Головна

Визначення характеристик твердості

  1.  B. Характеристика наявності основних фондів на дату і в середньорічному обчисленні. Баланси основних фондів по повній і залишкової вартості
  2.  I. Загальна характеристика психолого-медико-педагогічної консультації
  3.  I. Визначення термінів і предмет дослідження
  4.  II. БІОЛОГО - ЕКОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКРЕМИХ
  5.  II. Визначення закону руху системи.
  6.  II. Основні характеристики на місленето като процес на форміране на поняття.
  7.  II. Основні характеристики на представни образи.

Твердість - здатність матеріалу чинити опір пластичної або пружною деформації при впровадженні в нього більш твердого тіла (індентора).

Найбільше застосування отримали методи вимірювання твердості, засновані на вдавливании в випробуваний метал індентора у вигляді кульки, алмазного конуса і алмазної піраміди - методи Брінелля, Роквелла і Віккерса (рис. 8).

Метод Брінелля (НВ). Визначення твердості проводиться на пресі Бринелля (твердомере типу ТШ). Суть методу полягає в тому, що кулька діаметром 10; 5; 2,5 або 1,0 мм під дією певного зусилля, прикладеного перпендикулярно поверхні зразка, безперервно вдавлюється в випробуваний метал (рис. 8, а). Умови випробування регламентовані ГОСТ 9012-59. Наприклад, вимірювання твердості стали проводять вдавленням кульки D = 10 мм під навантаженням 30 кН (3000 кгс).

а Б В

Мал. 8. Схема визначення твердості

по Брінеллю (а), по Роквеллу (б) і по Вікерсом (в)

Після зняття зусилля вимірюють діаметр сферичного відбитка за допомогою відлікового мікроскопа, на окулярі якого є шкала з розподілами, відповідними сотих часток міліметра.

Твердість по Брінеллю позначають буквами НВ (При застосуванні сталевої кульки) або HBW(При застосуванні кульки з твердого сплаву) і розраховують як відношення зусилля Р, Що діє на кульку, до площі поверхні сферичного відбитка F, Кгс / мм2 або МПа:

 , (10)

де P - Зусилля, що діє на кульку, Н (кгс);

F - Площа поверхні сферичного відбитка, м2 (мм2);

D и d - діаметр кульки і відбитка, мм.

Метод Брінелля рекомендується застосовувати для металів з твердістю не більше НВ 450 кгс / мм2 (4500 МПа), так як сталева кулька може деформуватися, що внесе похибка в результат випробувань. Цей метод використовується в основному для вимірювання твердості заготовок і напівфабрикатів з незміцнене металу.

Метод Роквелла (HR). Визначення твердості проводиться на пресі Роквелла (твердомере типу ТК) (ГОСТ 9013-59). Суть методу полягає в тому, що индентор у вигляді алмазного конуса - для твердих і надтвердих (більш HRC 70) металів (сталевий загартований кульку діаметром 1,58 мм - для м'яких металів) (рис. 8, б) - під дією певного зусилля, прикладеного перпендикулярно поверхні зразка, вдавлюється в випробуваний метал. Твердість визначають по глибині відбитка h. Результати вимірювань, в умовних одиницях, визначають за показаннями стрілки на шкалі індикатора твердоміра (рис. 9).

 Шарик і конус вдавлюються в метал під дією двох навантажень - попередньої Р0= 10 кгс і основний Р. Загальне навантаження дорівнює сумі двох зазначених навантажень. Після попереднього наванта-ня по індикатору малої стрілки велика стрілка твердоміра виставляється на «0» шкали індикатора і включається основне навантаження. У момент зняття основ-ної навантаження велика стрілка переміщається по шкалі індикатора і показує значення твердості.

При вдавливании сталевої кульки основне навантаження становить 100 кгс, відлік твердості проводиться по внутрішній (червоною) шкалою «В» індикатора, твердість позначають НRВ. При вдавливании алмазного конуса у випробуваний зразок твердість визначається за показаннями стрілки по зовнішній (чорної) шкалою «С» індикатора. Для твердих металів основне навантаження становить 150 кг. Це основний метод вимірювання твердості загартованих сталей. Позначення твердості - НRC. Для дуже твердих металів, а також матеріалів деталей малу товщину основне навантаження приймається рівною 60 кг. Позначення твердості - НRА, Наприклад: НRC 40, НRА 90 - твердість по Роквеллу по шкалі «С» - 40 умовних одиниць; за шкалою «А» - 90.

Метод визначення твердості по Роквеллу дозволяє відчувати м'які і тверді метали, при цьому відбитки від кульки або конуса дуже малі, тому за допомогою даного методу можна вимірювати твердість матеріалу готових деталей. Поверхня для випробування повинна бути шліфованої. Вимірювання виконуються швидко (протягом 30 - 60 с), не потрібно ніяких обчислень, так як значення твердості знімається за шкалою індикатора твердоміра.

Метод Віккерса (HV). При випробуванні на твердість за методом Віккерса в шлифованную або поліровану поверхню матеріалу вдавлюється алмазна чотиригранна піраміда з кутом при вершині 136? (рис. 8, в). Для визначення твердості чорних металів і сплавів застосовуються навантаження від 5 до 100 кгс, а для кольорових металів та їх сплавів - від 2,5 до 50 кгс. Після зняття навантаження з допомогою мікроскопа, що знаходиться при влаштуванні, вимірюють діагональ відбитка d і розраховують значення твердості в кгс / мм2 або в МПа як відношення навантаження Р, Н (кгс), до площі поверхні пірамідального відбитка М, м2 (мм2):

 , (11)

де d - Довжина діагоналі відбитка, мм.

Наприклад, запис 500 HV означає, що твердість по Віккерсу становить 500 кгс / мм2 (5000 МПа).

Метод Віккерса дозволяє вимірювати твердість як м'яких, так і дуже твердих металів і сплавів, а також визначати твердість тонких поверхневих шарів (наприклад, після проведення хіміко-термічної обробки, гарту струмами високої частоти і т. П.).

Для порівняння значень твердості, визначених різними способами, застосовуються перекладні таблиці (табл. 1).

Для оцінки механічних властивостей матеріалів і приблизного значення межі міцності можна використовувати значення твердості, визначеної за випробуванням способом Бринелля. Емпіричне співвідношення межі міцності і твердості, визначеної за випробуванням способом Бринелля, має вигляд:

?в? 0,33НВmax, (12)

де ?в - Тимчасовий опір;

НВmax - Максимальне значення твердості при навантаженні, з якої починається плавне зниження твердості.

Таблиця 1

Порівняння значень твердості, визначеної різними способами

 Діаметр відбитка  за Бринелю  за Роквеллу  за Вікерсом
d10 НВ, МПа НRА НRС НRВ НV
 2,3 ?
 2,4 ?
 2,5 ?
 2,6 ?
 2,7 ?
 2,8 ?
 2,9 ?
 3,0 ?
 3,1 ?
 3,2 ?
 3,3 ?
 3,4 ?
 3,5 ?
 3,6 ?
 3,7
 3,8
 3,9
 4,0
 4,1
 4,2
 4,3
 4,4 ?
 4,5 ?
 4,6 ? ?
 4,7 ? ?
 4,8 ? ?
 4,9 ? ?
 5,0 ? ?
 5,1 ? ? ?
 5,2 ? ? ?
 5,3 ? ? ?
 5,4 ? ? ?
 5,5 ? ? ?
 5,6 ? ? ?



 МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО. |  УДК 620.22 (076.5) |  Визначення характеристик міцності |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати