Саратовский государственный технический университет

 

Прежде чем приступить к измерению твердости образца, необходимо выбрать методику определения твердости (Бринелль, Роквелл). Для этого необходимо знать, в каком состоянии находится данный образец или деталь (в отожженном или закаленном). Если нет данных, то для ориентировки можно попробовать определить твердость обыкновенным напильником. Если напильник скользит по поверхности или лишь незначительно царапает металлическую поверхность, то образец имеет высокую твердость, и тогда следует применять метод определения твердости по Роквеллу. Если же образец хорошо режется напильником (легко снимается часть металла), то он имеет сравнительно низкую твердость, и тогда следует применять метод определения твердости по Бринеллю.

После выбора метода испытания необходимо подготовить образец для испытания. При использовании метода Бринелля образец подготавливают так, чтобы его поверхности (испытуемая и опорная) были параллельны и не имели окалины, ржавчины и других неровностей, влияющих на результат испытания. Это достигается (при необходимости) обработкой резанием, зачисткой или обработкой указанных поверхностей наждачной бумагой, наждачным кругом или напильником без разогрева. Минимальная толщина образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка.

При определении твердости по Роквеллу поверхности образцов (испытуемая и опорная) зачищаются на мелкой наждачной шкурке или на мелкозернистом шлифовальном круге. Зачистка не должна сопровождаться нагревом образца выше 150 °С. Опорная поверхность образца должна обеспечивать плотное и устойчивое прилегание его к опорному столику.

При определении твердости по методу Виккерса и микротвердости испытуемая поверхность образцов обязательно шлифуется и полируется (иногда для определения микротвердости отдельных зерен шлиф подвергается травлению). Опорную поверхность достаточно зачистить на наждачной бумаге. При любом методе испытания образец не должен сдвигаться, качаться или деформироваться, на нем не должно быть грубых царапин, забоин, следов предыдущих испытаний.

В ходе проделанной работы были проведены испытания по Бринеллю (таблица №1) и по Роквеллу (таблица №2).

Таблица №1.

Материал	Нагрузка, кгс	Диаметр шарика D, мм	Диаметр отпечатка d, мм	Твердость, НВ	Предел прочности sВ, МПа
Cu – медь, (чистая)	250	5	2,5	47,5	228
Латунь			2,1	68,8	364,64
Бронза оловянная (10% Sn)	250	5	1,7	107	657,1
Al – D-16			2,4	51,9	207,6
Дуралюмин (4 % Сu)	250	5	1,5	138	510,6

Таблица №2.

Материал	Нагрузка, кгс	Диаметр шарика D, мм	Диаметр отпечатка d, мм	Твердость, НВ	Предел прочности sВ, МПа
Сталь 45 (0,45 % С)			4,1		748,65
Сталь 3 (0,3 % С)			4,3		679,65
Чугун			4,6
Сталь 65 (0,65 % С)			3,95		810,75

Между механическими свойствами (в частности, пределом прочности и твердостью по Бринеллю) существует определенная зависимость, которая может быть представлена формулой: [МПа], где С – коэффициент пропорциональности.

Для сталей: С = 0,33…0,36

Для алюминия: С = 0,4

Для меди: С = 0,48

Для дуралюмина: С = 0,37

Для латуни, бронзы: С = 0,53

 

 

Вывод: в результате проделанной работы научились измерять твердость металлических образцов по методам Бринелля и Роквелла. Установили, что чем меньше отпечаток индентора остается после его вдавливания в материал, тем большей твердостью обладает испытуемый материал. Обратили внимание, что черные металлы и сплавы (сталь и чугун) обладают более высокой твердостью, чем цветные металлы (медь, латунь, бронза, дуралюмин и т.д.). Также установили, что чем больше в составе материала углерода, тем выше его твердость, и наоборот. Эта зависимость проиллюстрирована на приведенном выше графике.

 

Саратовский государственный технический университет