Визначення мікротвердості

Величина мікротвердості H_м [Па] визначається як частка від ділення навантаження P на площу відбитка F :

(4.1)

, (4.2)

де  – кут при вершині піраміди, =136;

d – діагональ відбитку,

Із урахуванням нахилу граней відбитка до горизонтальної площини, на яку він проектується, формула для розрахунку мікротвердості матиме вигляд:

(4.3)

Знаючи навантаження і розміри діагоналі, визначають мікротвердість. Результати записують в таблицю 4.1.

Таблиця 4.1 – Результати визначення мікротвердості

Зразок

№ досліду

Навантаження Р, Н

Початковий відлік

Кінцевий відлік

Довжина діагоналі d, мкм

Мікротвер­­дість Нм, Па

Примітки:

1. Зразки для випробувань і рекомендації що до вибору величини навантаження і типу об’єктива даються викладачем.

2. Робота з приладом без нагляду викладача забороняється.

3. Формула (4.3) вірна при використанні квадратної піраміди Віккерса.

Контрольні запитання

1. В чому переваги методу мікротвердості?

2. Значення якої площі входить у формулу для визначення мікротвердості: істинної площі відбитку чи її проекції?

3. Як вплине на результати досліду недотримання часу навантаження?

4. Як вплине на результати досліду анізотропія досліджуваного мінералу?

5. Яку піраміду доцільніше застосовувати при дослідженні анізотропних матеріалів: Кнуппа чи Віккерса?

6.Від чого залежить мікротвердість мінералів?

7.Чи можна за величиною мікротвердості породоутворюючих мінералів робити висновки про твердість всієї породи в цілому?

Література: [2], с.54.

Лабораторна робота №5 визначення механічних властивостей гірських порід методом втискування штампу

Мета роботи. Ознайомлення з характерними особливостями руйнування гірських порід і засвоєння методики визначення механічних властивостей методом втискування циліндричного штампу.

Метод втискування циліндричного штампу з плоскою основою є основним при визначенні механічних властивостей гірських порід стосовно буріння свердловин. Це пояснюється тим, що втискування штампу найреальніше моделює процес дії породоруйнівних елементів долота на породу при її руйнуванні на вибої.

а ) б)

а) – для м’яких і середніх порід;

б) – для твердих порід.

Рисунок 5.1 – Циліндричні штампи

При визначенні механічних властивостей гірських порід використовують циліндричні штампи з плоскою основою (рис. 5.1). При випробовуванні дуже твердих порід доцільно використовувати штампи у вигляді конуса з кутом при вершині до 60, площею 1 мм² (рис.5.1, б), які повністю виготовлені з твердого сплаву. Для щільних і однорідно пористих порід слід використовувати циліндричні штампи площею 2мм² (рис. 5.1, а). Штампи площею 3 – 10 мм² використовують для дослідження сильно пористих і неміцних гірських порід.

Всі гірські породи за характером поведінки при втискуванні штампу поділені на три класи: І – пружно-крихкі (рис.5.2, а), ІІ – пружно-пластичні (рис.5.2, б), ІІІ – сильно пластичні і дуже пористі (рис.5.2, в) [ 1 ].

а) б) в)

а) – породи І класу; б) – породи ІІ класу; в) – породи ІІІ класу

Рисунок 5.2 – Діаграми “навантаження – деформації” втискування штампу для різних класів порід

Суть методики полягає в тому, що у підготований зразок втискують штамп до моменту утворення лунки. В процесі втискування реєструють навантаження і деформацію, що відповідає цьому навантаженню.

За кривою “навантаження–деформація” оцінюють механічні властивості досліджуваної гірської породи.