ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ

1. Дать определение твердости.

2. Какую форму имеет индентор при испытаниях на твердость по Бринеллю?

2. Что такое число твердости по Бринеллю?

3. Каковы диаметры шаровых инденторов при измерении твердости по Бринеллю?

4. Как следует выбирать нагрузку при измерении твердости по Бринеллю?

5.Какова размерность чисел твердости по Бринеллю?

6. Какова размерность чисел твердости по Виккерсу?

7. Как рассчитывают число твердости по Виккерсу?

8. Какую форму имеет индентор при определении твердости по Виккерсу и Роквеллу?

9. Каким способом измеряется диагональ отпечатка при работе на твердомере Виккерса?

10. Чему равна и как задается предварительная нагрузка на приборе Роквелла?

11. Какова размерность чисел твердости по Роквеллу?

12. Что означают записи: 60 HRC; 200 HB; 98 HRB; 1000 HV.

Таблица 2. Примерное соотношение чисел твердости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу

Твердость по Виккерсу	Твердость по Бринеллю (D =10 мм, F = 3000 кгс)	Твердость по Роквеллу шкала
Диагональ отпечатка, мм	Число твердости	Диаметр отпечатка, мм	Число твердости	С (1471 Н)	В (980 Н)	А (588 Н)
0,16		2,20			—
0,22		2,25			—
0,23		2,З0			—
0,24		2,35			—
0,25		2,40			—
0,26		2,45			—
0,27		2,50			—
0,28		2,55			—
0,29		2,60			—
0,303		2,65			—
0,308		2,70			—
0,31		2,75			—
0,323		2,80			—
0,333		2,85			—
0,343		2,90			—
0,347		2,95			—
0,357		3,00			—
0,363		3,05			—
0,373		3,10			—
0,377		3,15			—
0,382		3,20			—
0,393		3,25			—
0,402		3,30			—
0,408		3,35			—
0,416		3,40			—
0,422		3,45			—
0,427		3,50			—
0,437		3,55			—
0,442		3,60			—
0,447		3,65			—
0,452		3,70			—
0,462		3,75			—
0,467		3,80			—
0,472		3,85			—
0,481		3,90
0,486	235,5	3,95
0,496	226,1	4,00
0,501	222,5	4,05
0,506	217,3	4,10
0,511	213,0	4,15
0,516	208,9	4,20
0,526	201,1	4,25		—
0,531	197,3	4,30		—
0,541	190,1	4,35		—
0,546	186,6	4,40		—
0,551	183,2	4,45		—
0,560	177,4	4,50		—
0,565	174,3	4,55		—
0,570	171,2	4,60		—
0,580	165,4	4,65		—
0,586	162,0	4,70		—
0,591	159,3	4,75		—
0,601	154,0	4,80		—
0,605	152,0	4,85		—
0,611	149,0	4,90		—
0,615	147,1	4,95		—
0,621	144,3	5,00		—
—	—	5,05		—		—
—	—	5,10		—		—
—	—	5,15		—		—
—	—	5,20		—		—
—	—	5,25		—		—
—	—	5,30		—		—
—	—	5,35		—		—
—	—	5,40		—		—
—	—	5,45		—		—
—	—	5.50		—		—
—	—	5,55		—		—
—	—	5,60		—		—
—	—	5,65		—		—
—	—	5,70		—		—
—	—	5,75		—		—

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Усвоить понятие твердости, изучить сущность ее определения различными методами. Научиться самостоятельно измерять твердость наиболее распространенными методами.

ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ

Приборы Бринелля и Роквелла, образцы из горячекатаной и термически упрочненной углеродистой стали и цветных сплавов, эталонные бруски известной твердости.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под твердостью материала понимают его способность сопротивляться пластической или упругой деформации при внедрении в него более твердого тела (индентора).

Этот вид механических испытаний не связан с разрушением металла и, кроме того, в большинстве случаев не требует приготовления специальных образцов.

Все методы измерения твердости можно разделить на две группы в зависимости от вида движения индентора: статические методы и динамические. Наибольшее распространение получили статические методы определения твердости.

Статическим методом измерения твердости называется такой, при котором индентор медленно и непрерывно вдавливается в испытуемый металл с определенным усилием. К статическим методам относят следующие: измерение твердости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу (рис. 1).

Рис. 1. Схема определения твердости:

а) по Бринеллю; б) по Роквеллу; в)по Виккерсу

 

При динамическом испытании контролируется величина отскока испытательного инструмента от поверхности испытываемого образца. К динамическим методам относят следующие: твердость по Шору, по Польди.

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ

Сущность метода заключается в том, что шарик (стальной или из твердого сплава) определенного диаметра под действием усилия, приложенного перпендикулярно поверхности образца, в течение определенного времени вдавливается в испытуемый металл (рис. 1а). Величину твердости по Бринеллю определяют исходя из измерений диаметра отпечатка после снятия усилия.

При измерении твердости по Бринеллю применяются шарики (стальные или из твердого сплава) диаметром 1,0; 2,0; 2,5; 5,0; 10,0 мм.

При твердости металлов менее 450 единиц для измерения твердости применяют стальные шарики или шарики из твердого сплава. При твердости металлов более 450 единиц - шарики из твердого сплава.

Величину твердости по Бринеллю рассчитывают как отношение усилия F, действующего на шарик, к площади поверхности сферического отпечатка А:

(1)

где НВ – твердость по Бринеллю при применении стального шарика;
(HBW твердость но Бринеллю при применении шарика из твердого сплава), МПа (кгс);
F – усилие, действующее на шарик, Н (кгс);
А – площадь поверхности сферического отпечатка, мм²;

D – диаметр шарика, мм;

d – диаметр отпечатка, мм.

Одинаковые результаты измерения твердости при различных размерах шариков получаются только в том случае, если отношения усилия к квадратам диаметров шариков остаются постоянными. Исходя из этого, усилие на шарик необходимо подбирать по следующей формуле:

(2)

Диаметр шарика D и соответствующее усилие F выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:

(3)

Если отпечаток на образце получается меньше или больше допустимого значения d, то нужно увеличить или уменьшить усилие F и произвести испытание снова.

Коэффициент К имеет различное значение для металлов разных групп по твердости. Численное, же значение его должно быть таким, чтобы обеспечивалось выполнение требования, предъявляемого к размеру отпечатка (3).

Толщина образца должна не менее, чем в 8 раз превышать глубину отпечатка.