szerint egy PHJKDWiUR]RWW iWPpUM& JROyW NO|QE|] QDJViJ~ HUYHO EHQRPYD D] DQDJED QHP mindig ugyanazt a HB értéket

kapjuk. Ezt fejezi ki a róla elnevezett hatványtörvény, amely V]HULQWDWHUKHOHUpVDOHQRPDWiWPpUMHN|]|WWD] F = a dn összefüggés áll fenn. Az a és nDQDJMHOOHP]N$]npUWpNHD]DQDJPLQVpJWOIJJHQpVN|]|WWYiOWR]LN Ha az n = 2 középértéket vesszük és ezt a hatványtörvénybe helyettesítjük, kapjuk, hogy G 2 = ) D 8 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Beírva a fenti kifejezést összefüggést a Brinell-keménység számításának összefüggésébe +% = 2 ⋅ 0102 ⋅ ) ( ⋅π⋅ − 2 − ) D ) DGyGLN DPLEO QLOYiQYDOy KRJ ) pUWpNH QHP HVLN NL WHKiW D NHPpQVpJ pUWpNH D] HU pUWpNpWOLVIJJHB = f(F)H]pUWNHOODYL]VJiODWDGDWDLWSRQWRVDQHOtUQL $ WHUKHOpVL WpQH] pUWpNHL NO|QE|] DQDJRNUD 2. táblázat Terhelés F [N] (F=KxD2, kp) *ROyiWPpU D (mm) K=30 K=10 K=5 K=2,5 K=1 10 29430 (3000) 9800 (1000) 4900 (500) 2450 (250) 980 (100) 5 7355 (750) 2450 (250) 1225 (125) 613

(62,5) 245 (25) 2,5 1840 (187,5) 613 (62,5) 306,5 (31,2) 153,2 (15,6) 61,6 (6,2) 2 1176 (120) 392 (40) 196 (20) 98 (10) 39,2 (4) 1 294 (30) 98 (10) 49 (5) 24,5 (2,5) 9,8 (1) Vizsgálható anyagok acél, nagyszilárdságú ötvözetek, öntöttvas réz, nikkel és Alumínium, magnézium és ötvözeteik Csapágyötvözetek ón, ólom HB-keménység 96 . 450 16 . 100 8 . 50 3,2 . 20 ötvözeteik 32 . 200 A %ULQHOOYL]VJiODW HUHGPpQpW D NtVpUOHW LGWDUWDPD LV EHIROiVROMD (QQHN RND D] KRJ PLQGHQ PDUDGy DODNYiOWR]iVQiO D] DODNYiOWR]iV FVDN HJ EL]RQRV LG XWiQ MXW QXJDOPL iOODSRWED(]D]LGDQQiOU|YLGHEEPLQpOODVVDEEDQIROWOHDWHUKHOpV$%ULQHOOYL]VJiODWQiO a WHUKHOHUW  UyO  VHF DODWW Q|YHOMN IHO D YL]VJiODWQDN PHJIHOHO pUWpNHNUH PDMG D WHUKHOpVWPpJHJLGHLJUDMWDWDUWMXNDYL]VJiODWLGDUDERQ(]D]LGD]DQDJNHPpQVpJpQHN IJJYpQHPLQpONHPpQHEED]DQDJD]LGDQQiONLVHEE$V]RNiVRVpUWpNHN •

• • • acél anyagnál alumínium és réz ötvözetei szín alumínium, réz ólom, ón és ötvözetei 15 sec 30 sec 120 sec 180 sec. $] HO]NEO N|YHWNH]LN KRJ D YL]VJiODW IHOWpWHOHLQHN PHJDGiViKR] KiURP DGDW NHOO D WHUKHOHUQDJViJDDJROyiWPpUMHpVD]LGWDUWDPDPtJDPD[LPiOLVWHUKHOHUUDMWDYROW D GDUDERQ &VDN D]RN D NHPpQVpJPpUpVHN DGQDN HJPiVVDO WHOMHVHQ |VV]HPpUKHW pUWpNHW amelyeknél ez a három adat ugyanaz. 9 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés 2.2 Vickers keménység mérése A %ULQHOONHPpQVpJPpUpV KLEiMD KRJ D JROy iWPpUMpWO pV D WHUKHOpVWO IJJ D +% nagysága és így nem ad eléggé jól összehasonlítható értékeket. Ezen kívül nagyobb NHPpQVpJ&DQDJRNPpUpVpUHDJROyWRU]XOiVDPLDWWQHPDONDOPDV A Vickers-keménységmérés részben kiküszöböli a Brinell-vizsgálat hibáit: • • • • szúrószerszáma gyémántból készül és így a legkeményebb anyagok vizsgálatára

alkalmas, DV]HUV]iPpVD]DONDOPD]RWWWHUKHOpVRODQNLFVLKRJDOLJpV]UHYHKHWQRPRW hagy, ezért legtöbbször kész tárgyak is károsodás nélkül vizsgálhatók, a kis terhelés miatt nem töri át a vékony kérget, tehát cementált felületek NHPpQVpJHLVPHJPpUKHWYHOH D OHQRPDW IHOOHWH DUiQRV D] HUYHO pV tJ D] DONDOPD]RWW WHUKHOpV ± EL]RQRV határok között – nem befolyásolhatja a mért keménységi értéket. A 100 – 300 N N|]|WW NO|QE|] WHUKHOpVVHO PpUW 9LFNHUV NHPpQVpJHN +9  HJPiV N|]|WW összehasonlíthatók. A Vickers keménységméréshez használt szúrószerszámot úgy alakították ki, hogy a vele mért NHPpQVpJpUWpNHN D OHKHWVpJ V]HULQW HJH]]HQHN PHJ D YL]VJiOW GDUDE %ULQHOO keménységével. A Brinell golyó lenyomata 0,25 D ” d ”   pUWpN& PLQW OHJJDNRULEE értéket a középértéket d = 0,375 D véve számításba, a gömbhöz a lenyomati kör mentén szerkesztett négyzet alapú gúla lapszöge

136o –nak adódik (3.a ábra) A Vickers keménységmérés szúrószerszáma egy olyan négyzetalapú egyenes gyémánt gúla, amelynek lapszöge 136o. Vickers-keménységen a %ULQHOONHPpQVpJIRJDOPiKR]KDVRQOyDQDWHUKHOHUpVDJ~ODDODN~ lenyomat felületének viszonyát értjük. +9 = ) 6 $OHQRPDWIHOOHWHDiEUDDODSMiQD]$%&KiURPV]|JEO P = D 2 ⋅ VLQ α ezzel 6 = 4⋅ D⋅P 2 = 2 2 4⋅D D D G ⋅ = = 2 2 ⋅ VLQ α VLQ α 2 ⋅ VLQ α 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] DQDJ HVHWOHJHV anizotrópiája a mérés eredményét nem befolyásolja, az HJPiVUDPHUOHJHVd1 és d2 átlót mérjük és d ezek számtani közepe: G = G1 + G2 2 2. ábra A Vickers lenyomat felülete 10 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés 3. a ábra A Vickers-gyémánt

lapszögének megállapítása 3. b ábra A Vickers-keménységmérés lenyomatának geometriai alakja $]()KiURPV]|JEOd2 = 2a2 adja meg a és d között a kapcsolatot: . o így 6 = G 2 2 ⋅ VLQ 68 R = G 2 1854 ËJ D WHUKHOHUW N-ban, dW PPEHQ PpUYH pV EL]WRVtWYD KRJ D PpUV]iP PHJHJH]]HQ D korábban kp/mm2-ben megadott értékkel +9 = ) 6 = 1854 ⋅ 0102 ⋅ ) G 2 = 0189 ⋅ ) G 2 A Vickers keménységet a keménység számértékével és HVEHW&NNHONHOOMHO|OQLKDDWHUKHOpV 1 NS pVDWHUKHOpVLLGVHF A lenyomat átlóit 0 PP SRQWRVViJJDO NHOO PpUQL $ YL]VJiODWKR] D IHOOHWHW HO NHOO készíteni. A felület simaságának olyannak kell lennie, hogy a megmunkálási barázdák a OHROYDViV SRQWRVViJiW QH URQWViN .LV WHUKHOpV& YL]VJiODWQiO D SRQWRV PpUpV pUGHNpEHQ D IHOOHWHWWNU|VtWHQLNHOO$]HONpV]tWpVVRUiQLQWHQ]tYK&WpVVHODNDGiOR]]XNPHJKRJD 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 HJHWOHQ KiWUiQD D UHODWtYH KRVV]~ PpUpVL LG N|YHWNH]pVNpSSHQ tömeggyártásnál nem használható. Általában laboratóriumi, a legpontosabb mérési eljárásnak tekintik. 11 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés 2.3 Rockwell keménység mérése A 9LFNHUVIpOHNHPpQVpJPpUpVQHNVRNHOQHPHOOHWWKiWUiQDD]KRJQHPHOpJJpJRUVD gyártó-sorba iktatott tömeges

keménységmérésre nem alkalmas. Erre a célra a Rockwell-féle NHPpQVpJPpUHOMiUiVWGROJR]WiNNLPHOQHNV]~UyV]HUV]iPDYDJJpPiQWEyONpV]OWN|U alapú egyenes kúp, 120o-os kúpszöggel, vagy edzett acélgolyó (850 HV 10) amelynek iWPpUMH  PP LOOHWYH SRQWRVDQ  DQJRO KYHON  $ NHPpQVpJ PpUV]iPD D V]~UyV]HUV]iPEHPpOHGpVpQHNIJJYpQHpVHJPpUyUiQiOWDOiEDQN|]YHWOHQOHOROYDVKDWy $V]~UyV]HUV]iPQDNPHJIHOHOHQDNHPpQVpJPpUV]iPRN - kúpalakú szerszám esetén HRC és HRA - golyó alakú szerszámnál HRB. A Rockwell féle keménységmérési eljárások 3. táblázat Rockwell C HRC 120oRVFV~FVV]|J&JpPiQWN~S Szúrótest  (O WHUKHOpV Rockwell A HRA Fo Rockwell B HRB 1/16" (1,5875 mm) iWPpUM&DFpOJROy 98 N (10 kp)  ) WHUKHOpV )1 1373 N, (140 kp) 490 N, (50 kp) 883 N, (90 kp) Teljes terhelés F = Fo + F1 1471 N (150 kp) 588 N (60 kp) 980 N (100 kp) A keménység PpUV]iPi nak meghatározása 100 − H 0002

130 − H 0002 A Rockwell-féle keménységmérés menetét a 4D iEUD PXWDWMD (OV]|U D PpUHQG WiUJ felületét a gyémántcsúccsal érintkezésbe hozzuk, majd F0 1 NS HOWHUKHOpVWDGXQN rá, ennek hatására a gyémántcsúcs ho (mm) mélyen benyomódik a tárgy felületébe. Ennek a EHQRPyGiVQDN D] D FpOMD KRJ D IHOOHWL HJHQOWOHQVpJHNHW NLNV]|E|OMH D NHPpQVpJ pUWpNpQHN PHJKDWiUR]iViEDQ QLQFV V]HUHSH H]pUW D EHQRPyGiV PpUpVpUH V]ROJiOy PpUyUD VNiOiMiQDNSRQWMiWDPXWDWyKR]IRUGtWMXND]D]DPpUyUiWQXOOi]]XN(]XWiQUiDGMXND])1 =  1  NS  IWHUKHOpVW PLUH D JpPiQWFV~FV h1 (mm) mélyen benyomódik és ezzel HJWWDPpUyUDPXWDWyMDPHJIHOHOHQHOIRUGXO 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 EHQRPyGiV pUWpNpYHO hr) megemelkedik és az óra mutatója ennek arányában visszafordul.

Ekkor leolvassuk az órán a hm mm maradandó benyomódás mértékét. Ezt a benyomódást Rockwell egységekben fejezzük ki H = KP 0002 12 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Az így kapott számot levonjuk 100-ból. Azért kell így kifejezni a HRC keménységét, hogy DQQDNQ|YHNHGpVpYHOQ|YHNYpUWpNHNHWNDSMXQN+DDEHQRPyGiVWHOIRJDGQiQNN|]YHWOHQO PpUV]iPQDNDOiJDEEDQDJRNDWMHOOHPH]QpNQDJREEV]iPRN(]HNV]HULQW HRC = 100 - e $  PHJYiODV]WiVD QHP]HWN|]L PHJiOODSRGiV HUHGPpQH ËJ D] HOPpOHWLOHJ HONpS]HOKHW DEV]RO~WNHPpQDQDJ+5&NHPpQVpJ&D]D]H  .HPpQVpJPpUpVUH KDV]QiOMXN PpJ D +5$ PpUV]iPRW (] D PpUpV FVDN DQQLEDQ NO|QE|]LND+5&PpUpVWOKRJDIWHUKHOpVpUWpNH)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YHON  iWPpUM& JROy D

szúró-szerszám. A mérés menete ugyanaz, mint a +5&QpO$]HOWpUpVHNDN|YHWNH]N • • DIWHUKHOpV)1 = 883 N (90 kp), vagyis az összterhelés F = Fo + F1 = 98 N (100 kp). DPpUV]iPNLV]iPtWiVDSHGLJD HRB = 130 –e összefüggéssel történik. Ahol e az HOEELHNEHQPHJKDWiUR]RWWpUWpN EiEUD $ PpUpV JRUVtWiVD pUGHNpEHQ D PpUyUD V]iPODSMiUD D EHQRPyGiV KHOHWW D] DQQDN PHJIHOHOHRC, HRB, illetve HRApUWpNpWYLV]LNIHOtJD]yUiQPpUVNiODYDQ$PpUpVL PyGV]HUQHNPHJIHOHOVNiOiUyODNHPpQVpJpUWpNHN|]YHWOHQOOHROYDVKDWy A Brinell, Vickers és a Rockwell-keménység értékei nem számíthatók át egymásba, csak összehasonlíthatók. 2.4 Szuper - Rockwell keménységmérés Vékony darabok (lemezek, szalagok) edzett kérgek felületi keménységét Rockwell-eljárással a YLV]RQODJQDJWHUKHOHUNPLDWWQHPOHKHWPpUQL,OHQPpUpVUHIHMOHV]WHWWpNNL D 6]XSHU  5RFNZHOONHPpQVpJPpUHOMiUiVW 13 Varga-Tóth-Pluvinage

Keménységmérés A mérés a Rockwell-eljárás elve szerint történik, csak a terhelési értékek mások. Az HOWHUKHOpV Fo = 291 NS +iURPIpOHIWHUKHOpVWDONDOPD]KDWXQNH]HN • F1 = 117,8 N (12 kp); • 265 N (27 kp); vagy • 412 N (42 kp). A szuper-Rockwell egység 0,001 mm. Méréshez a korábban már megismert gyémántkúp, vagy acélgolyó szúrószerszámot használunk. A V]XSHU5RFNZHOONHPpQVpJ 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); 294 N (30 kp); vagy 441,5 N (45 kp). Illetve golyó alakú szúrószerszám esetén HR 15 T; HR 30 T; HR 45 T. $PpUV]iPpUWpNHPLQGNpWHVHWEHQXJDQ~JV]iPRODQGypl: HR 15 N = 100-e; HR 15 T = 100-e. Ezek szerint HR 30 N 60 azt jelenti, hogy gyémánt kúp szurószerszámmal 294 N (30 kp) összterheléssel mérve a V]XSHU5RFNZHOONHPpQVpJPpUV]iPD

$PpUEHUHQGH]pVD5RFNZHOOPpUEHUHQGH]pVHOYpQpSOIHO$IWHUKHOpVWVHFDODWWQ|YHOL 0-ról a maximumra és 30 sec-ig tartja rajta a munkadarabon. A mérés gyorsítása érdekében a PpUyUDVNiOiMiQLWWLVDNHPpQVpJPpUV]iPDYDQtJD]D]RQQDOOHROYDVKDWy 2.5 Egyéb eljárások, követelmények – egyéb anyagok – dinamikus vizsgálat $ V]~Uy NHPpQVpJPpU HOMiUiVRNQiO LV W|UWpQW PyGRVtWiV YDJ D WHUKHOHU YDJ D szerszámgeometria szempontjából, így a) Vickersnél: $WHUKHOHUtekintetébeen: • vas és acél • réz és ötvözetei • alumínium és ötvözetei 49 – 980 N (5-100 kp) 24,5 – 490 N (2,5 – 50 kp) 9,8 – 980 N (1-100 kp) n A Mayer-féle hatványtörvényt itt is érvényesnek találták (F = a d ), így összefüggés • • a Vickers  ⋅ D ⋅ G HV = 1,854 F2 esetén; a +9 = = 1854 ⋅ D ⋅ G formára alakul; illetve d G HV = 0,189 a d n-2KDDWHUKHOHUWN-ban értelmezzük. Q Q   Mivel az anyagok

többségére az n ~ 2 értéket fogadták el, így a HV-t függetlennek WHNLQWHWWpNDWHUKHOpVEO±PHOQHNpUWpNHLJHQV]pOHVWDUWRPiQEDQYiOWR]KDWRWW 14 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Mikrokeménység Vickers szerint Az un. „mikro eljárással” az anyagokból erre a célra készített csiszolatokon, az anyag V]|YHWV]HUNH]HWpQHN |VV]HWHYLQHN YDJ HJHV Ii]LVDLQDN NHPpQVpJpUWpNHLW KDWiUR] KDWMXNPHJ$]HOMiUiVWD]DONDOPD]RWWNLVWHUKHOHUNPLDWWV]RNiVNLVWHUKHOpV&Vickers módszernek is nevezi. A PLNURNHPpQVpJPpUP&V]HU HJ PpUPLNURV]NyS (JLN YiOWR]DWiQiO D V]HUHV QDJ WiV~ REMHNWtY NOV OHQFVpMpQHN N|]HSpQ ,8 mm átlójú Vickers gyémánt van U|J]tWYH $ OHQRPDWiWOyNDW 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 JpPiQWFV~FVRW EHOHQRPMiN D V]HPFVpEH $ OHQRPDW iWOyLW D WHUKHOpV PHJV]QWHWpVH XWiQ OHPpULN PDMG ± 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; 20; 40; 65; 80; 100; (p) (pond) (esetleg 500 (p)) 0LNUR9LFNHUVHOMiUiVOHIROWDWiViQiOILJHOHPEHYHHQGIEEV]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 PpUHWpWOpVYiUKDWyNHPpQVpJpWO±OHQRPDWPpUHWWO±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 100-200 HVM, a

vegyületfázisoké, pl: a karbidoké, nitrideké 1000 HVM körüli érték. • A mikrokeménység-méréssel mért értékek mintegy 10 %-al nagyobbak, a makro9LFNHUV WHUKHOpVVHO PpUW PpUWpNHNQpO D NLV WHUKHOpVHNQpO IHOOpS UHODWtYH nagyobb rugalmas deformáció következtében, illetve szövetszerkezeti hatások miatt). • $ NHPpQVpJ PpUWpNH PpUV]iP iOWDOiEDQ LJ KDV]QiODWRV KiURP YDJ QpJMHJ&V]iPP|J|WWH+90WHUKHOHU p)EDQWHUKHOpVLLG V -ban. • )EE DONDOPD]iVL WHUOHWH YpNRQ OHPH]HQ IyOLiNRQ WHUPRNpPLDL HOMiUiVVDO IHOOHWL HG]pVVHO YDJ HJpE PyGRQ 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 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés szövetszerkezet pl: az eutektikum fázisainak jobb vizsgálhatósága indokolja. Az F terheléshez tartozó táblázatból a keménység értéke kiolvasható. b) Brinellnél: A 40 és 900 oC közötti vizsgálatoknál 210o&LJYLOODPRVI&WpVVHOPHOHJtWHWWRODMHI|O|WW VyIUGEL]WRVtWMDDKPpUVpNOHWHW$IUGWDEHOHKHOH]HWWSUyEDWHVWWHOPpUHOHPPHOpV PpUHOHPWDUWyYDO HJWW NHOO IHOPHOHJtWHQL $] LQWHQ]tY R[LGiFLy VHPOHJHV Ji]EDQ pV YiNXXPEDQ LV HONHUOKHW  $GRWW KPpUVpNOHWHQ D WHUKHOpVL LG PLQ  VHF GH D OHQRPDWPpUHWpWV]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 GDUDE PpUHWpQHN JRQGRV figyelembevétele. c) Egyéb anyagok: N|]O ± IRQWRVViJD PLDWW FpOV]HU& NLHPHOQL D P&DQDJRN NHPpQVpJ vizsgálatát. $ P&DQDJRN UXJDOPDV YLVV]DDODNXOiViUD YDOy WHNLQWHWWHO D] DGRWW WHUKHOpV KDWiViUD EHN|YHWNH] EHQRPyGiVW D terhelés alatt kell meghatározni. A módszer leginkább a %ULQHOOYL]VJiODWUDKDVRQOtWDEHQRPyGyPpUWHVWPPiWPpUM&DFpOJROy $OHJDOiEEPPYDVWDJViJ~SUyEDWHVWHOWHUKHOpVH1PDMGDPpUyUiWQXOOi]YDD] alapterhelést kell biztosítani – 30 sec-on keresztül. A vizsgálóterhelések: 49 N; 132 1  1 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 1421 : 1988 2-es Függelék) d) Dinamikus keménységmérés $]HOMiUiVRNFVDNDYpJUHKDMWiVXNPyGV]HUHWHNLQWHWpEHQGLQDPLNXVDNDNDSRWWPpUV]iP VWDWLNXVDQDJMHOOHP] 6]~UyV]HUV]iPPDOPpUGLQDPLNXVNHPpQVpJPpUpV 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 =  PP iWPpUM&JROyYDQOD]iQLOOHV]WYHIHOHWWHHJLVPHUWNHPpQVpJ&HWDORQ ÄQ´MHO& próbatest helyezkedik el. $ YL]VJiOy JROy DODWW HOKHOH]NHG WiUJ LOOHWYH D NpV]OpNEHQ OpY ± YL]VJiODW

HOWW PHJIHOHOHQ SR]LFLRQiOW ± HWDORQ XJDQD]RQ NOV WHUKHO HU KDWiViUD EHN|YHWNH] deformációjából számolható az ismeretlen test keménysége. 16 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés $] HOPpOHWL OHYH]HWpV PHOO]pVpYHO YpJHUHGPpQNpQW NDSMXN KRJ D] LVPHUHWOHQ WiUJ keménysége, valamint az etalon keménysége közötti arány +%Q +%[  G[  =   GQ  2 HBn: az alkalmazott etalon keménysége, HBx: vizsgált tárgy keménysége. dx: OHQRPDWiWPpUD]LVPHUHWOHQNHPpQVpJ&WiUJRQ dn: OHQRPDWiWPpUD]HWDORnon. 6]~UyV]HUV]iPPDO YpJ]HWW GLQDPLNXV NHPpQVpJPpUpV OHIROWDWiViQDN IEE V]HPSRQWMDL D] alábbiak: • a dx/dn viszony 0,5 értéknél kisebb tartományba essék, • DYL]VJiODWWDONDSRWWHUHGPpQHNDWHUKHOHUWOIJJHWOHQHN • D OHQRPDWpWPpUNHW NpW HJPiVUD PHUOHJHV LUiQEDQ PpUW OHQRPDWiWPpU átlagából kell meghatározni, • D] HOMiUiV HOVGOHJHV WHUOHWH D] |VV]HKDVRQOtWiV D]RQEDQ

KDV]QiODWRV DEV]RO~W PpUV]iP~LVDEEDQD]HVHWEHQKDDWiUJPpUHWHLPiVODERUDWyULXPLYL]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 QRPRW YpNRQOHPH]HNYL]VJiODWDQHPYpJH]KHWH]]HOD]HOMiUiVVDO ¾ DYL]VJiOWWiUJW|PHJpQHNPHJIHOHOHQQDJQDNNHOOOHQQLHDKKR]KRJ DOHQRPDWpUWpNHOKHWOHJHQ ¾ ha a vizsgált tárgy felületére helyezett vizsgáló szerszám eltér a PHUOHJHVWOMHOHQWVDPpUpVLKLED 2.6 Néhány megjegyzés a hagyományos módszerekhez %iUPHOLNPyGV]HUQpOIHOPHUODNpUGpVKRJDV]HUV]iPEHKDWROiVDVRUiQDPpUHQGDQDJ egy része rövidtávú alakváltozás során kisajtolódik és különösen lágy anyagoknál a nyom N|UOLIHOEROWR]yGiVMHOHQWVPpUWpN& Grigovics vizsgálata a kidudorodás n PpUWpNpWJROyYDOW|UWpQNHPpQVpJPpUpV 2,6 esetén. Meghatározta a

Meyer-féle 1 n hatványtörvény (F = a d ) n NLWHYMpW pV 2 2,4 5 kapcsolatot talált nNLWHYpVDNLGXGRURGiV 4 7 3 között. Ezt foglalja össze az 5 ábra 6 2,2 8 5. ábra Az QNLWHYpVDNLGXGRURGiV kapcsolata 10 9 2,0 11 (A vizsgált anyagok: 1 – réz; 2 – réz, hengerlés és 900o C-os hevítés után; 3 – réz, 600o C-os hevítés után; 4 – magnézium, lágyítva; 5 – alumínium; 6 – lágyacél; 7 – G 13-as acél; 8 – közepes széntartalmú szénacél edzés és megeresztés után; 9 – vulkanit; 10 – réz, alakítva (20 %); 11 – réz, alakítva (75 %), 12 – alumínium hidegen alakítva). -30 -20 -10 0 +10 +20 12 +30 % 17 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Gúla 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|] NHPpQVpJ& pV alakítottsági fokú anyagoknál a lenyomat

zYHO MHOOHPH]KHW mértékben torzul. D D D G 6. ábra A Vickers lenyomat torzulása ]  z=0 1DJPpUWpN&WRU]XOiVHVHWpQDYHWOHWYDOyGLWHUOHWpQHNPHJiOODStWiViKR]NLNHOOpUWpNHOQLD J|UEOHW WHUOHWQ|YHO YDJ FV|NNHQW KDWiViW $ NRQW~UW SDUDERODNpQW pUWHOPH]YH D felületnövekmény: ∆6 = 2 D⋅] 3 A benyomódás tényleges vetületének területe: )WpQO  YHWOHW = G 2 2 + 4⋅ 2 D⋅] 3 Bevezetve a viszonylagos oldalgörbület z/a fogalmát és kifejezve az a oldalt a d átlóval, adódik: )WpQO  YHWOHW D 2 = )W  Y G = = 2 8 8 ] D G + ⋅ D ⋅ ]  = + ⋅ ⋅ D2 2 3 D 2 3 D G 2 2 2 KHOHWWHVtWpVVHO 2 ]  8 ] G  1 + ⋅  = 1 + 267 ⋅  2  3 D 2  D G 2 Ha Z/a = 0 (z=0), akkor a Htényl.vetületei = Hvetületi számított %ULQHOOQpO D] HOWpUpV D QDJREE WHUKHOHU PLDWW MHOHQWV (]W EL]RQ WMD 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|OHQG ± YLVV]DYH]HWL d PpUpVUH D NLGXGRURGiVEyO HUHG KLED D NHPpQVpJL 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 (1840/2,5/30 ) geometriája 18 K YDOyGL K Keménységmérés YDOyGL Varga-Tóth-Pluvinage G PpUW 8. ábra A lenyomatok mért és valódi mérete G pUW GP YDOyGL G L OyG YD (UHOPR]GXOiVPpUpVpQDODSXOyHOMiUiVRN A keménység önmagában fizikailag nem teljesen megalapozott mennyiség, hisz általában egy DGRWWHUiOWDOOpWUHKR]RWWOHQRPDWIHOOHW H]]HODUiQRVPpOVpJ KiQDGRViWMHOHQWLD]D]KD D]RQRVHUDGRWWV]~UyV]HUV]iPPDOD]RQRVOHQRPDWPpOVpJHWKR]OpWUHDNNRUDNHPpQVpJ D]RQRV (]W D YpJOHJHV

PpOVpJHW D]RQEDQ D] HU Q|YHNHGpVH VRUiQ D OHJNO|QE|]EE függvény szerint értheti el. Ennek alapján tehát azt mondjuk, hogy a szúrószerszám EHKDWROiViUD D] DQDJ WXODMGRQViJDLQ NHUHV]WO D] |VV]HWDUWy HU EHQRPyGiV J|UEpYHO válaszol. Ennek jellegét szemlélteti a 9ábra F [N] 1 9. ábra -HOOHJ]HWHVHUEHQRPyGiVGLDJUDP 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 2 h [mm] MHOOHP]NNHO$iEUiQV]HUHSOGLDJUDPD]HUpVD] HOPR]GXOiV YLOODPRV ~WRQ W|UWpQ PpUpVpYHO IHOYHKHW $] DQDJL WXODMGRQViJRNDW KRUGR]y J|UEHtYHN SDUDPpWHUHL HJV]HU& PDWHPDWLNDL módszerekkel számíthatók és felhasználásával az anyagok szilárdsági és alakváltozási MHOOHP]L HOUH NLGROJR]RWW NRUUHOiFLyV UHQGV]HUHN |VV]HIJJpVHN IHOKDV]QiOiViYDO

EHFVOKHWN.LHPHOWMHOHQWVpJ&OHKHWHPyGV]HUSOKHJHV]WHWWN|WpVHNUHQGNtYOKHWHURJpQ KKDWiV|YH]HWpEHQDWXODMGRQViJRNEHFVOpVpQpOKLV]HNNRUYDOyEDQHJLJHQ NLV N|UQH]HWUH MHOOHP]WXODMGRQViJHOHP]pVpUHQ OLNOHKHWVpJ 3.1 Módosított szerszámgeometria alkalmazása $ PpUWHVW JHRPHWULDL PHJYiOWR]iViEyO LQGXO NL Brunner és Schimmer [1], nevezetesen forgási SDUDERORLG DODN~ D PpUWHVW PHOQHN EHKDWROiViW IRODPDWRVDQ Q|YHNY WHUKHOpV EL]WRVtWMD0pUUHQGV]HUVHJtWVpJpYHOPpULDEHKDWROiVLPpOVpJHWpVPpUWHVWUHMXWyWHUKHOpVW 19 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés $ PpUWHVWHW WHUKHOYH OLQHiULV HUQ|YHNHGpVW WDSDV]WDOWDN .ábra); az egyenesek szöge MHOOHP]YROWD]DQDJRNNHPpQVpJpUH F [N] iEUD1pKiQDQDJPLQVpJHUEHQRPyGiVL mélység görbéje 200 acél 100 réz $WHUKHOHUWpVDEHQRPyGiVLPpOVpJHWDiEUD szerinti Fp = f (y) karakterisztika határolta (F = 2001000 y), így bármely anyag mérési folyamata

csak DGGLJ WDUW PtJ D] HU pV D EHQRPyGiV pUWpNH PHJ nem felel az egyenletnek. alumínium 0 0,1 0,2 h [mm] F [N] 200 iEUD$]HUpVDEHQRPyGiVLPpOVpJ határa 100 0 0,1 0,2 h [mm] $NHPpQVpJLPpUV]iPRWD]HUpVDEHQRPyGiVLPpOVpJYLV]RQDDGMD +:V]LO = )S értéke a 0 és ∞ között bármilyen lehet. (12 ábra) HW 600 12. ábra $NHPpQVpJLPpUV]iPDEHQRPyGiV függvényében 300 0 0,1 0,2 h [mm] 20 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Vizsgálataik alapján megadják, hogy hogyan felel meg az általunk javasolt HW szil és HV 10 egymásnak (13. ábra) HW 600 13. ábra $NHPpQVpJLPpUV]iPpV+9 függvényében megfelelése 300 A görbe alapján számítható megfelelés: HVszil = 1,9865 0 500 1000 HV 100,8306 $ V]HU]N  D KiWUiQRNUyO QHP EHV]pOYH  HOQNpQWHPOtWLNKRJ HV10 • mivel a szerszám gyémánt, minden anyag keménységmérése megvalósítható, • a keménységi skála 0-tól ∞-ig tart, •

PLQGHQDQDJPLQVpJKH]HJHWOHQSUyEDWHVWDONDOPD]KDWy • PiVNHPpQVpJPpUpVLHOMiUiVRNQiOKDD]DQDJUDMHOOHP]n értéke YHODNNRUD NHPpQVpJIJJDWHUKHOpVWO Ezen utóbbi megállapításhoz kapcsolódva kell megjegyezni, hogy a paraboloid szerszám JHRPHWULDLMHOOHP]MHQHPLVPHUWQHYH]HWHVHQKRJDPpUWHVWHWD] y = x2, y = cx2, y = xn, vagy y = cxn görbék közül - az y tengely közül megforgatva - melyik eredményezte. 1HP WLV]Wi]RWW KRJ D] HUQ|YHNHGpV PHGGLJ OLQHiULV YDOyV]tQ& KRJ H PLDWW NHOOHWW NRUOiWR]QL D] HUEHQRPyGiV pUWpNHLW D] Fp = 200 - 1000 y (F N-ban, y mm-ben) HJHQOHWHNQHNPHJIHOHOHQ 3.2 A benyomódási munka elemzésével A szúrószerszám behatolása során a vizsgált anyag által kifejtett ellenállás mértéke valamilyen PpUWpN&NpSOpNHQDODNYiOWR]iVLPXQNiYDOMHOOHPH]KHW(QQHNQDJViJDWHUPpV]HWHVHQIJJ DV]~UyV]HUV]iPJHRPHWULiMiWyO(EEODGyGyDQFpOV]HU&D]HJVpJQLWpUIRJDWNLVDMWROiViKR]

V]NVpJHV PXQNiW D IDMODJRV EHQRPyGiVL PXQNiW HOHPH]QL NO|QE|] V]~UyV]HUV]iPRN esetén. 3.21 A fajlagos benyomódási munka számítása Brinell keménységmérésnél Ha egy DiWPpUM&JROyWDYL]VJiODQGyDQDJEDhPpOVpJLJIRNR]DWRVDQQ|YHNY FHUYHO nyomunk, akkor a végzett munka: K : = ∫ )⋅G⋅K 0 21 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés A geometriai viszonyok alapján (1. ábra) G =2 K −K $OHQRPDWSLOODQDWQLiWPpUMHpVDSLOODQDWQLWHUKHOHUN|]|WWLOHJHJV]HU&EENDSFVRODWRW a Meyer-féle F = adn 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 : = D ⋅2 ∫ Q K −K Q 2 Q2 GK 0 ezt kell vonatkoztatni a gömbsüveg alakú kisajtolt térfogatra, melynek nagysága: 9  K = π ⋅ K2  −   2 3 A fajlagos munkavégzés tehát: K D2 Z = : Q = 9 ∫ 0

K ( − K ) Q 2 Q2 πK 2 (2 − K 3 GK ) elosztva a-val mindkét oldalt: K 2 : 9⋅D Q = ∫ 0 K Q2 ( − K ) Q2 πK 2 (2 − K 3 GK (1) ) egy nSDUDPpWHU&J|UEHVHUHJHJHQOHWpWNDSMXN Ha n = 2; akkor ∫ 2 : 9⋅D = K 2 ( K 0 π⋅K 2 − K )G ⋅ K (2 − 3 ) K ∫( K 4 = K 0 π⋅K 2 − K2 ) G⋅K (2 − 3 ) K = ( ( 4 2 K 2 K 2 2 − − K K 3 3 ) = 4 = 1 2732 ) π 3 3  Ez esetben a w pUWpNHFVDND]HUQ|YHNHGpVLW|UYpQaSDUDPpWHUpWOIJJpUWpNH w = 1,2732 a Ha n , akkor az (1) összefüggés csupán numerikusan integrálható. Ezt elvégezve - a Brinell mérésnél szokásos D = 2pVPPHVJROyiWPpUNQpOpVDJDNRUODWEDQHOIRUGXOyn értéknél - kapjuk a 14. 15 W/Va és 16. ábrákon feltüntetett 2 görbesereget. 1.8 1.6 14. ábra A fajlagos benyomódási munka és benyomódási mélység kapcsolata; D = 2,5 mm-es PpUHOHPQpO 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 22 h[mm]

Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés W/Va 2 15. ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata; D = 5 mm-es PpUHOHPQpO 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 h[mm] W/Va 2 1.8 16. ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata; D = 10 mm-es PpUHOHPQpO 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.05 • 0.1 0.15 0.2 0.25 HJUpV]W D IL]LNDL WDUWDOP~QDN WHNLQWKHW h[mm] : 9⋅D E görbeseregnek jellegzetessége van: három  MHOHQWVHQ IJJ D 0HHUIpOH hatványtörvény nNLWHYMpWOpVDV]RNiVRVWHUKHOHUNQpOD]DQDJNHPpQVpJpWO • • másrészt, ha SOHJ+% NHPpQVpJ&Q NLWHYM&DFpOWYHV]QNDNNRUa : 9⋅D értéke ¾ D = 2,5 mm esetén kb: 1; ¾ D = 5 mm esetén 1,35 és ¾ D = 10 mm esetén 1,8. (] D PDJDUi]DWD DQQDN KRJ D NO|QE|] SDUDPpWHUHNNHO YpJ]HWW %ULQHOO keménységmérés eredményei egymással nem hasonlíthatók össze, azaz mindig meg

kell DGQLDJROyiWPpUWpVDWHUKHOHUW a harmadik leglényegesebb megállapítás az, hogy a görbesereg minden esetben egy pontban a d = 1,2732 PPHV OHQRPDWiWPpUQpO PHWV]L HJPiVW D] HKKH] WDUWR]y lenyomat-mélységek ¾ D = 2,5 mm eset én h = 0,1733 mm, ¾ D = 5 mm-nél h = 0,0824 mm, míg ¾ D = 10 mm-nél h = 0,0407 mm. 23 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés (] XWyEEL PHJiOODStWiV D]W MHOHQWL KRJ PLQGHQ DQDJPLQVpJQpO YDQ RODQ IDMODJRV EHQRPyGiVLPXQNDDPHODWHUKHOHUWOIJJHWOHQn = 20HHUIpOHNLWHYM&DQDJUDLJD] ennek értéke W = 1,2732 a . Ha n 2 DNNRUDWHUKHOHUW~JNHOOPHJYiODV]WDQLKRJd = PPiWPpUM&OHQRPDWRWKR]]XQNOpWUHDJROyiWPpUMpWOIJJHWOHQO H]WDMHOHQOHJL gépi berendezések nem tudják megvalósítani.) 3.22 A fajlagos benyomódási munka számítása Vickers keménységmérésnél A 136oRV ODSV]|J& JpPiQW J~OD IRNR]DWRVDQ Q|YHNY ) HUYHO h PpOVpJLJ W|UWpQ benyomása

során végzett munka K ∫ = : )⋅G⋅K 0 A geometriai viszonyok alapján (17. ábra) K = E 2 ⋅ WJ 68 G = R 2 ⋅ WJ 68 R = 2 G 7000602 ≅ G 7 17. ábra A Vickers keménységmérés geometriai viszonyai Az F = adn alakú Meyer-féle összefüggés és a d = 7 h viszony figyelembevételével: K ∫ = : Q Q D7 K Q D K GK Q 0 : =D G Q +1 = +1 Q D7 G Q +1 (Q + 1)7 Q +1 Q +1 7(Q + 1) Ezt gúla alakú kisajtolt térfogatára kell vonatkoztatva: 9 = 2 E K 3 G K = 3⋅ 2 = 2 G G 3⋅ 2 ⋅ 7 = G 3 42 a fajlagos munkavégzés (a -val való osztás után): : 9⋅D = D ] Q +1 G Q +1 42 G 3 = 6 Q −2 G Q +1 Hasonlóan a Brinell eljáráshoz, itt is egy nSDUDPpWHU&J|UEHVHUHJHJHQOHWpWNDSMXN 24 (2) Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés A (2) összefüggés is azt tükrözi, hogy az egyébként fizikai tartalommal felruházható fajlagos EHQRPyGiVL PXQND pUWpNH DGRWW DQDJQiO IJJ D OHQRPDW

iWOyMiWyO D]D] D WHUKHO HUWO LOOHWYH iOWDOiQRVDEEDQ PRQGYD D PpUpV N|UOPpQHLWO +D YLV]RQW D 0HHUIpOH KDWYiQNLWHYn = 2DNNRUDIDMODJRVEHQRPyGiVLPXQNDDPpUpVN|UOPpQHLWOIJJHWOHQ értéke w = 2a. Az (1) és (2) kifejezésekben természetesen nem azonos az a nagysága, hisz egyik esetben a szúrószerszám golyó, a másik esetben pedig gyémánt gúla. Az a kérdés D]RQEDQMRJRVDQYHWGLNIHOKRJDIDMODJRVEHQRPyGiVLPXQNDIJJHDV]~UyV]HUV]iPWyO Ha nem, akkor a HV illetve HB PpUpVUH MHOOHP] a értékek arányára 2/1,2732 = 1,571-et NHOOHQHNDSQLD]DQDJRNWyOIJJHWOHQO+RJH]IHQQiOOHYDJVHPDUUDDNpVEELHNEHQNHOO visszatérni. A továbbiakban elemezzük a (2) kifejezést. A Vickers keménységmérésnél az n értéke biztosan 1,6 = n = 2,3 tartományba esik. Az adott n értékhez tartozó : 9⋅D görbesereget a iEUD HQQHN NLQDJ WRWW UpV]pW D  iEUD V]HPOpOWHWL PHOEO OiWKDWy KRJ LWW N|]|V PHWV]pVSRQW

QLQFV +D YLV]RQW D NO|QE|] n-hez tartozó görbék és az n = 2-höz tartozó egyenes metszéspontjait meghatározzuk, akkor ez d = 1,38 - 1,42 mm (0,19 = h = 0,21 mm) intervallumba esik. Ennek alapján tehát azt mondhatjuk, hogy ha d = 1,4 mm-es OHQRPDWiWOyWYDJH]]HOHJHQpUWpN&h = 0,2 mm-es lenyomat mélységet hozunk létre, akkor olyan mérési feltételeket teremtettünk, hogy a fajlagos benyomódási munka w = 2 a; független a 0HHUNLWHYWO hasonlóan mint a Brinell mérésnél). $ WRYiEEL IHODGDW D +% YDJ +9 PpUpVUH MHOOHP] )  D dn kapcsolat paramétereinek PHJKDWiUR]iVD(]W|UWpQKHWYDJ~JKRJNO|QE|]HUYHOOpWUHKR]YDDOHQRPDWRWDQQDN iWPpUMpW iEUi]ROMXN D WHUKHOpV IJJYpQpEHQ D WRYiEELDNEDQ RSWLNDL PyGV]HU  YDJ SHGLJ villamos úton regisztráljuk a 9. ábrán feltüntetett görbét A gyakorlati igényeket tekintve WHUPpV]HWHVHQH]XWyEELDFpOV]HU&EE(UUHD FpOUD HJ EHUHQGH]pV OHWWkifejleszve és számos anyag

vizsgálatára került sor. W/Va 5 18. ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata Vickers mérésnél 4 3 2 1 0 d[mm 0.5 1 1.5 2 2.5 25 3 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés W/Va 2.2 19. ábra A fajlagos benyomódási munka és a benyomódási mélység kapcsolata Vickers mérésnél (a d=1.2-16 tartomány kinagyítva) 2.1 2 1.9 1.8 d[mm] 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 3$IDMODJRVEHQRPyGiVLPXQNDpUWpNHLNO|QE|]DQDJRNQiO $YL]VJiOWOiJ WRWWpVNO|QE|]PyGRQKNH]HOWiOODSRW~DQDJRNNHPpQVpJH +930 = 975 közötti (Cu-E ls DA 10 típusú keményfém). Az alapanyagokhoz heganyagok is társultak, PHOHNNHPpQVpJHD +9 WDUWRPiQEDQYDQ$]DQDJPLQVpJHNUpV]OHWH]YH Alapanyagok: Cu-E; AlCuMg; AlMgSi 1; Sr60k; Ti; C10; C60; BC3; A50; M1; S10;G03; K013; K036; K1; CrV3;60SM1; C60 KNH]HOYH *R KNH]HOYHNHPpQIpP.KNH]HOYH1KNH]HOYH Heganyagok: EB11 (OK48.00); ER21 (OK 4616); UTP8; UTP683LC;

UTP65; UTP630; FoxEV47; GRINOX S; UTP701; ABRASUDOR43; 3$NO|QE|]DQDJMHOOHP]NNDSFVRODWD $YL]VJiODWRNDODSYHWFpOMDDQQDNHOG|QWpVHKRJDKDJRPiQRVDQGHILQLiOWNHPpQVpJpVD fajlagos benyomódási munka között létezik-e kapcsolat. Kissé részletesebben fogalmazva a N|YHWNH]NpUGpVHNPHJYiODV]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? • +RJDQ GHILQLiOKDWy RODQ iOWDOiQRV NHPpQVpJL PpUV]iP DPHO IJJHWOHQ D PpUpV N|UOPpQHLWO D]D] DGRWW V]~UyV]HUV]iP HVHWpQ FVXSiQ D 0HHUIpOH hatványtörvény a és n anyagi tulajdonságokat hordozó paramétereit foglalja magába? 26 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés • Van-e kapcsolat a Brinell és Vickers eljárással meghatározott valódi keménységek között? • A Meyer-féle hatvány törvény (F = a dn) konstansai

azonosak-e, ha a IRODPDWRVDQ UHJLV]WUiOW HU EHQRPyGiVL J|UEpN LOOHWYH D NO|QE|] WHUKHOHUNNHOOpWUHKR]RWWHUOHQRPDWiWPpUadatpárok alapján számítjuk? • A keménységmérés során befektetett munka és a valódi keménység között milyen a kapcsolat? 3$YL]VJiODWLHUHGPpQHND]DQDJMHOOHP]NNDSFVRODWD A 3 SRQWEDQ PHJIRJDOPD]RWW FpONLW&]pVQHN PHJIHOHOHQ D NDSRWW HUHGPpQHNHW 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. 3.321 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 20. és 21 ábrák foglalják össze A 22 ábra a heganyagokra kapott eredményeket szemlélteti.   20. ábra A Brinell

keménység és az a paraméter kapcsolata  D     a = 0,8374 HB – 3,15 (r= 99,82 % )              +%     21. ábra Az a és HV 30 kapcsolata D   a = 0,52 HV 30 – 3,20 (r= 99,80 % )       +9   27  Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés 350 300 22. ábra Az a és HB kapcsolata heganyagoknál 250 200 a 150 100 a = 0,888 HB – 15,9 (r= 99,49 % ) 50 0 0 100 200 300 400 500 600 HB 1840/2,5/30 $]iEUiNDWWHNLQWYHDN|YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN • • a Meyer-féle hatványtörvény a paramétere a keménységmérés eredményei DODSMiQ MyO EHFVOKHW KLV]HQ D NRUUHOiFLyV HJWWKDWy pUWpNH PLQGHQ HVHWEHQ nagyobb mint 99,5 % ! D%ULQHOOpV9LFNHUVNHPpQVpJPpUpVMHOOHP]a értékek arányára az elméletileg YiUW  KHOHWW  LOOHWYH FVDN D V]&NHEE NHPpQVpJL WDUWRPiQW iWIRJy

NHYHVHEEDGDWRWWDUWDOPD]yKHJHV]WDQDJRNDWWHNLQWYHDGyGRWW$]HOWpUpV tehát kisebb mint 5 %, ami alátámasztja az elméleti megállapítások helyességét. 3.322 A fajlagos benyomódási munka és a keménység kapcsolata A fajlagos benyomódási munka és a HB 1840(2,5)30 közötti kapcsolatot a 23. ábra; a HV 30-al való összefüggését a 24. ábra szemlélteti A heganyagokra kapott eredményeket a 25.ábra foglalja össze     +%  23. ábra A HB keménység és a fajlagos benyomódási munka kapcsolata     w = 0,9813 HB + 3,86 (r= 99,86 % )         Z :9 -FP       $]iEUiNDWWHNLQWYHDN|YHWNH]PHJiOODStWiVRNWHKHWN • • • a fajlagos benyomódási munka gyakorlatilag megegyezik a HB 1840(2,5)30 illetve a HV 30 értékkel, D NpW NO|QE|] V]~UyV]HUV]iPPDO PHJKDWiUR]RWW NHPpQVpJ pV D IDMODJRV benyomódási munka közötti korreláció mindig nagyobb a Vickers

eljárásnál, D]HO]HNEON|YHWNH]LNKRJDfajlagos benyomódási munka a szúrószerszámtól függetlenDQDJUDMHOOHP]PHQQLVpJ 28 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés •   24. ábra Vickers keménység és a fajlagos benyomódási munka kapcsolata   w = 0,984 HV-0,75(r = 99,92% )       Z : 9  - F P        +9 +9    25. ábra Heganyagok Vickers keménységének kapcsolata a fajlagos benyomódási munkával  W = 1,014 HV – 7,7 (r = 99,96 % )          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(2,5)30 LOOHWYH +9  HJ IL]LNDLODJ PHJDODSR]RWW PHQQLVpJ DPHOEO HJEHQ D 0HHUIpOH hatványtörvény – HB-re illetve +9UH ± MHOOHP]MH LV EHFVOKHWN $]W D]RQEDQ pV]UH NHOO venni, hogy a

Meyer-féle hatványtörvény n NLWHYWMH VHP D +% 1840(2,5)30 sem HV30 értékben közvetlenül nem szerepel. 4. Az anyagok valós keménységének fogalma 1LOYiQYDOyQDNW&QLNKRJD]DQDJRNYDOyVNHPpQVpJHFVDN~JGHILQLiOKDWyUHiOLVDQKD figyelembe vesszük a 9. ábra 0 – 1 szakaszát leíró Meyer-féle hatványtörvény mindkét (a és n) SDUDPpWHUpW 0LQW OiWWXN D IDMODJRV EHQRPyGiVL PXQND IL]LNDLODJ PHJDODSR]RWW PpUV]iP értéke független az n NLWHYWO pV D PpUpV N|UOPpQHLWO JROy iWPpU  KD Brinell mérésénél d = 1,2732 mmOHQRPDWiWPpUWYDJHV mérésénél d = 1,4 mm (h = 0,2 mm) OHQRPDW iWOyW KR]XQN OpWUH $] H]HQ HUNK|] WDUWR]y NHPpQVpJHN YDOyV NHPpQVpJQHN WHNLQWKHWNpVD]DOiEELNLIHMH]pVHNNHOV]iPtWKDWyN ) D ⋅ 12732 ⋅G = ⋅π⋅K 25 ⋅ π ⋅ 01733 Q Q = +% YDO = 07347 ⋅ D ⋅ 12732 +9 = YDO +9YDO ) $ ⋅π⋅K = = D +% YDO 18544 ⋅ ) G 2 = 18544 ⋅ D ⋅ 14 = Q 18544 ⋅ D

⋅ G G Q Q Q = 18544 ⋅ D ⋅ 14 14 2 −2 29 Q Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés $NpW|VV]HIJJpVEHQV]HUHSOapUWpNHNV]iPV]HU&OHJWHUPpV]HWHVHQQHP D]RQRVDN $] tJ számított HBval – a és HVval – a kapcsolatokat alapanyagokra a 26. és 27 ábrák mutatják, heganyagokra a 28. ábra szemlélteti Ezeket a 23-24 és 25 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   26. ábra Az a és HBval kapcsolata   a = 0,974 HB val + 0,8 (r = 99,94 % )               +% YDO       27. ábra Az a és HVval kapcsolata alapanyagokra     D       a = 0,5313 HVval + 2,2 ( r = 99,97% )               + 9 YDO       D

 28. ábra Az a és HVval kapcsolata heganyagokra     a = 0,533 HVval + 0,4 ( r = 99,98% )       +9 YDO 30   Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés 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]]DOLVKRJD HB 1840(2,5)30 = HV 30 feltétel valóban teljesült a vizsgált anyagokra. A Brinell mérés alkalmazhatósági határáig a HVval és a HBval kapcsolatát a 29.ábra mutatja   +9 YDO   29. ábra A HBval és HVval kapcsolata   HVval = 0,791 HB val + 22,6 ( r = 99,10% )            + % YDO Ezt az ábrát tekintve a N|YHWNH]megállapítáVRNWHKHWN • a HBval HVvalHOOHQWpWEHQD+%  pV+9HJHQOVpJpYHO • a HBval és HVval

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 EHQRPyGiViKR]V]NVpJHVUXJDOPDVPXQNiNMHOHQWVHQHOWpUDUiQiEDQWDOiOKDWyPHJ 0LQWHJNO|QE|]DQDJPLQVpJHQ±PHOQHNNHPpQVpJH120 – 650 HVval tartományba esik - az F = a dn kapcsolat a paramétere kétféleképpen lett meghatározva, nevezetesen: • D]HUEHQRPyGiVJ|UEHIRODPDWRVUHJLV]WUiOiViYDOLOOHWYH • NO|QE|]WHUKHOHUNNHONpV]tWHWWOHQRPDWRNiWOyLWIHOKDV]QiOYD pontpár)   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 HVval + 2,2 ( r = 99,97% ) a kem = 0,5323 HVval + 3,3 ( r = 99,97% )        +9 YDO   31   Tisztázandó, hogy az a Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés SDUDPpWHU

D]RQRVH PLQGNpW HVHWEHQ PHUW D NO|QE|] WHUKHOHUNNHO NpV]tWHWW OHQRPDWRN iWOyPpUpVpQpODNLGXGRURGiVPLDWWDYDOyViJWyOQDJREEpUWpNPpUKHW $ NpWIpOH HOMiUiVVDO PHJKDWiUR]RWW HUQ|YHNHGpVL W|UYpQ a paramétere és a valós Vickers NHPpQVpJN|]|WWLNDSFVRODWOLQHiULV iEUD $]RSWLNDL |VV]HWDUWR]yHUOHQRPDWiWOy pV a folyamatos regisztrálással kapott a értékek görbéjének meredeksége gyakorlatilag azonos (relatív eltérés mindössze 0,19 % !) 4.2 A keménységmérés során befektetett munka $NHPpQVpJPpUpVVRUiQOHMiWV]yGyIRODPDWRWV]HPOpOWHWLDiEUDDKRODSLOODQDWQLHU és benyomódás kapcsolata látható. E görbék (keménységi diagramok) alapján a keménységmérés (5 >1@ 1 során befektetett munka közvetlenül meghatározható planimetrálással a terület léptékének figyelembevételével. A 0 – 1 – 2 – 0 pontokkal körülhatárolt terület az összes munkát reprezentál W F (Wösszes  DPHOEO D  0 – 1 –

3 – 0 terület a képlékeny (Wképl.) és a 3 – 1 – 2 – 3 Tartomány F a rugalmas (Wrug.) hányadot képviseli (31 ábra) i+1 rug. i W képl. h max. 0 hi K NpSO  h i+1 3 31. ábra Elvi ábra az összes befektetett munka megoszlásához 2 ÚT [m K UXJ  $iEUDNO|QE|]PLQVpJ&DQDJUDYRQDWNR]yPpUpVLHUHGPpQHNHWIRJODOMD|VV]H    :|  :N      W össz = 0,0706 HV val – 0,05 ( r = 99,98% )  W képl = 0,279 HV val 0,697 ( r = 92,3% )       +9YDO    32. ábra Az összes munka és képlékeny részének kapcsolata a valós keménységgel 32  Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés Az elvi diagram figyelembevételével megállapíthatjuk: • D NHPpQVpJ Q|YHNHGpVpYHO Q D] |VV]PXQND DPHO D] DGRWW PpOVpJ& szerszám elmozduláshoz szükséges, • minél alacsonyabb a keménység, annál nagyobb a képlékeny alakváltozásra fordított hányad az összmunkán belül, •

Q|YHNYNHPpQVpJQpOPHJQDUXJDOPDVXWyKDWiVV]HUHSH A 32 ábra alapján megállapítható, hogy az összes munkán belül: • a képlékeny hányad csökken; HVval ~ 100 környékén mintegy 90 %-a, míg HVval ~ 480 N|UQpNpQDKRODNLGXGRURGiVEyODGyGyKLEDPHJV]&QLNPLQWHJ-a az összes munkának, • az összes és képlékeny rész megoszlása: ¾ Wösszes = 0,1309 a ≅ 0,13 a ¾ Wképl = 0,429 a0,697 ≅ 0,43 a0,7 értéke a ismeretében számítható. • a rugalmas (Wrug) 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]LOiUGViJLNpSOpNHQVpJLMHOOHP]NpVDNHPpQVpJNDSFVRODWD

A Brinell keménység (1840/2,5/30) függvényében a 33.ábrán látható a folyáshatár(ReH), a szakítószilárdság (Rm), 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.   5H+  5P  5P  5X 1PP       Reh = 3,2 HB – 262 ( 98,2% ) Rm = 3,1 HB + 179 (97,9% ) Rm` = 3,57 HB – 64 ( 98,1% ) R`u = 4,93 HB + 70 ( 97,4% )            +%  33    33. ábra A szilárdsági MHOOHP]NpVD Brinell keménység kapcsolata Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés $iEUDNHPpQVpJpVD]DODNYiOWR]iVLMHOOHP]NNDSFVRODWiWIRJODOMD|VV]H  ϕu    Z/100   ϕm          +%  iEUD.pSOpNHQVpJLMHOOHP]NpVDBrinell keménység kapcsolata

$iEUiQ|VV]HIRJODOWHUHGPpQHNDQDOLWLNXVIRUPiEDQDN|YHWNH]NLIHMH]pVHNNHO N|]HOtWKHWN ϕm = 8855 HB 2 r = 96,2% ϕu = 1214,2 r = 93,2% HB ==  +%    r = 98,6% 0LQGNpWGLDJUDPPHJJ]HQDOiWiPDV]WMDD]WKRJDNHPpQVpJpUWpNEOPiVQHKH]HEEHQ pVN|OWVpJHVHEEHQPHJKDWiUR]KDWyMHOOHP]NNHOOPHJEt]KDWyViJJDOEHFVOKHWN 34 Varga-Tóth-Pluvinage Keménységmérés IRODALOMJEGYZÉK [1] Brunner, R. G – Schimmer, L: Ein neues Härteprüfsystem, ein neues Härteprüfgerät VDI-Berichte, Nr 308, 1978. P 57-62 [2] Dengel, D. – Kroeske, E: Vorstellung eines neuen Gerätes für mechnaische Werkstoffprüfungen. VDI-Z, 1976 Nr5, p 161-166 [3] Grigorovics, V. K: A fémek keménysége és mikrokeménysége“Nauka” Moszkva, 1976. [4] Gudkov, A. A – Szlaviszkij, Ju I: A fémek és ötvözetek keménységének meghatározási módszerei. “Metallurgia” Moszkva, 1982 [5] Káldor Mihály – Bárczy 3iO 7HUKHOpVWO IJJHWOHQ NHPpQVpJL

PpUV]iP pV meghatározása. BKL – Kohászat, 1967 8 sz p 349-351 [6] Bárczy Pál: Homogén fémek és ötvözetek keménysége és húzószilárdsága közötti kapcsolat. BKL – Kohászat, 1969 5 sz p 202-207 [7] Newey, D. – Wilkins, M A – Pollack, H M: An ultra – low – load penetration hardness tester. Jof phys E: Sci Instr 1982 P 11-122 [8] Westbrook, J. H – Conrad, H /eds/: “The science of hardness testing and its research application.” Symp Oct 18-20 1971 ASM, Metals Park, Ohio [9] Hugh O’Neill: Hardness Measurement of Metals and Alloys, Chapman and Hall, London, 1967. [10] Drozd – Szlavszkij: Zavodszkaja Laboratorija, 1970 Nr. 1 p 80-84 [11] Tilevics – Glikman: Zavodszkaja Laboratorija, 1961. Nr 6p 738 [12] Vaszauszkasz – Zsidonisz: Zavodszkaja Laboratorija, 1962. Nr 5 p 605-607 [13] Eyerer, P. – Lang G – Heinzelmann: Investigation concerning the dam formation around microhardness indentations. Materialprüfung, 1973 No 11 p 379-385

[14] Cahoon, J. R – Broughton, W H – Kutzak, A R: The determination of yield strength from hardness measurements Metallurgical Transaction 1971. Nr 6 p 1979-1983 [15] Markovec, M. P: Fémek mechanikai tulajdonságának meghatározása a keménység alapján. Masinosztroenie, Moszkva, 1979 p 191 35