1.4 Експериментальна установка

Прилад ПМТ – 3 (рисунок 1.2) розроблений М. М. Хрущовим в і Е. С. Берковичем, має штатив вертикального мікроскопу з тубусом 8, який переміщується вверх і вниз за допомогою макрометричного гвинта 6 і мікрометричного гвинта 5. На верхній кінець тубусу насаджений окулярний мікрометр 7, а в нижньому кінці закріплені шток 2 з алмазною пірамідою, опакілюмінатор 9 і об’єктиви 11.

Рисунок 1.2 – Пристрій для вимірювання мікротвердості ПМТ – 3

В опакілюмінатарі є лампочка напругою 6 В, яка живиться від електромережі через трансформатор. За допомогою мікрометричних гвинтів 13 переміщують столик в необхідному напрямку. Ручка 1 служить для повороту столика на 90⁰.

Прилад оснащений двома об’єктивами для перегляду мікрошліфа при збільшені в 478 і 135 раз. Окулярний мікрометр має нерухому сітку, відліковий мікрометричний барабанчик і каретку з рухомою сіткою. На нерухомій сітці довжиною 5 мм нанесені штрихи з цифрами і кутник з прямим кутом, вершина якого співпадає з цифрою 0. На рухомій сітці нанесений кутник з прямим кутом і двома рисками. Для визначення мікротвердості згідно стандарту застосовують наступні типи алмазних наконечників з чотиригранною пірамідою: з квадратною основою (індекс "кв"); з тригранною пірамідою з основою у вигляді рівностороннього трикутника (індекс "тр"); з чотиригранною пірамідою з ромбічною основою (індекс"рб"); біциліндричний наконечник ( індекс"ц" ).

Найбільш широко використовують алмазний наконечник. Чотиригранна алмазна піраміда такого наконечника має кут між гранями при вершині 136⁰, тобто такий же, як і в піраміді для вимірювання за Вікерсом (що полегшує перерахунок на числа Вікерса). Навантажування для вдавлювання піраміди створюється тягарцями 3, які встановлюються на шток 2. В приладі застосовують тягарці від 5 до 500 г, в залежності від особливостей структури, що вивчається, і завдань досліджень.

1.5 Обладнання та матеріали

1.5.1 Прилад для вимірювання мікротвердості ПМТ – 3.

1.5.2 Ручний прес, який входить в комплект приладу ПМТ – 3.

1.5.3 Набір металевих зразків різної твердості і з різними структурними складовими.

1.6 Порядок виконання роботи

1.6.1 Ознайомитися з будовою мікротвердоміра ПМТ – 3.

1.6.2 Отримати у викладача зразок. Поверхню зразка шліфують і полірують, а при необхідності піддають травленню реактивами, які застосовують для мікроаналізу відповідних сплавів.

1.6.3 Підготовлений зразок (мікрошліф) встановлюють на столику 12 так, щоби досліджувана поверхня була паралельна поверхні столика і спрямована вверх. При досліджені зразків складної форми це досягається попереднім встановленням зразка в пластилін і вирівнюванні положення досліджуваної поверхні зразка ручним пресом.

1.6.4 Встановлений мікрошліф спостерігають через окуляр і добиваються різкості зображення за допомогою ручок 6 (грубої) і 5 (плавної) подачі тубусу 8 вертикального мікроскопу. При цьому предметний столик 12 повинен бути повернутий в крайнє праве положення. За допомогою двох гвинтів 13 столик 12 переміщують у двох перпендикулярних напрямках, що дозволяє переміщувати мікрошліф і вибрати на ньому ділянку, в якій необхідно виміряти твердість. Встановити "подвійний штрих" 1 (рисунок 1.3) окулярного мікрометра 7 (рисунок 1.2) на поділку 4 шкали 1 (рисунок 1.3).

1.6.5 Вибирати необхідну вагу тягарця і встановити його на шток 2.

1.6.6 Повернути предметний столик 12 за допомогою ручки 1 в крайнє ліве положення. Встановлення столика 12 в це положення необхідно здійснювати плавно, без ударів.

1.6.7 Вдавити алмазну піраміду в досліджувану поверхню, для чого необхідно повільно повернути від себе ручку 3 (приблизно на 180⁰) і витримати 5…10 с.

1.6.8 Підняти шток з алмазним наконечником, для чого необхідно повернути ручку 3 у вихідне положення.

1.6.8 Повернути столик 12 у вихідне положення для вимірювання діагоналі відбитку.

1.6.9 Знайти в окулярі відбиток (рисунок 1.4 а) і підвести до його кута перехрещення ниток 3 (рисунок 1.3) так, щоби вони співпали з сторонами кута відбитка (рисунок 1.4 б), і замітити при цьому положення "подвійного штриха" 2 (рисунок 1.3), тобто замітити цифри на шкалі 1, між якими знаходиться " подвійний штрих", а також поділки на лімбі окулярного мікрометра 7 (рисунок 1.2).

1.6.10 Обертанням барабану окулярного мікроскопу суміщають перехрестя ниток 3 (рисунок 1.3) з сторонами протилежного кута відбитка (рисунок 1.4 в), відмічають цифри, між якими знаходиться "подвійний штрих" і поділки на лімбі окулярного мікрометра. При виконанні вищевказаних операцій необхідно мати на увазі, що на лімбі окулярного мікрометра сто поділок і за один оберт його барабану "подвійний штрих" переміщується на одну поділку по шкалі 1 (рисунок 1.3) окуляру. Таким чином, якщо "подвійний штрих" знаходиться між цифрами 1 і 2 на шкалі 1 (рисунок 1.3), а на лімбі при цьому 52 поділки, то маємо число 152. Після переміщення перехрестя ниток до другого кута відбитка, коли, наприклад, "подвійний штрих" знаходиться між цифрами 3 і 4, а на лімбі 27 поділок, то маємо число 327. Тобто необхідно пам’ятати, що цифра на шкалі 1 (рисунок 1.3) зліва від "подвійного штриха" показує сотні одиниць, до яких необхідно додати десятки одиниць окулярного мікрометра 7.

1.6.11 Отримані цифри занести в протокол досліджень. Знайти їх різницю, яка теж заноситься в протокол.

1.6.12 Різницю показань помножити на ціну поділки лімба окулярного мікрометра (0,3 мкм при використанні об’єктива з 478-кратним збільшенням і 1,2мкм при використанні об’єктива з 135-кратним збільшенням). Результатом цього добутку є довжина діагоналі відбитку. Його необхідно теж занести в протокол дослідження.

1.6.13 Виміряти довжину другої діагоналі відбитка, повернувши окулярний мікрометр на 90⁰, занести її в протокол і обчислити середнє значення для двох вимірів.

1.6.14 Визначити твердість за формулою (1.1).

1.6.15 При вимірюванні мікротвердості іншої ділянки необхідно повторити всі вищенаведені операції.

1.6.16 Використовуючи залежність (1.1) і табл. 1.1 визначити твердість за Вікерсом, Брінелем і Роквелом.

1 - шкала окуляра;

2 - "подвійний штрих";

3 - перехрестя ниток;

4 - область вимірювання мікротвердості

Рисунок 1.3 - Поле зору окулярного мікроскопа

Таблиця 1.2 – Технічні характеристики мікротвердоміра ПМТ – 3

Назва параметра	Значення
Навантаження на алмазну піраміду, Н	0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5
Збільшення об`єктива, разів	478 і 135
Збільшення окуляра, раз	15
Ціна поділки лімба окулярного мікрометра, мкм	0,3 (1,2)