Мета роботи. 1.1 Ознайомитись з основними методами і приладами для визначення твердості металів і сплавів
1.1 Ознайомитись з основними методами і приладами для визначення твердості металів і сплавів. 1.2 Засвоїти методику роботи з приладами Брінеля, Роквелла та Віккерса. 2 Технічні засоби навчання
1.3 Твердоміри ТШ, ТК, ТП. 1.4 Відліковий мікроскоп. 1.5 Таблиця твердості. 1.6 Комплект стандартних зразків. 3 Методичні вказівки до самостійної роботи
Ознайомитись з матеріалом розділу " Пластична деформація і механічні властивості" за будь-яким підручником з матеріалознавства. Звернути увагу на те, що в усіх методах принцип вимірювання твердості один і той же. Це є взаємодія між собою двох матеріалів, в результаті якої деформується поверхня досліджуваного матеріалу і за величиною деформації оцінюють твердість цього матеріалу. Конкретно - твердість матеріалів визначають шляхом втискування в нього спеціального твердого наконечника (індентора) у вигляді алмазного чи твердосплавного конуса або загартованої кульки чи алмазної пірамідки при певному навантаженні. Після розвантаження індентора на матеріалі залишається відбиток за яким і визначають його твердість. Для визначення твердості різних матеріалів користуються стандартними методиками із застосуванням спеціальних приладів. Визначення твердості за методом Брінеля. В основу цього методу покладений принцип втискування загартованої кульки діаметром 2, 5; 5, 0: 10 мм при навантаженні 250, 500, 1000 і 3000 кГс. Цілком зрозуміло, що таким методом можна замірювати твердість матеріалів за значенням нижчу твердості загартованої кульки, бо інакше буде деформуватися не поверхня матеріалу, а сама кулька. Практично це твердість до 450 кГс/мм2. Після зняття навантаження на поверхні матеріалу залишається сферичний відбиток (рисунок 1а), величина якого залежить від твердості матеріалу: чим твердіший матеріал, тим менший діаметр відбитка. Навантаження під яким втискується кулька визначається за формулою P=k∙ D2, k- коефіцієнт вибраний на основі математичної теорії моделювання і має значення 30, 10, 2, 5. Вибирають в залежності від роду матеріалу, його твердості. Чим більша твердість матеріалу, тим більший коефіцієнт. Для чорних металів та їх сплавів - 30, для міді і її сплавів -10, для алюмінію та його сплавів - 2.5. D - діаметр кульки в мм. Знаючи діаметр відбитка, діаметр кульки та величину навантаження, твердість визначають за формулою:
,
де Д – діаметр кульки в мм; d - діаметр відбитка в мм; Р – навантаження в кГс. Твердість за Брінелем (НВ) визначають в кГс/мм2 або в МПа. Для того, щоб кожний раз не робити обчислень твердості, користуються складеною для цього таблицею значень твердості в залежності від навантаження P і діаметра відбитка D. Діаметр кульки, навантаження і час випробування підбирають в залежності від природи матеріалу, товщини зразка чи деталі. Діаметр відбитка визначають відліковим мікроскопом ОМ-1. Таблиця 4.1 – Таблиця для вибору параметрів випробування при визначенні твердості за методом Брінеля
Вимірювання твердості за Роквеллом. За цим методом твердість вимірюється втискуванням в матеріал алмазного конуса з кутом при вершині 120° (при вимірюванні твердості загартованих сталей і надтвердих матеріалів) або загартованої стальної кульки діаметром 1, 58 мм (при вимірюванні твердості відпалених сталей та кольорових металів). Твердість за Роквеллом визначається за глибиною відбитка. За одиницю твердості в цій методиці взята умовна одиниця, яка відповідає осьовому переміщенню наконечника на 0, 002 мм (на циферблаті індикатора відповідає одній поділці). При вимірюванні алмазним конусом навантаження на індентор виставляють 150 кГс і відлік твердості проводиться за чорною шкалою (шкала С). При вимірюванні кулькою навантаження на індентор виставляють 100 кГс і відлік ведуть за червоною шкалою (шкала В). Відповідно одиниці твердості позначають HRC і HRB. Оскільки число твердості за Роквелом є безрозмірним, то для порівняння з числами твердості за іншими методами користуються перевідними таблицями одних одиниць в інші.
|
