2.3.6.2. Пластичність

Пластичністю називають здатність металу пластично де­формуватися. Пластичність характеризується величинами від­носного видовження і відносного звуження.

Відносне видовження після розриву 6 — це відношення за­лишкового видовження зразка після руйнування Д/_аал= І_к — 1₀ до його початкової розрахункової довжини 1₀, виражене у відсотках:

6 = ЦА • 100 %, (2-³-⁸)

де і_к — кінцева розрахункова довжина зразка, виміряна після руйнування.

Відносним звуженням зразка після розриву і|> називають від­ношення зменшення площі поперечного перерізу AS = S₀- S_K зраз­ка після руйнування до початкової площі поперечного перерізу зразка S₀, виражене у відсотках:

ці- ^S°~^S*100%, (2.3.9)

^о

де S_K — площа поперечного перерізу зразка, виміряна після

руйнування.

Відносне звуження точніше відображає пластичні властивості

металу, ніж відносне видовження.

2.3.6.3. Твердість

Під твердістю розуміють здатність металу чинити опір про­никненню в нього іншого твердішого тіла, яке пластично не деформується.

Визначення твердості за Брінеллем [11]. Суть методу зво­диться до втискання у випробовуваний матеріал сталевої загарто­ваної кульки діаметром D (рис. 2.3.9), на яку діє сила F протя­гом певного часу, достатнього для закінчення в металі пластич­них деформацій. Кулька проникає у метал на деяку глибину, залишаючи на поверхні відбиток. Отже, визначення твердості

за Брінеллем передбачає вимірювання розміру отриманого від­битка та деяких обчислень.

Підставляючи у формулу (2.3.10) значення S, отримуємо:

Твердість за Брінеллем НВ — це відношення діючої на куль­ку сили F (Н) до площі поверхні S (мм²) отриманого відбитка:

Метод визначення твердості за Брінеллем не є універсаль­ним, оскільки він не дає змоги випробовувати матеріали твердіс­тю понад 440 й визначати твердість тонкого поверхневого шару (менше 1 мм); окрім цього на поверхні виробу залишаються відносно великі відбитки діаметром 3...6 мм, що не завжди допустимо.

Вимірювання твердості за Роквеллом [12] є зручнішим, бо операції втискання й вимірювання виконуються з одного вста­новлення, тривалість їх не перевищує 1 хв, зникає необхідність замірювати діаметр відбитка, а число твердості показує стрілка приладу на шкалі індикатора. Відбитки, що залишаються, не­значні і, як правило, не псують поверхні виробу.

Суть методу вимірювання твердості за Роквеллом в тому, що у випробовуваний матеріал заглиблюється індентор — ал­мазний конус з кутом у вершині 120° або сталева загартована кулька діаметром 1,59 мм. Іноді замість алмазного використо-

Рис. 2.3.10. Схема вимірювання твердості втисканням алмазного конуса

(a-г) і співставлення значень заглиблення зі шкалою приладу (д):

F₀, Fi — попередня та основна сили; Л₀ , h_t — заглиблення індентора під дією F₀ і F,;

h — після зняття F,; Л„„ — умовна величина заглиблення;

HR — твердість за Роквеллом

вують твердосплавний конус. Щоб уникнути впливу мікронерів-ностей і складної конфігурації поверхні, до індентора послідов­но прикладають дві сили — попередню і основну.

Спочатку до індентора прикладають попередню силу F₀ (рис. 2.3.10, б), під дією якої він заглиблюється в метал на величину ft₀. Потім плавно додають основну силу Fi (рис. 2.3.10, в), внаслідок чого заглиблення індентора зростає до значення ft₀ + ft,. Після зняття основної F, залишається попередня сила F₀ (рис. 2.3.10, г). Під дією пружних деформацій металу індентор дещо підніметься вгору і займе положення, що визначається розміром Л₀ + ft.

Твердість за Роквеллом визначають за величиною різниці заглиблення h₀ + h індентора у матеріал під дією загальної сили jFj + F₀ після зняття основної -Fj і заглиблення Л₀ під дією попе­редньої сили, тобто (Л₀ + h)-h₀ = h .

Якщо значення h розглядати як характеристику твердості, то воно свідчитиме, що м'які метали, для яких властива біль­ша величина заглиблення індентора, мають вищу твердість, ніж тверді. Для уникнення цього протиріччя під час визначення твердості за Роквеллом від вибраної умовної величини заглиб­лення Л,_пах віднімають значення h і отримують h_mm-h . Оскіль­ки твердість за Роквеллом HR прийнято виражати не в мм, а в поділках шкали індикатора, то величину h_mex-h ділять на ціну поділки шкали с (с = 0,002 мм):

Твердістю за Віккерсом HV називають відношення сили F (Н), що діє на правильну чотиригранну піраміду, до площі поверхні S (мм²) отриманого відбитка:

де а — середнє арифметичне довжин обох діагоналей, мм; а — кут між протилежними гранями піраміди, °.

Величина F змінюється в широких межах від 49 до 1177 Н. Оскільки сила невелика, то розміри відбитка малі і можна ви­значати твердість тонких поверхневих шарів.