Файл: Твердость теория.doc

Метод микротвердости аналогичен методу Виккерса. Число микротвёрдости определяют делением приложенной к алмазному наконечнику нормальной нагрузки, выраженной в ньютонах, на условную площадь боковой поверхности отпечатка, выраженную в мм². Например, 582 Н/мм², что соответствует 59,3 кгс/мм². Алмазный наконечник может иметь форму четырехгранной, ромбической или трехгранной пирамиды или иметь бицилиндрическую форму. В обозначениях твёрдости форма наконечника указывается в виде индекса к букве Н, например, Н_□, Н_◊, Н_∆. Величина твердости записывается в следующем виде: H_□=582.

Этим методом измеряют микротвердость отдельных структурных составляющих и фаз сплавов, изменение твёрдости по глубине поверхностного слоя и др.

Оборудование и инструмент

Пресс для определения твердости по Бринеллю, прибор для определения твердости по Роквеллу, установка для определения твердости по Виккерсу, металлические образцы.

Порядок выполнения работы

1. Изучить методические указания.

2. Ознакомиться с приборами и методикой измерения.

3. Измерить твердость металлического образца методом Бринелля.

Определение твердости HB производится на прессе Бринелля (твердомер типа ТШ) в следующем порядке. Испытываемый образец (деталь) устанавливают на предметном столике шлифованной поверхностью вверх. Поворотом маховика столик прибора поднимают так, чтобы индентор (шарик) мог вдавиться в испытываемую поверхность. Маховик вращают до упора, и нажатием кнопки включают электродвигатель, который постепенно нагружает шток с закрепленным в нем индентором. Шарик под действием нагрузки вдавливается в испытываемый материал. Нагрузка действует в течение определенного времени (10…60 с), задаваемого реле времени. После этого поворотом маховика снимают нагрузку, опускают столик прибора и снимают образец. Диаметр отпечатка измеряют при помощи отсчетного микроскопа (лупы Бринелля), на окуляре которого имеется шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Измерение проводят с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин.

4. Измерить твердость металлического образца методом Роквелла.

Твердость измеряют на приборе Роквелла, который имеет индикатор, шток с индентором, предметный столик, маховик и груз, определяющий величину нагружения. Индикатор представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки – большая (указатель твердости) и маленькая – для контроля величины предварительного нагружения, сообщаемого вращением маховика. В штоке устанавливается наконечник с алмазным конусом или стальным шариком.

Столик с установленным на нем образцом для измерений поднимают вращением маховика до тех пор, пока малая стрелка не окажется против красной точки на шкале. Это означает, что наконечник вдавливается в образец под предварительной нагрузкой, равной 10 кгс. После этого поворачивают шкалу индикатора (круг циферблата) до совпадения цифры 0 на черной шкале с большой стрелкой. Затем включают основную нагрузку и после остановки стрелки считывают значение твердости по Роквеллу, представляющее собой цифру. Столик с образцом опускают посредством вращения маховика.

Твердость следует измерять не менее 3 раз на одном образце, усредняя полученные результаты.

5. Сравнить полученные значения твердости (см. табл.1), и записать соответствующую им твердость по Виккерсу.

6. Ознакомиться с методом измерения твердости металлов по Виккерсу.

7. Оформить отчет по работе.

Таблица 1

Значения твердости, измеренной различными методами

Твердость по Виккерсу	Твердость по Бринеллю		Твердость по Роквеллу			Твердость по Виккерсу	Твердость по Бринеллю		Твердость по Роквеллу
	Твердость по Бринеллю		Шкала				Твердость по Бринеллю		Шкала
	Диаметр отпечатка, мм	Число твердости, кгс/мм²	С (150 кгс)	В (100 кгс)	А (60 кгс)		Диаметр отпечатка, мм	Число твердости, кгс/мм²	С (150кгс)	В (100 кгс)	А (60 кгс)
1220	2,20	782	72	-	89	226	4,00	228	22	98	62
1114	2,25	744	69	-	87	221	4,05	223	21	97	61
1021	2,30	713	67	-	85	217	4,10	217	20	97	61
940	2,35	683	65	-	84	213	4,15	212	19	96	60
867	2,40	652	63	-	83	209	4,20	207	18	95	60
803	2,45	627	61	-	82	201	4,25	202	-	94	59
746	2,50	600	59	-	81	197	4,30	196	-	93	58
694	2,55	578	58	-	80	190	4,35	192	-	92	58
649	2,60	555	56	-	79	186	4,40	187	-	91	57
606	2,65	532	54	-	78	183	4,45	183	-	89	56
587	2,70	512	52	-	77	177	4,50	179	-	88	56
551	2,75	495	51	-	76	174	4,55	174	-	87	55
534	2,80	477	49	-	76	171	4,60	170	-	86	55
502	2,85	460	48	-	75	165	4,65	166	-	85	54
474	2,90	444	47	-	74	162	4,70	163	-	84	53
460	2,95	430	45	-	73	159	4,75	159	-	83	53
435	3,00	418	44	-	73	154	4,80	156	-	82	52
423	3,05	402	43	-	72	152	4,85	153	-	81	52
401	3,10	387	41	-	71	149	4,90	149	-	80	51
390	3,15	375	40	-	71.	147	4,95	146	-	78	50
380	3,20	364	39	-	70	144	5,00	143	-	76	50
361	3,25	351	38	-	69	-	5,05	140	-	76	-
344	3,30	340	37	-	69	-	5,10	137	-	75	-
335	3,35	332	36	-	68	-	5,15	134	-	74	-
320	3,40	321	35	-	68	-	5,20	131	-	72	-
312	3,45	311	34	-	67	-	5,25	128	-	71	-
305	3,50	302	33	-	67	-	5,30	126	-	69	-
291	3,55	293	31	-	66	-	5,35	124	-	69	-
285	3,60	286	30	-	66	-	5,40	121	-	67	-
278	3,65	277	29	-	65	-	5,45	118	-	66	-
272	3,70	269	28	-	65	-	5,50	116	-	65	-
261	3,75	262	27	-	64	-	5,55	114	-	64	-
255	3,80	255	26	-	64	-	5,60	112	-	62	-
250	3,85	248	25	-	63	-	5,65	109	-	61	-
240	3,90	241	24	100	63	-	5,70	107	-	59	-
235	3,95	235	23	99	62	-	5,75	105	-	58	-

Содержание отчета по лабораторной работе

Отчет должен содержать:

номер, название и цель работы;
краткую теоретическую часть (схемы измерения твердости методами Бринелля, Роквелла и Виккерса, расчетные формулы, условия проведения измерений, достоинства и недостатки методов, описание метода микротвердости);
результаты выполнения работы согласно заданию, выданному преподавателем (результаты измерений твердости металлических образцов методами Бринелля и Роквелла, сравнение чисел твёрдости с использованием приведенной таблицы, определение предела прочности на основе измеренной твердости по Бринеллю);
заключение по работе.

Контрольные вопросы

Как определяется и записывается в технической документации твердость по Бринеллю?
В каких случаях используется определение твердости методом Бринелля?
Перечислите достоинства и недостатки метода Бринелля.
Как определяется и записывается в технической документации твердость по Роквеллу?
В каких случаях используется определение твердости методом Роквелла?
Перечислите достоинства и недостатки метода Роквелла.
Как определяется и записывается в технической документации твердость по Виккерсу?
В каких случаях используется определение твердости методом Виккерса?
Перечислите достоинства и недостатки метода Виккерса.
В каких случаях используется определение твердости методом микротвердости?
В каких случаях используется определение твердости по шкалам А, В и С (метод Роквелла)?
Как определить предел прочности металла по известному значению HB?

Список используемой литературы

Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др. Материаловедение / Под ред. Б.Н. Арзамасова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 648 с.: ил.
Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. Учебник для втузов. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 527 c.
Фетисов Г.П., Карпман М.К., Матюнин В.М. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для вузов по машин. спец. ‑ 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк. 2006. ‑ 862 с.: ил.