Free Essay

Hardness

In:

Submitted By nadavhol
Words 2420
Pages 10
2. בדיקת קשיות

מטרת המעבדה

הדגמת השיטות השונות לבדיקת קשיות, ביצוע הבדיקות במתכות שונות תוך השוואת התוצאות.

רקע תיאורטי

קשיות המתכת מוגדרת כהתנגדות המתכת לחדירת גוף זר לתוכה על-ידי הפעלת כוח Pומדידת הדיפורמציה הפלסטית שהחודרן יוצר. מדידת הקשיות מבוססת על היחס בין הפעלת כוח P לבין שטח המעטפת של החדירה שנוצרה, או על היחס שבין הכוח לבין עומק החדירה הפלסטית.
מכאן שבשיטות הבדיקה המבוססות על היחס שבין הכוח לבין שטח המעטפת, יחידות הקשיות הן[pic] בדומה ליחידות המאמץ, וקיים יחס ישר בין שתי תכונות אלה.

בדיקת הקשיות מודדת את ההתנגדות לחדירה על-פני המשטח החיצוני של החומר, לכן היא נותנת ידיעה ישירה על מידת עמידותו של החלק בפני שחיקה. במקרים רבים מדידת הקשיות נותנת גם מידע טוב לגבי תכונות מכניות אחרות של החומר כדוגמת חוזק, משיכות, פריכות וכו'. למעשה החודרן מבצע דיפורמציה פלסטית בתוך החומר הנבדק ולכן קיים הקשר בין התכונות המכניות השונות לבין הקשיות.
מדידות הקשיות מאוד שימושיות בתעשייה ובמחקר בגלל פשטות המדידה, הזמן הקצר הדרוש לביצוע המדידה ומחירם הזול יחסית של מכשירי המדידה.
המרת יחידות הקשיות בין השיטות השונות מופיעה ב- ASTM A 370.

שיטות המדידה מתחלקות לשני סוגים: 1. הקשיות נקבעת מתוך מדידת עומק חדירת החודרן (שיטת רוקוול). 2. הקשיות נקבעת על-פי מדידת העקבה הנשארת על-פני החומר לאחר הורדת החודרן (שיטת ברינל ושיטת ויקרס).

1. שיטת ברינל
בשיטה זו מפעילים כח העשוי להגיע עד 3,000 ק"ג על חודרנים כדוריים (מפלדה) בעלי קוטר תקני. החודרן הכדורי חודר אל תוך המתכת ויוצר עקבה בעלת צורה של מקטע כדורי, כמתואר באיור 2.1, כאשר P הינו הכח המופעל, D קוטר החודרן, ו- d קוטר העקבה, הנמדדת באמצעות זכוכית מגדלת בעלת שנתות.

איור 2.1: תאור סכימטי של שיטת ברינל למדידת הקשיות.

הקשיות בשיטת ברינל תהייה
(2.1) [pic]

תוצאות הקשיות מתקבלות בעזרת טבלאות המבוססות על הנוסחה הזאת (ראה נספח מצורף), כך שעל הבודק למדוד את קוטר השקע שהחודרן יצר. הנוסחה הנ"ל מורה על תלות הקושיות המחושבת ביחס [pic]. אם אנו רוצים להשוות תוצאות בדיקות קשיות שנעשו בעומסים שונים וכדורים בעלי קוטר שונה, יש להבטיח יחס קבוע בין הכח לריבוע קוטר החודרן, כלומר

(2.2) [pic]
נהוג לבחור יחס [pic] של 5, 10 או [pic] 30.

מאחר שקוטר החודרנים התקניים הוא 2.5, 5 או mm 10 העומסים התקניים התואמים הם: [pic]. עקב ריבוי האפשרויות, חייבים לציין בנוסף לדרגת הקשיות לפי ברינל גם את תנאי הבדיקה, לדוגמא:

[pic](2.3)

כאשר קוטר הכדור הינו 2.5 מ"מ; הכח 187.5 ק"ג; והזמן הינו 15 שניות (בבדיקת הברינל, זמן של 15 שניות מתאים עבור חומרים קשים. לחומרים רכים מומלץ שמשך הזמן יהיה 30 שניות).
מאחר והחודרן עשוי מכדור פלדה מחוסמת, לא ניתן לבדוק בשיטת ברינל פלדות מוקשות שקשיותן עולה על 500 ברינל. בין הקשיות לפי ברינל ובין חוזק המתיחה של המתכות קיים יחס קבוע ישר.
לדוגמא: עבור פלדות (2.4) [pic]

כאשר את הקשיות בשיטת ברינל מקובל לסמן כ- [pic] או כ- [pic].

חסרונות, יתרונות והערות לגבי השיטה:

א. השיטה מצריכה הכנת פני שטח חלקים ונקים ומכשור מיקרוסקופי מדויק לקריאת d.
ב. יש קושי עקרוני במדידת קוטר העקבה בגלל אפקט שפה.
ג. המדידה מוגבלת לקשיות מקסימלית בגלל החודרן, עבור חודרן פלדה מוקשה הגבול העליון הוא [pic], עבור חודרן טונגסטן קרביד הגבול העליון הוא [pic]. אם נעבור גבולות אילו יש סכנה למעיכת החודרן והריסתו, לכן השיטה הנוכחית אינה מתאימה לחומרים קשים.
ד. המדידה משאירה עקבה גדולה יחסית על-פני השטח הנבדק ועלולה לגרום לפסילתו לשימוש.
ה. המדידה מוגבלת לעובי מינימלי הקשור בעומס וקוטר החודרן. ערכים מינימליים אילו מתאימים בערך ל- 10t, כאשר t עומק החדירה.
ו. המדידה מוגבלת למרחק גדול יחסית מקצה הדגם (התקנים דורשים 2.5d מקצה הדגם למרכז החדירה).
ז. תוצאות המדידה אינן מדויקות כתוצאה מהשפעת הגורם האנושי.
ח. מתוך מדידת [pic] אפשר לקבל עבור פלדות את החוזק המקסימלי לקריעה בדיוק של עד 5%, תוך שימוש בנוסחה האמפירית
(2.5) [pic]

מדידת ברינל נותנת הערכה על מידת העבודה בקור (עירגול וכדומה) אשר הדגם עבר. חוק Meyer קובע שקיים קשר בין העומס המופעל לבין העקבה
(2.6) [pic]
כאשר P העומס, d הקוטר ו- n ו- a קבועים.

2. שיטת ויקרס
שיטה זאת דומה במקצת לשיטת ברינל. השוני הוא בחודרן העשוי יהלום ובעל צורת פרמידה ריבועית. החודרן לאחר הפעלת העומס יוצר עקבה שהינה מקטע של הפרמידה, ראה איור 2.2.

[pic]

איור 2.2: בדיקת קשיות בשיטת ויקרס.

שטח המעטפת של העקבה נתון על-ידי
(2.7) [pic]

והקשיות מחושבת מתוך העומס מחולק בשטח העקבה לאחר הורדת העומס

(2.8) [pic]

כאשר L אורך אלכסון העקבה, [pic] זווית הפתיחה של פיאות הפירמידה 136o, ו- P הכוח המופעל בעת הבדיקה. מקובל לסמן את הקשיות ב- [pic] או [pic].
אנו מודדים את אורך האלכסונים של בסיס המקטע באמצעות מערכת אופטית ובדיוק רב, ומחשבים את ממוצע האלכסונים. אי לכך חייבים להשחיז את פני השטח הנבדקים. את ערך הקשיות אנחנו מקבלים באמצעות טבלאות מוכנות. את התוצאות עם העומסים השונים ניתן להשוות בשיטת ויקרס, מאחר והחודרן הוא קבוע.

חסרונות, יתרונות והערות לגבי השיטה:

א. השיטה מצריכה הכנת פני שטח חלקים ונקים ומכשור מדויק לקריאת העקבה.
ב. יש קושי עקרוני במדידת קוטר העקבה בגלל אפקט שפה.
ג. על-מנת שהבדיקה תהיה מדויקת יש צורך במכשור מיקרוסקופי יקר.
ד. יש צורך בעבודה זהירה עם חודרן היהלום, מאחר והוא מאוד שביר ויקר.
ה. ישנן שתי שיטות מיקרוסקופיות עיקריות למדידת L. האחת על-ידי הקרנת התמונה על מסך ומדידה על-ידי סרגל. השיטה השניה היא הסתכלות ישירה במיקרוסקופ ומדידה על-ידי אוביקטיב מכויל.

3. שיטת רוקוול
שיטת בדיקה זו מבוססת על היחס בין העומס ועומק החדירה של החודרן. עבור חומרים רכים, מפעילים כוחות בין 60 ל- 150 ק"ג על חודרן כדורי העשוי פלדה מחוסמת. עבור חומרים קשים ניתן להשתמש בחודרן בעל גיאומטרית פירמידה העשוי מיהלום. עומק העקבה הנוצרת נמדד על-ידי מדיד מיוחד, אי לכך הקשיות מתקבלת על סקלה ללא צורך בחישובים וללא שימוש בטבלאות. הבדיקה מתבצעת במספר שלבים כמתואר באיור 2.3.

שלבי הבדיקה:
א. יצירת מגע בין החודרן לפני השטח.
ב. הפעלת עומס מוקדם של 10 ק"ג לדפינת החלק הנבדק ואיפוס המערכת.
ג. הפעלת עומס נוסף המשלים ל- 150 ק"ג וקבלת חדירה פלסטית + אלסטית.
ד. הסרת העומס הנוסף על-מנת שהחודרן יהיה בעומק החדירה הפלסטית h שבאיור 2.3.

[pic]

איור 2.3: שלביה השונים של בדיקת רוקוול.

כתוצאה ממבנה המכשיר ואופן פעולתו מתבצעת הבדיקה במהירות, ושיטה זאת מקובלת מאוד בתעשייה.
בשיטה זו קיימים שלושה סוגי חודרנים:
חודרן כדורי בעל קוטר [pic].
חודרן כדורי בעל קוטר [pic].
חודרן קוני עשוי יהלום בעל זווית פתיחה [pic].
העומסים המקובלים: 60 ק"ג, 100 ק"ג, 150 ק"ג.
אי לכך קימות אפשרויות שונות של צירופי כח וחודרנים שונים, כך שכל אפשרות מסומנת באות שונה, כמוראה בטבלה 2.1.

טבלה 2.1: אופני השיטה השונים הקיימים בשיטת רוקוול.

| | | | |חומרים אופייניים לבדיקה |
|השיטה |הסימון |סוג החודרן |עומס | |
|A |[pic] |קוני |60 ק"ג |מתאימה לתחום נרחב של חומרים. |
|B |[pic] |כדור [pic] |100 ק"ג |נתכי נחושת, פלדות, נתכי אלומיניום. |
|C |[pic] |קוני |150 ק"ג |פלדות, ברזל יציקה, נתכי טיטניום. |
|F |[pic] |כדור [pic] |60 ק"ג |נתכי נחושת שעברו ריפוי, נתכים רכים. |

חסרונות, יתרונות והערות לגבי השיטה:

א. הקריאה בשיטה זו מהירה וזולה יחסית היות ואינה מצריכה ציוד מיקרוסקופי.
ב. השיטה היא חצי אוטומטית, אין שגיאה עקב גורם אנושי.
ג. מומלץ שעובי הדגם המינימלי יהיה לפחות פי 10 מעומק החדירה.
ד. אין צורך בליטוש סופי של הדגם.
ה. דיוק המדידה נמוך יחסית לשיטות המיקרוסקופיות.
ו. כיול ואיפוס המכשיר נעשה עם תחילת כל מדידה בעזרת דגמים סטנדרטיים.
ז. עקמומיות הדגם (לדוגמא מדידת קשיות הגליל על היקפו) משפיעה על המדידה.

4. מיקרוקשיות
שיטה זו מופעלת כאשר מעונינים לבצע בדיקות קשיות בעומסים נמוכים. זאת כאשר רוצים לבדוק את הקשיות של פאזות שונות בתוך הדגם. אנו משתמשים בשיטה זו גם כאשר מעונינים למצוא את תלות הקשיות במרחק מפני השטח החיצוניים, לאחר טיפול פחמון או ציפוי, או אם קיים חשש שהפריט עבר דילול פחמן (דקרבוניזציה) בזמן טיפול תרמי.
במקרה של דגמים שעברו פחמון או דילול פחמן וציפוי, לפני בדיקת המיקרוקשיות יש צורך להשחיז את הדגמים וללטשם. אם הבדיקות נעשות על פאזה מסוימת, יש לאכל את הדגמים.
תחום העומסים למדידת במיקרוקשיות נע בין גרמים בודדים ועד 10 ק"ג.
בבדיקת מיקרוקשיות קיימות שתי שיטות: 1. שיטת ויקרס. 2. שיטת קנופ.
שיטת ויקרס למדידת מיקרוקשיות זהה לשיטת ויקרס הרגילה, אלא שהעומסים נמוכים יותר.
בשיטת קנופ החודרן גם הוא מיהלום, אך צורתו פירמידה בעלת בסיס מעוין ומודדים את אורך האלכסון האורכי (הגדול) בלבד. שיטה זו מתאימה לאפיין שכבות דקות ביחס לאלה הנמדדות בשיטת ויקרס.

המדידה של העקבה היא במיקרונים, לכן המערכת מלווה במכשור אופטי (בדרך-כלל מיקרוסקופ). מדידת האלכסון נעשית תוך שימוש במיקרומטר.

השוואה בין השיטות השונות הקימות למדידת הקשיות מוצגת בטבלה 2.2.

טבלה 2.2: השוואה בין השיטות השונות הקימות לבדיקות הקשיות, Callister, N.D.(1999).
[pic]

מהלך המעבדה

1. קבלת הסברים על בדיקות קשיות באמצעות השיטות הבאות: ברינל, ויקרס ורוקוול וכן הסברים לגבי בדיקת מיקרוקשיות.
2. ביצוע בדיקות קשיות על החומרים הבאים: פלדה רכה, פלדה קשה, נתך חמרן (דור אלומיניום SAE 2024 שלא עבר זיקון) ונתך פליז (נחושת-אבץ) תוך שימוש בשיטות ברינל, רוקול (RA), ויקרס ומיקרוקשיות. כל מדידה יש לבצע שלוש פעמים ויש לקחת את הערך הממוצע של המדידות.

ברינל

א. בדיקת הקשיות תתבצע לפלדה רכה, ברזל יציקה, אלומיניום ופליז תוך שימוש בחודרן 2.5 מ"מ עם עומס 187.5 ק"ג (יחס 30/1). משך זמן הבדיקה עבור ברזל יציקה הינו 15 שניות. משך זמן הבדיקה עבור האלומיניום, הפליז והפלדה הרכה הינו 30 שניות.
ב. חזרה על הניסוי תוך שימוש בחודרן 5 מ"מ עם עומס 250 ק"ג (יחס 10/1).
הערה: בבדיקת הקשיות בשיטת ברינל לא נבדוק את דגם הפלדה המחוסמת, מאחר ששיטה לא מתאימה לחומרים קשים.
חשוב להקפיד שהמרחק בין עקבה לעקבה, ובין עקבה לקצה הדגם הוא לפחות פעמיים קוטר העקבה.

מסמנים את העקבה מסביב בטוש ומודדים תוך התבוננות בזכוכית מגדלת את קוטר העקבה באמצעות הסתכלות על השנתות המופיעות על-פני הזכוכית מגדלת.
יש להכין עבור הבדיקות שנערכו בכל אחד מהחודרנים טבלא הכוללת את סוג החומר, קוטר העקבה והקשיות המתקבלת מתוך טבלאות הקשיות בשיטת ברינל.

ויקרס

נשתמש באותו המכשיר שהשתמשנו בבדיקת ברינל. נחליף לחודרן יהלום ולעומס 100 ק"ג.
לפני החלפת החודרן יש להעביר את העומס ל- 100 ק"ג בשלבים (למניעת שבירת החודרן).
בדיקת הקשיות תתבצע לפלדה מחוסמת (קשיות גבוהה), לפלדה רכה, ברזל יציקה, אלומיניום ופליז.
בשיטה זו יש למדוד את שני האלכסונים של הפרמידה (תוך שימוש בזכוכית מגדלת עם שנתות) ולבצע ממוצע ביניהם. את הקשיות בשיטת ויקרס מקבלים תוך שימוש בטבלאות המתאימות (ראה נספח מצורף).

רוקוול

במתקן זה מודדים את עומק החדירה הפלסטית לאחר הסרת העומס, בדומה לאינדיקטור. במקום להשתמש בטבלאות, בשיטה זו המדידה נקראת ישירות מתוך השנתות הקימות בשעון המדידה. ישנן בשעון שתי סקלות: סקלה אדומה לחודרנים כדוריים וסקלה שחורה לחודרן יהלום. את קריאת הקשיות מהשעון יש לקרוא רק לאחר הסרת העומס.
לפני הפעלת העומס יש להקפיד לאפס את מחוגי השעון.
במעבדה הנוכחית נבצע בדיקת רוקוול A בלבד - שיטה המתאימה לתחום רחב של חומרים, אולם הדיוק שלה נמוך יחסית.
בדיקת הקשיות תתבצע לפלדה רכה, ברזל יציקה, אלומיניום ופליז – תוך שימוש בעומס 60 ק"ג, ועבור פלדה מחוסמת יש להעלות את העומס ל- 150 ק"ג.
נבצע שלש בדיקות בכל דגם: 1. בדיקת קשיות רוקוול בדגם עצמו 2. בדיקת קשיות רוקוול בתוך העקבה של שיטת ברינל לסקלה 10/1 3. בדיקת קשיות רוקוול בתוך העקבה של שיטת ברינל לסקלה 30/1

חשוב להדגיש שמדידת הקשיות ברוקוול בתוך העקבות שנוצרו מבדיקת קשיות בשיטת ברינל מיועדת על-מנת להמחיש את תופעת הקשיית המעוותים. לצורך הבנת התופעה, יש לשרטט גרף של קשיות החומר כתלות במאמץ השיורי הנשאר משיטת ברינל (ציר-x העומס בשיטת ברינל, ציר y הקשיות הנמדדת בשיטת רוקוול A ). יש להעלות את התוצאות של הקשיית המעוותים עבור ארבעת העקומות על גרף אחד.

מיקרוקשיות
ביצוע בדיקות מיקרוקשיות על דגמים שעברו פחמון או דילול פחמן תוך שימוש בשיטת קנופ. בשיטה זו יש למדוד את האלכסון הגדול מבין שני האלכסונים. הקשיות מתקבלת תוך שימוש בטבלאות המצורפות בנספח עבור שיטת קנופ.

הוראות לעריכת הדו"ח

1. עריכת הדוח בהתאם להוראות המפורטות בסעיף II של המבוא למעבדות החומרים עמודים IV-VI. 2. התייחס לשימושים אפשריים בבדיקות קשיות בתעשייה. 3. בסעיף רקע תיאורטי זכור לענות בין היתר על השאלה עבור אילו מקרים מתאימה כל שיטה. האם ישנה דרך לבצע המרה של תוצאות בין השיטות השונות? 4. עבור התוצאות שהתקבלו בשיטת RA שרטט גרף של הקשיות כנגד סקלת ההעמסה. 5. מצא לפחות שני אתרי אינטרנט מעניינים העוסקים בתחום בדיקות קשיות וקשיותם של חומרים. 6. פרט את התרשמותך האישית מתוך המעבדה, כולל רעיונות לשיפור המעבדה, הסברים נוספים שהיית רוצה לשמוע בתחום וכדומה.

ספרות מומלצת

ASTM vol. 8, Mechanical Testing, ASM International, Materials Park, OH (1985), pp. 69-113.

Bousfield, B., Surface Preparation and Microscopy of Materials, John Wiley & Sons, N. Y. (1994), pp.203-209.

Callister, N.D., Materials Science & Engineering an Introduction, Fifth Edition, John Wieley & Sons, Inc., N.Y. (1999).

Dieter E, G., Mechanical Metallurgy, SI Metric Edition, McGraw-Hill, London (1988), pp. 229-231, 325-337.

Kehl, G.L., The Principles of Metalographic Loaboratory Practice, McGraw-Hill (1949), p.212.

Tabor, D., The Hardness of Metals, Clarendon Press, Oxford (1951).

Tabor, D. The Physical Meaning of the Indentation and the Scratch Hardness, British Journal of Applied Physics, vol. 7 (1956), pp. 159-166.

נעם אליעז, מבוא לתורת החומרים והתהליכים, יה"ב 230 – מעבדה מטלורגית (1994).

אלון, ברנדון, נדיב ורוזן, מבוא להנדסת חומרים, הוצאת מכלול (1974).

אתרי אינטרנט מומלצים

http://info.lu.farmingdale.edu/depts/met/met205/hardnesstest.html

http://silver.neep.wisc.edu/~jake/papers/grantees/grantees.html

http://www.gordonengland.co.uk/hardness

http://www.calce.umd.edu/general/Facilities/Hardness_ad_.htm

http://www.twi.co.uk/j32k/protected/band_3/jk74.html

מילון מושגים - בדיקת קשיות

בדיקת קושי: בדיקה המבוססת על החדרת גוף קשה בעל גיאומטריה מסוימת, הנקרא חודרן, אל תוך החומר הנבדק על-ידי הפעלת עומס קבוע על החודרן בקצב איטי למשך זמן מסוים. הקושי נמדד על-ידי נתונים שמספקת העיקבה, שהיא השקע הנשאר בחומר הנבדק לאחר ההחדרה. ככל שהחומר יהיה רך יותר, תתקבל עיקבה גדולה יותר.

בדיקת מיקרו-קושי: מיועדת לבדיקת חלקים עדינים או פאזות שונות בחומר, שניתן להבחין בהן רק במקרוסקופ. העיקבה קטנה מאוד וניתנת למדידה רק באמצעות מיקרוסקופ הנמצא במכשיר.

דיפורמציה פלסטית: כאשר חומר מתארך מעבר לתחום האלסטי, המאמץ כבר איננו פרופורציונלי לעיבור ומתרחשת דיפורמציה פלסטית. ברמה האטומית, דיפורמציה פלסטית נגרמת כתוצאה מהחלקה, כאשר קשרים אטומים נשברים עקב תנועת נקעים בחומר, וקשרים חדשים נוצרים. בתחום הפלסטי, כאשר נסיר את המאמץ, החומר לא יחזור למצבו ההתחלתי.

הקשיית מעוותים: הקשית החומר הנובעת כתוצאה מהסתבכות של נקעים אחד עם השני ועם מחסומים המעכבים את התקדמותם בסריג. מספר הנקעים בסריג מעוות גדול במספר סדרי גודל מזה שבסריג מורפה.

פגמים: גביש אידיאלי הינו בעל מערך תלת-ממדי אינסופי, החוזר על עצמו תוך כדי שכפול תא היחידה אינסוף פעמים באופן מושלם. במציאות הגביש מוגבל בגודלו וישנם בו פגמים הפוגמים במבנה המושלם ומשבשים אותו. פגמים אלו אחראים להרבה מתכונות החומר בעולם האמיתי.

תכונות מכניות: קשיות, מודול אלסטיות, מודול גזירה, מאמץ כניעה, יחס פואסון, חוזק, מאמץ מקסימלי (UTS).

נספח: טבלאות למציאת ערכי קשיות לשיטות המדידה השונות.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]
[pic]

Similar Documents

Free Essay

Lab Report 1

...periods of time with little or no maintenance. The material used for these equipment are to be made of brass plate because it is good corrosion resistance, easy machining tough. The question seeking for an answer of the investigation is “Can buying brass ingot and roll it flat to get a 60 percent reduction in thickness and hardness of 45 without it cracking?” For this experiment, there was two test that was conducted, Cold Working test and the Heat Treatment Test, on a sample of 260 Brass in ingot form. For the Cold Working Test, the first done was putting the sample through a Stanat Rolling Mill to reduce the thickness of the ingot. Part two of the Cold Working Test was to use the Rockwell Hardness Tester to measure the hardness of Brass. Do this test ten times at increments of -0.75 from 10.5mm to 3mm. At each targeted thickness, measure the width and length. The result of the test is on Table 1. After doing the Cold working Test, Heat treatment test is done. For this test, take the 3mm brass plate and cut it into 5 equal pieces and place each piece into the5 furnaces at 100°C, 260°C, 350°C, 450°C, and 565°C. Test the Hardness of each piece on the Rockwell Hardness Tester and the results are on Table 2. After conducting this experiment, the answer to “Can...

Words: 1903 - Pages: 8

Free Essay

Brass

...study the effects of cold working on the microstructure and mechanical properties of 70/30 Cartridge Brass. Background A small percentage of the energy expended in plastically deforming a material remains stored in the metal as an increase in internal energy. Changes are produced in both its physical and mechanical properties. Principally, there is a marked increase in hardness and electrical resistivity with the amount of cold working. Microstructurally, this increment in internal energy is associated with an increase in the dislocation density as well as the density of point defects, such as vacancies and interstitials. For most metals, the dislocation density increases from the values of 106-107 lines/cm2 (typical of the annealed state) to 108-109 after a few percent deformation and up to 1011 -1012 lines/cm2 after heavy deformation. At a more macrostructural level, the grains become markedly elongated in the direction of working and heavily distorted. This distortion is evident from a bending of annealing twins and from unevenness in etching caused by local strain inhomogeneities. While the increased hardness and strength that result from the working operation can be important, it is often necessary to return the metal to its initial condition by annealing. This usually means holding the cold worked metal at a temperature above about 1/3 of the absolute melting point for a period of time. The annealing treatment is divided into three distinct regions: 1. Recovery: This usually...

Words: 1487 - Pages: 6

Free Essay

Carburization Report

...1mm intervals from the outer edge for 1.0mm, and then at 0.5mm intervals for an additional 3.0mm. A complete set of procedural steps is available in the Appendix section of this lab report. Theoretical Results: Throughout the process of any experiment, it is a necessity to understand the data that is gathered. Knowing this, a direct comparison between carburized and decarburized steel is necessary. Referring to the appendix section, Figure 1a displays the relationship between hardness of the material and the distance from the edge. It is apparent that the relationship between these two qualities is inversely proportional; meaning that as distance is increased, the hardness begins to decrease. However, when referring to Figure 1b, it holds true that an opposite trend occurs. When observing Figure 1b, one can see that with an increase in distance, an increase in hardness directly correlates as well. The visual layer of the carburization can be found from the graph by determining where the hardness drops off and remains at a constant trend line. Using this method, an estimated visual layer of depth is approximately 170μm. Referring to the same figure, the end of the useful layer can be determined as...

Words: 1288 - Pages: 6

Premium Essay

Heat Treatment

...samples, ‘as is’ and ‘quenched’, are tested for hardness using the Vickers method. The data obtained from these samples was, ‘as is’ HV204.9 and ‘quenched’ 472.0’. This quantified data has been analysed and discussed. Comparisons of this data have been made, and have led to a conclusion, that is clearly visible with scrutinising. This conclusion shows us that the hardening of a suitably high in carbon steel by the method of quenching is an extremely efficient method. Further testing would be recommended. Table of contents Aim: 2 Introduction: 2 Method: 2 Results: 3 Table 1 Graph 1 Graph 2 Discussion: Conclusion: Bibliography/References: AIM: The aim of this practical is to compare and contrast the mechanical properties of a high carbon steel in two conditions. These are quenched and as delivered. INTRODUCTION: Please refer to the class handout attached as ‘Appendix 1’. METHOD: Please refer to the class handout attached as ‘Appendix 1’. RESULTS The results of this Lab Practical on heat treatment provides an informative and clear result. The two samples tested, ‘as is’ and ‘quenched’, and the data obtained from the testing of these two samples, clearly demonstrate the differences between a heat treated object and a non-heat treated object. This data will be used to make two comparisons: Firstly, the results from the Vickers Hardness Test will be looked at and a comparison made. By...

Words: 786 - Pages: 4

Free Essay

Cold Rolling

...introduced determines the hardness and other material properties of the finished product. The advantages of cold rolling are good dimensional accuracy and surface finish. Cold rolled sheet can be produced in various conditions such as skin-rolled, quarter hard, half hard, full hard depending on how much cold work has been performed. This cold working (hardness) is often called temper, although this has nothing to do withheat treatment temper. In skin rolling, the metal is reduced by 0.5 to 1% and results in a surface that is smooth and the yield point phenomenon--excessive stretching and wrinkling in subsequent operations, is eliminated. This makes the metal more ductile for further forming and stretching operations. Quarter Hard, Half Hard, Full Hard stock have higher amounts of reduction, upto 50%. This increases the yield point; grain orientation and material properties assume different properties along the grain orientation. However, while the yield point increases, ductility decreases. Quarter Hard material can be bent (perpendicular to the direction of rolling) on itself without fracturing. Half hard material can be bent 90º; full hard can be bent 45º. Thus, these materials can be used for in applications involving great amounts of bending and deformation, without fracturing. Annealing, in metallurgy and materials science, is a heat treatment wherein a material is altered, causing changes in its properties such as strength and hardness. It is a process that produces...

Words: 363 - Pages: 2

Premium Essay

Non Ferrous Material

...aluminium alloys:- i.1xxx – PURE ALUMINIUM (OVER 99% PURE) ii.2xxx - COPPER iii.3xxx - MANGANESE iv.4xxx - SILICON v.5xxx - MAGNESIUM vi.6xxx – MAGNESIUM AND SILICON vii.7xxx - ZINC viii.8xxx – SPECIAL ALLOYING ELEMENT ix.9xxx – UNUSED SERIES 3. There are 3 types of hardness test available. Explain what is the type of penetrator used and how to measure harness for each method. i.Brinell hardness test –In this method, a hardness steel ball is pressed into the surface of the tested material at a specified load for specified period of time -The result taken is the measurement of ball indentation diameter, so determining the hardness of the material ii.Rockwell hardness test –The diamond cone is used as penetrator. -Result from the depth of penetration of the diamond cone to the surface of the material will determine the hardness of the matterial iii.Vickers hardness test –The penetrator is a square-based diamond pyramid shaped -The penetrator is forced onto the materials surface and measurement is taken on the cross-section of the square impression to determine the hardness of the...

Words: 251 - Pages: 2

Free Essay

Process Heat Treatment

...Shorter soaking times can be used during an annealing heat treatment if an increase in material hardness and less ductility is desired. 2. The micrometer was used to measure the cross-sectional dimensions of the steel before and after the heat treatment and values where recorded as shown in Table 3. And it was observed that there was an increase in the workpiece (steel) size after the heat treatment when compared with the dimensions before the heat treatment as shown in Table 3, this simply means that there was an increase in ductility after the heat treatment was performed. 3. In terms of mechanical properties after this heat treatment, a softer material was obtained, there was an increase in ductility which improves machinability and formability. If a slightly harder workpiece is desired, the workpiece should be: * Heated to the austenite phase and then quenched with water or oil. This rapid cooling results in a hard and brittle workpiece. * The soaking time should be shorter. Table 1. The Rockwell B Hardness for the steel before and after treatment Rockwell B Hardness Before Heat Treatment (HRB-1) | Rockwell B Hardness After Heat Treatment (HRB-2) | 53.9 | 41.4 | 58.6 | 44.6 | 63.4 | 44.6 | 59.2 | 43.3 | 61.1 | 45.2 | 67.3 | 47.8 | 58.2 | 48.5 | 64.7 | 45.9 | 64.9 | 42.9 | Table 2. The Mean and Standard deviation of the Rockwell B hardness values in Table 1...

Words: 711 - Pages: 3

Free Essay

Eng Mat

...Lab Assignment Part A – Analysis of Literature Data 1. Proof Stress vs Cold Work 600 500 Proof stress (MPa) 400 15µm 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Cold work (%) 70µm Sample 5 - 15µm Sample 5 - 70µm Figure 1 – Proof Stress vs Cold Work of 70/30 Brass As can be seen from Figure 1, the 0% cold worked points (Sample 5) for each grain size is in line with the curve of the other four points. The amount of proof stress increases with increased cold work, but approaches an asymptote at a point of maximum increase in proof stress. Cold working uses processes such as drawings to deform the grains in a material, thereby increasing the proof stress of the material. 2. (i) Grain size strengthening is a process that reduces the sizes of the grains in a material, typically by annealing. This works to increase the strength of the material through the fact that grain boundaries act as a barrier to dislocations. As can be seen in Figure 1, decrease in grain size causes an increase in proof stress. Cold working involves plastically deforming a material such that dislocations become concentrated. These dislocations then become entangled, hindering further dislocation movement, thereby increasing the strength of the material. As can be seen in Figure 1, proof stress can be increased dramatically by cold work hardening, but only to a point. (ii) Grain size strengthening and cold work hardening can be used together to form a much stronger material. Grain size strengthening reduces...

Words: 2479 - Pages: 10

Free Essay

Artical Review Cold Rolling

...are altered through drawing, extruding, hammering, pressing, rolling, spinning, and stretching at temperatures below the steel's recrystallization point, usually room temperature. These processes result in changes to the metal's composition which permanently increases its hardness and tensile strength, and improve the surface finish, but decrease ductility and impact resistance. After hot rolling, many steel products undergo a further processing in the cold state. This stage of processing may not necessarily alter the shape of the steel, but it does reduce its thickness and significantly improve its performance characteristics. Hot rolled coil is commonly known as cold rolled, also known as cold reduced. Cold rolling is a process by which the sheet metal or strip stock is introduced between rollers and then compressed and squeezed. The amount of strain introduced determines the hardness and other material properties of the finished product. The advantages of cold rolling are good dimensional accuracy and surface finish. Cold rolled sheet can be produced in various conditions such as skin-rolled, quarter hard, half hard, full hard depending on how much cold work has been performed. This cold working hardness is often called temper, although this has nothing to do with heat treatment temper. Quarter Hard, Half Hard, Full Hard stock have higher amounts of reduction, up to 50%. This increases the yield point; grain orientation and material properties undertake different properties...

Words: 621 - Pages: 3

Premium Essay

1. Do You Think There Is a Trade-Off Between the Positive (High Performance) and Negative (Increased Stress) Effects of Stretch Goals?

...1. Do you think there is a trade-off between the positive (high performance) and negative (increased stress) effects of stretch goals? Setting goals is part of organizational life and a powerful way to keep employees aligned and clear about expectations. But how tough should the goals be? How high should you set the bar? Some leaders like to set goals at a low to moderate level, based on the concept that they want everyone to be successful. They believe that success increases employee motivation and satisfaction. A second approach is to set the goals fairly high, expecting that a good portion of the employees will achieve them, but everyone has to work pretty hard to be successful. The third approach is to make the goals so high that only the very best performers might attain them, but not too often. This is based on the premise that if you set the bar really high then everyone will work their hardest to go as far as they can. However, stretch goals can have a tradeoff between the positive and negative effects. On the positive side, it can increase high work performance since it enables employees to reach their fullest potential. Sometimes employees find stretch goals very motivating and make it a challenge to attain it, because managers generally attach incentives such as recognition and other forms of rewards for attaining these goals. Nevertheless, stretch goals also have negative effects and this is the stress that employees go through when unrealistic goals are set by...

Words: 324 - Pages: 2

Premium Essay

Stress

...1. Do you think there is a trade-off between the positive (high performance) and negative (increased stress) effects of stretch goals? Setting goals is part of organizational life and a powerful way to keep employees aligned and clear about expectations. But how tough should the goals be? How high should you set the bar? Some leaders like to set goals at a low to moderate level, based on the concept that they want everyone to be successful. They believe that success increases employee motivation and satisfaction. A second approach is to set the goals fairly high, expecting that a good portion of the employees will achieve them, but everyone has to work pretty hard to be successful. The third approach is to make the goals so high that only the very best performers might attain them, but not too often. This is based on the premise that if you set the bar really high then everyone will work their hardest to go as far as they can. However, stretch goals can have a tradeoff between the positive and negative effects. On the positive side, it can increase high work performance since it enables employees to reach their fullest potential. Sometimes employees find stretch goals very motivating and make it a challenge to attain it, because managers generally attach incentives such as recognition and other forms of rewards for attaining these goals. Nevertheless, stretch goals also have negative effects and this is the stress that employees go through when unrealistic goals are set by...

Words: 324 - Pages: 2

Free Essay

When Capitalism Is Great and Not-so-Great Reflection

...When Capitalism is Great and Not-so-great Reflection To me I feel that both sides of government and socialism are decent and working. But overall I on not think they are efficient or anywhere close to effective as they should be. I feel that there should be an idea council or rep team for a better government. Also I felt as if we are a little one sided on Capitalism and never were really taught as a nation all the possibilities that could help us in the long run. To me the development of a better government, a better America is in question because I don’t know about it do you? I was intrigued by the thought of “fairness”, in theory both sides had that element of fairness. Capitalism has great incentives for determination and hard work , it really polarizes the “pay off” if you can make it that far. I feel it is a delicate situation but I think to a degree the start off point of life in America can undermine the hard work it takes to get to the pay off, as far as location and living situations I feel the main reason countries are ahead of us in innovation and education is that they support the youth entirely , not as many countries with a socialism government have children staving work at a young age, worry about living conditions struggling every day to support their selves , family or whatever situation you can pull out of your head that puts the youth’s back to the wall. Now there are thousands of great stories of people becoming great and overcoming the lowest of the...

Words: 343 - Pages: 2

Premium Essay

Compare And Contrast Essay On The Call Of The Wild

... New jobs can be tough and require a lot of work, effort, and perseverance. In the Call of the Wild, Buck gets his first job, Spitz fell into the ice and almost dragged the whole team in. Buck persevered and tried his hardest to drag the team out of the ice. In contrast to Buck, my dad persevered when he got his new job, and the company downsized. Since my dad was one of the new reps they had to let him go. But he was stubborn and never gave up looking for a job. Buck had to persevere through the hard times even when Perrault and Francois sold him. My dad had to persevere even though he lost his job. My dad was stubborn and never gave up. But he also had a newborn baby to feed and a new house to pay for. Buck was sold and kept working hard and doing what he thought was right. Altogether we all have something we persevere through, it could be something from really big to something really small. In The Call of the Wild, Buck’s new job is tough and he has to change his old life, from being carefree, to being carefull and using his instincts. Buck has to persevere through the hard times of his new job. In the book Buck is put on a new team and has to conquer the rough, and cruel events with the lead dog, Spitz. The dogs are put to work, and each day they have to haul heavy loads of mail, for thousands of miles. When they set up for camp, Buck and his team barely get any food to eat. Buck learns to steal food, so that he wouldn’t be hungry anymore. After many tiring days the...

Words: 868 - Pages: 4

Premium Essay

Social Mirror

...Tabitha West The Social Mirror Assignment 1. What would others say about you that is generally positive? Friends would actually say I am very kind hearted, loving, and caring. I take care of my family and protect the ones that I love. I try my hardest to please everyone but I get stepped on. My sister would say I am to kind for my own good but I am a hard worker and I do not give up very easily. 2. What “constructive suggestions” would others offer to help you improve or change? My sister would offer me a back bone, to stand up when need be especially to my family, also more of what she would call a better leg to stand on. My friends say they like me for who I am and would not change it at all except better taste in men. 3. What do you most like about yourself? I like most about myself I am a very caring person, I do my best to make everything right or be there for someone. I am currently taking care of my grandmother while the rest of the family kind of expects me to with my background and I live here. I do it because I love her and no one else will they don’t care. 4. What do you most dislike in yourself and would like to change? What I dislike about myself the most, that I have a big heart. People with big hearts seem to get pushed around and stepped on or is that just me? It seems the bigger the heart the easier to break in my life. People take for granted that I am kind and loving and use it to their advantages. 5. What beliefs to you have about yourself that...

Words: 644 - Pages: 3

Premium Essay

Hey! It's Me.

...As I reminisce a year back when I undergone the Peer Counseling Training, I proudly take into account the knowledge I congregated as a product of that noble event. Here I am again to answer this kind of question confronting my whole personality. Before, as I spent my time with the counselors, I was asked with the same question. To be honest, it's really hard to know one self but it is necessary. For you to know others know yourself. To understand others understand yourself. But it takes time to accomplish because you need to know everything with in you, accept it, and learn with it. I am Kestrel. Behind this name, I am who's on the process and still not perfectly molded as well-rounded individual. I am who look forward towards my goal, is a person with dark spots and discouragement. I am adventurous and I love to discover unusual things but I am afraid of what I don't know. I am important but I am unknown. If I were to put my self on the field, I am a farmer plowing my own lifeless stalks. I had with me this attitude, willing to take the challenge but afraid. Maybe or really I am just low self-esteemed. It is easy to say that I am kind, I am affectionate, I am honest, I am positive. The hardest thing there is to accept that behind those sunny aspects of mine, I am still facing the mirror of darkness and I don't know how to conquer it. This is me. I am positive but my negative side is pulling me down to failure. I always put into my mind that I must think hopefully, speak...

Words: 427 - Pages: 2