ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛА

Цель работы:

1. Определить твердость стального образца.

2. Определить марку стали, пользуясь справочной таблицей.

 

Твердостью называется сопротивление, оказываемое материалом при пластическом внедрении в него другого тела.

Наибольшее распространение на практике получил метод определения твердости материала путем вдавливания в него стального закаленного шарика диаметром 10, 5 или 2, 5 мм. При этом на поверхности исследуемого материала образуется отпечаток-лунка в виде сферического сегмента диаметром d (рис. 26, а).

Отношение нагрузки F к площади сферической поверхности лунки называется числом твердости по Бринеллю и обозначается НВ, т.е.

 

(40, а)

 

 

 

где D -диаметр шарика,

d - диаметр лунки.

 

Число твердости выражается в кг/мм² (МПа), хотя размерность обычно не указывается.

Если твердость измеряют шариком D=10мм под нагрузкой F=30000 Н с выдержкой t=10сек, то число твердости по Бринеллю сопровождают обозначением НВ, например НВ250.

При других условиях определения число твердости сопровождают индексами в следующем порядке: диаметр шарика, нагрузка и продолжительность выдержки. Например: НВ 5/2500/30-200 означает число твердости по Бринеллю (200) при испытании шариком D=5 мм под нагрузкой F= 2500, приложенной в течении t=30 сек.

Между числом твердости по Бринеллю НВ и временным сопротивлением стали при растяжении G_u имеет место зависимость

 

G_u=(0, 30-0, 36)НВ

 

Определение твердости по Бринеллю производится на круглых пластинах толщиной h=10мм, либо на прямоугольных пластинах той же толщины.

Толщина металла под отпечатком, должна быть не меньше десятикратной глубины отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до края образца не менее диаметра шарика D, а от центра соседнего отпечатка на расстоянии не менее 2D.

По методу Бринелля можно испытывать материалы с твердостью НВ до 4500 МПа; если материалы тверже, то стальной шарик может деформироваться. Для определения твердости таких материалов используются другие методы (Роквелла, Виккерса).

 

Подготовка к испытанию

В журнале лабораторных работ записать:

- размеры образца;

- диаметр шарика D;

- нагрузку F;

- время выдержки образца под нагрузкой t.

 

Проведение испытания

1. Установить образец на столик пресса Бринелля.
2. Поднять столик до соприкосновения с шариком.
3. Включить эл. двигатель. Выдержка образца под нагрузкой, выключение эл. двигателя и освобождение образца от нагрузки происходит автоматически.

В результате получим первый отпечаток. Аналогично получить второй и третий отпечаток, передвигая образец на столике пресса и соблюдая при этом указанные выше расстояния между отпечатками.

 

Обработка результатов испытания

1. Измерить диаметр каждого отпечатка в любых двух взаимно перпендикулярных направлениях.
2. Вычислить средний диаметр каждого отпечатка.
3. По формуле (40, а) вычислить число твердости каждого отпечатка.
4. Вычислить среднюю твердость трех отпечатков.
5. По формуле (40, б) вычислить временное сопротивление стали G_u
6. Пользуясь таблицей 2 определить марку стали.

Контрольные вопросы

1. Что понимается под твердостью материала?
2. Что называется числом твердости?
3. Как определяется твердость по Бринеллю?
4. Как замеряется диаметр отпечатка на образце?
5. Какая зависимость между числом твердости и пределом прочности для стали?
6. Напишите размерность числа твердости.