Файл: Цель работы ознакомление с испытанием механических.docx

Общие сведения об измерении твердости

Твердость–свойствоматериалаоказыватьсопротивление контактному воздействию на его поверхностьстандартного твердого тела (индентора). Индентор – твердоетело определенной геометрической формы (стальной шарик,алмазный

---

конусилипирамида),котороеприконтактномвоздействиинаповерхностьматериала,недолжноподвергатьсяпластической(остаточной)деформации.Методы измерения твердости являетсянеразрушающими методами испытаний, выполняютсяпростои быстро. Твердость тесно связана с другими механическимсвойствами,поэтомуболеетрудоемкиеиспытаниянарастяжение,сжатие,ударнуювязкость,др.часто заменяютиспытанияминатвердость.Во всех методах испытаний на твердость важно чтобыповерхность образца была ровной, гладкой, без окалины, безгрубых рисок и вмятин. Плоскость образца должна быть строгопараллельнаопорнойповерхности,чтобыкинденторуприкладываласьнагрузкаперпендикулярноиспытываемойповерхности.Неплоскиеобразцыкрепятсянаспециальныхопорных столиках. Чтобы показания твердости не искажалисьиз-занаклепаматериала,расстояниемеждуотпечаткамидолжнобытьнеменее2,5–6диаметровотпечаткавзависимостиотвидаматериала.Нерекомендуетсяделатьзамерытвердостиблизко(менее3мм)ккраюобразца.Методыопределениятвердостиоснованынаразличных принципах воздействия индентора на поверхность,изнихтриосновные:

• 
  твердость,определеннаявдавливанием– по величине отпечатка, характеризует сопротивлениематериала пластическойдеформации. Таким способом измеряется твердость по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и микротвердость;
  
• 
  твердость,определеннаяцарапаньем– по размерам и количеству микротрещин, ширине царапины, характеризует сопротивление материала разрушению при срезе. Царапину можно наносить алмазным конусом, пирамидой или шариком. Чаще такой способ осуществляют на микротвердомере;
  
• 
  твердость,определеннаяпоотскокуили динамическим методом (по Шору) – по высоте (или скорости) отскока шарика, наконечника, характеризует сопротивлениематериала упругойдеформации. Такой способ применяют на твердомере Импульс-2М.
  

---

Числа твердости, полученные разными методами, – этоусловные значения, и они связаны между собой. Например,твердость по Бринеллю, можно приблизительно перевести втвердостьпоРоквеллу.ПриопределениитвердостиметодамиБринелля,Роквелла,Виккерсаизмеряетсяусредненнаятвердостьвсехструктурныхсоставляющихданногоматериала,посколькуполученный отпечаток значительно превышает размеры зеренифазовыхчастиц.Напротив,приопределениимикротвердости измеряется твердость отдельных структурныхсоставляющих:самихзеренифазовыхчастиц.Схемы наиболее распространенных методов испытанийна твердостьпредставленынарис.1.1.

а) б) в)

Рис. 1.1. Схемы определения твердости по Бринеллю (а); по Роквеллу(б);твердости поВиккерсуили микротвердости(в)

Определение твердости по Бринеллю

МетодБринелля(ГОСТ9012-59)используютдляматериаловмалойисреднейтвердостииосуществляютпоэтапно.На1этапенаприборахтипаТШ(рис.1.2)вплоскуюповерхностьобразцаподпостояннойнагрузкойРвдавливаютстальнойзакаленныйшарик.Рис.1.2.СхемаприбораТШ-2При этом диаметр шарика D (рис. 1.1, а) размером 2,5;5;10ммвыбираетсявзависимостиоттолщиныизделия.НагрузкуРивремянагруженияτвыбирают:длясталиичугуна P = 30D², τ = 10 с или 30 с, для бронзы и латуни P =10D², τ = 30 с, для алюминия и мягких металлов P = 2,5D², τ =60 с. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток в

---

видесферическойлунки(рис.1.1, а).На2этапеиспытанийизмеряютдиаметрлункиdвдвухнаправленияхспомощьюлупыБринелля,наокулярекоторойнанесенашкала сделениями(рис.1.3).а) б) 1–окуляр;2–сетка; 3–установочноекольцо; 4–тубус;5–колонка; 6 – объективРис. 2.3. Общий вид сферической лунки и шкалы (а),покоторойизмеряютдиаметротпечатканамикроскопеМПБ-3(б)Затем величину твердости по Бринеллю рассчитывают,как отношение приложенной нагрузки Р к поверхностиотпечаткаF:Твердость по Бринеллю обозначают расчетнымипоказателями и индексом НВ, например, 250 НВ, когда^{испытанияпро}водятпристандартныхусловиях:D = 10мм;Р=3000кгс;t= 10с.В других случаях за индексом НВ ставят цифры,уточняющиепараметрыиспытаний D/P/t,например,80НВ5/250/30.

Определение твердости по Роквеллу

Метод Роквелла (ГОСТ 9013-59) универсален и высокопроизводителен, т.к. на одном и том же приборе типа ТК (рис.1.4,а)осуществляютиспытаниеипоказаниетвердостимягких, твердых и особо твердых материалов. Метод основан

---

наопределенииглубиныотпечатка,полученногопривдавливаниивповерхностьматериалаиндентораподдействием определенной нагрузки (рис. 1.1, б). В зависимостиотматериалаприменяютразныеинденторы:длямягкихматериалов используют стальной шарик диаметром 1,59 мм(рис. 1.4, г), для более твердых материалов – алмазный конус сугломпривершине120°(рис.1.4, в)Рис.1.4.ПриборТК-2(а),тришкалыдляизмерения твердостипоРоквеллу(б) иинденторы:алмазныйконус(в)истальнойшарик(г)Нагружениеосуществляетсявдваэтапа.Сначала^{прикладывают предварительную нагрузку P}0^{(10 кгс), чтобы}исключитьвлияниеупругойдеформацииишероховатостиповерхности образца. Тогда индентор погружается в образец^{на величину h}о^{(рис. 1.1, б). Затем прикладывают основнуюнагрузкуР}1^{,врезультатечегоинденторвнедряетсяв}поверхностьобразцанавеличинуh.НациферблатеприбораТКимеютсятришкалы(рис.1.4,б).ПошкалеВизмеряюттвердостьмягкихматериалов(доНВ 230) с использованием стального шарика, как индентора.ЭтутвердостьобозначаютцифрамиссимволомHRB,например,50HRB.ПошкалеСизмеряюттвердостьтвердыхматериалов(НВ230…700или20…67HRС)сиспользованиеминдентора–алмазногоконуса.ЭтутвердостьобозначаюткакHRС,например,65HRС.ПошкалеАизмеряюттвердостьособотвердых

---