На головну

Лабораторна робота № 3

  1.  I. Робота з джерелом
  2.  II. Робота з джерелом: ГРАМОТА НА ПРАВА І ВИГОДИ МІСТАХ РОСІЙСЬКОЇ ІМПЕРІЇ. 21 квітня 1785 р
  3.  III. Робота з пам'яттю.
  4.  IV. Робота з вироблення практичних умінь і навичок
  5.  VI. ЧИ революціонерів ПРАЦЮВАТИ В реакційну ПРОФСПІЛКИ?
  6.  А В МІРУ НЕРОЗУМІННЯ, ПРАЦЮЄ НА ТОГО, ХТО РОЗУМІЄ БІЛЬШЕ!
  7.  АЛГОРИТМИ І РОБОТА МОЗКУ

ВИМІР ТВЕРДОСТІ по Брінелю

(Тривалість лабораторної роботи 2 ч;

домашня підготовка - 2 ч)

1 Короткі прикладні та теоретичні відомості
 по досліджуваним питанням

Твердість - це властивість матеріалів чинити опір при місцевих контактних впливах пластичної деформації або крихкому руйнуванню в поверхневому шарі в певних умовах випробування.

Для оцінки твердості металу запропоновано кілька методів. Так, застосовують дряпання гострим наконечником при тиску з певним зусиллям. Ширину цієї подряпини використовують як критерій для оцінки твердості. Поширений також метод відскоку, коли сталева кулька скидають з певної висоти на підготовлену належним чином поверхню використовуваного матеріалу; по висоті відскоку кульки судять про твердості. Іноді замість кульки застосовують бойок з алмазним наконечником певної форми. Найбільшого поширення набули методи оцінки твердості по опору випробуваного матеріалу впровадженню в нього іншого більш твердого тіла, званого индентором.

Існуючі методи вимірювання твердості значно відрізняються один від одного за формою застосовуваного индентора, умовам додатка навантаження і способи розрахунку чисел твердості. Вибір методу залежить від різних чинників: твердості матеріалу, його розмірів, товщини шару, твердість якого необхідно виміряти, і т.д.

Способи визначення твердості ділять на статичні і динамічні в залежності від швидкості прикладання навантаження, за способом ж її застосування - на методи вдавлення, дряпання. Найбільш поширені методи визначення твердості, в яких використовується статичне вдавлення індентора перпендикулярно поверхні зразка.

У всіх методах випробування на твердість дуже важливо правильно підготувати поверхневий шар зразка. Він повинен по можливості повно характеризувати той матеріал, твердість якого необхідно визначити. Всі поверхневі дефекти (окалина, вибоїни, вм'ятини, грубі ризики і т.д.) повинні бути видалені. Вимоги до якості випробуваної поверхні залежать від застосовуваного индентора і величини додається навантаження. Чим менше глибина вдавлення індентора, тим вище повинна бути чистота поверхні і тим більше строго потрібно стежити за тим, щоб властивості поверхневого шару не змінилися внаслідок наклепу або розігріву при шліфуванні і поліруванні.

При визначенні твердості усіма методами, крім методу мікротвердості, вимірюють сумарний опір металу впровадженню в нього индентора, усереднюються твердість всіх наявних структурних складових. Тому що утворився після зняття навантаження відбиток повинен бути за розміром значно більше розмірів зерен окремих структурних складових. Неминучі відмінності в структурі окремих ділянок зразка призводять до розкиду значень твердості.

Вимірювання твердості по Брінеллю[Метод названий по імені шведського інженера Ю. А. Бринелля (J. A. Brinell; 1849-1925)]. При стандартному вимірі твердості по Бринелю сталева кулька діаметром Д вдавлюють в випробуваний зразок під навантаженням Р, Яка додається протягом певного часу, і після зняття навантаження вимірюють діаметр d залишився на поверхні зразка відбитка (малюнок 4).

Число твердості по Бринелю (НВ) визначається як відношення навантаження Р, Що діє на кульової индентор діаметром Д, До площі F кульової поверхні відбитка:

 НВ =  (1)

Площа відбитка може бути визначена і по глибині вдавлення індентора:

F= ?Dh. (2)

Число твердості має розмірність напруги (Па), однак відповідно до стандарту вона не пишеться. При визначенні твердості НВ кулькою з Д= 10 мм під навантаженням Р= 3000 кгс (?30000Н) і часом витримки ? = 10 з число твердості записують: НВ 400, НВ 250 і т.д. При використанні інших умов випробування індекс НВ доповнюють цифрами, що вказують діаметр використаного кульки (мм), навантаження (кгс) і тривалість витримки (с). Наприклад, НВ 5/750 / 30-350 - це число твердості по Бринелю (350), отримане при вдавливании кульки з D = 5 мм навантаженням Р = 750 кгс протягом ? = 30 с.

При визначенні твердості по Бринелю використовують кульові індентором діаметром 2,5; 5 або 10 мм. Їх виготовляють зі сталі твердістю не менше 850 кгс / мм2. За допомогою методу Бринеля можна випробовувати матеріали твердістю від НВ 8 до НВ 450. Мінімальна товщина випробуваного зразка має бути не меншою 10-кратної глибини відбитка. При відомої НВ приблизна глибина відбитка

h = Р/ (? ?D ? НВ). (3)

Діаметр відбитка вимірюють з точністю (0,01-0,05 мм) за допомогою вимірювальної лупи. Середні значення НВ визначаються по 3-5 відбитками. Відстань від центру відбитка до краю зразка має бути не менше 2,5 d, А відстань між центрами двох сусідніх відбитків - не менше 4d (Для металів з НВ <35 відповідно 3d і 6d);

Залежно від товщини випробувального матеріалу застосовують кульки різного діаметру. навантаження Р вибирають відповідно до якості випробувального матеріалу по формулі

Р = к ? D, (4)

де к - Постійна для даного матеріалу величина, рівна 30, 10 або 2,5.

У таблиці 5 наведені дані по вибору діаметра кульки і навантаження в залежності від матеріалу і товщини зразка. При випробуванні більш м'яких металів застосовують менші навантаження.

Таблиця 5 - Вибір діаметра кульки і навантаження в залежності від твердості та товщини зразка

 матеріал  Інтервал твердості в числах Бринеля  Мінімальна товщина випробуваного зразка, мм  Співвідношення між навантаженням Р і діаметр. кульки D  Діаметр кульки D, мм  навантаження Р, Кгс (х9,8 Н)  Витримка під навантаженням, з
 Чорні метали  140-450  Від 6 до 3 «4» 2Менее 2   Р= 30D2  10,05,02,5  187,5  
 те ж  <140  Більш 6От 6 до 3Менее 3   Р= 10D2  10,05,02,5  62,5  
 Кольорові метали  > 130  Від 6 до 3 «4» 2Менее 2   Р= 30D2  10,05,02,5  187,5  
 те ж  35-130  Від 9 до 3 «6» 3Менее 3   Р= 10D2  10,05,02,5  62,5  
 те ж  8-35  Більш 6От 6 до 3Менее 3   Р= 2,5D2  5,02,5  62,515,6  

Для визначення твердості по Бринелю застосовують прилад ТШ-2М (малюнок 5).

Прилад ТШ-2М має наступні технічні дані:

- Межі вимірювання НВ: від 8 до 450;

- Випробувальна навантаження, кгс 187,5; 250; 750; 1000; 3000;

- Похибка навантажень,%: не більше ± 1;

 - Тривалість витримки випробуваного зразка під навантаженням, з: 10 ± 2;

- Діаметри сталевих кульок, мм: 2,5; 5; 10.

2 Опис лабораторної
 установки

Для досліджень використовуються зразки заготовок з різних металів і сплавів з відбитками, зробленими за допомогою приладу ТШ-2М. Діаметр кульки, навантаження, витримка зразка під навантаженням відомі.

Для вимірювань зразка-відбитка використовується мікроскоп МБС-9.

3 Завдання і порядок
 виконання роботи

1. Визначити твердість зразків сталі і чавуну.

2. Визначити твердість зразків різних марок кольорових металів і сплавів різної товщини.

3. Обгрунтувати умови вибору діаметра кульки і навантаження.




 Лабораторна робота № 1 |  Дослідження сталей різних марок |  Вказівки до виконання роботи |  Побудова діаграми стану |  Для обробки металів різанням |  Опис лабораторної установки |  МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ |  БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати