ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСМШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ИНЖЕНЕРНО-

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА МиТЛП

Отчет лабораторным работам

по дисциплине материаловедение

Выполнил студент:

гр. 2107

Ефимов О. И.

Принял доцент:

Кафедры МиТЛП

Кондратенко В. С.

Набережные Челны

2012

Лабораторная работа №1. Определение твердости металлов и сплавов.

Цель работы: ознакомиться с приборами измерения твердости и методикой её определения на приборах Бринелля, Роквелла, Виккерса и ПМТ-3. Приобрести навыки измерения твердости сплавов на указанных приборах.

Оборудование: приборы Бринелля, Роквела, Виккерса и ПМТ-3. Объект исследования: образцы сталей, чугунов, цветных металлов после различной термической обработки.

Одним из методов испытания механических свойств металлов и сплавов является метод определения их твердости. Твердость - это свойство поверхностного свойства материала оказывающие сопротивление упругой и пластической деформации при местных контактных воздействиях со стороны другого более твердого тела. Известные методы определения твердости значительно отличаются друг от друга по форме применяемого индентора, условиям приложения нагрузки и способу расчета чисел твердости. Твердость можно измерять следующими способами:

1. Вдавливаемость наконечника.

2. Царапанием поверхности.

3. Отскакиванием наконечника-шарика (упругая отдача).

Твердость определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению (для большинства материалов путем среза).

Твердость определенная по отскоку, характеризует упругие свойства металла. Твердость, определенная вдавливанием в испытываемый материал индентора-наконечника, изготовленного из более твердого материала (закаленная сталь, алмаз, твердый сплав), показывает сопротивление пластической деформации.

Наиболее распространенным является метод вдавливания, при котором твердость определяют по следующему принципу:

• по величине поверхности отпечатка от вдавливания сталь­ного шарика при испытании на прессе типа Бринелля;

• по глубине отпечатка при вдавливании алмазного конуса или стального шарика на приборе типа Роквелла;

• по величине поверхности отпечатка от вдавливания ал­мазной пирамиды при испытании на приборах типа Виккерса, ПМТ-3.

Во всех методах испытания на твердость очень важно пра­вильно подготовить поверхностный слой образца. Он должен характеризовать материал, твёрдость которого необходимо определить. Всe поверхностные дефекты должны быть удалены. Чем меньше глубина вдавливания индентора, тем вы­ше необходимая чистота поверхности.

Нагрузка должна прилагаться по оси вдавливаемого ин­дентора перпендикулярно к испытываемой поверхности, поэто­му её плоскость должна быть строго параллельна опорной по­верхности.

Определение твердости по Бринеллю

Методика определения твердости на приборе Бринелля состоит в том, что в испытываемый образец "А" (рис.2) под определенной нагрузкой Р вдавливается стальной закалён­ный шарик диаметром 2,5; 5; 10 мм.

Рис. 2. Схема испытания на твердость по способу Бринелля.

Образец устанавливается на столике шлифован­ной поверхностью кверху. Поворотом вручную маховика по часовой стрелке столик с образцом поднимают до упора. Далее включают электродвигатель. Он перемещает коромысло и постепенно нагружает шток. Нагрузка действует в течение определен­ного времени (10-60с), после чего двигатель автоматически от­ключается, нагрузка снимается. Поворотом маховика против часовой стрелки опускают столик прибора, образец освобожда­ется. В образце остается отпечаток со сферической поверхно­стью (лункой).

Число твердости по Бринеллю характеризуется отношени­ем нагрузки к поверхности отпечатка и обозначается НВ:

Н - начальная буква слова Hardness - твердость;

В - начальная буква названия метода определения твердос­ти Brinell.

Твердость выражается через формулу:

, ;

где, Р - нагрузка на шарик, кгс\

F - поверхность отпечатка, мм;

Д -диаметр вдавливаемого шарика, мм;

d - диаметр отпечатка, мм.

Диаметр отпечатка измеряют специальной лупой, на оку­ляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра (рис.3).

Рис.3. Отсчет по шкале лупы. Шкала лупы.

Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость испытываемого металла.

На приборе Бринелля испытывать можно только те мате­риалы, твердость которых не превышает 450 НВ, так как при большей твердости стальной шарик При вдавливании будет де­формироваться, и искажать результат. Чтобы при вдавливании шарика не происходило продавливания материала, толщина об­разца должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка. Поэтому способ Бринелля не позволяет измерять твердость тон­кого поверхностного слоя менее -1 мм.

Диаметр шарика, нагрузка и длительность выдержки под нагрузкой устанавливаются в зависимости от испытываемого материала, его твердости и толщины (таблица 1):

Материал образца	Твердость НВ	Величина нагрузки	Д, мм	Нагрузка Р, кгс	Выдержка под нагрузкой, сек
Стали, чугуны.	140-250	Р=30Д2	10 5 2,5	3000 750 187,5	10 10 10
Цветные сплавы, медь, латунь, бронза.	35-150	Р=10Д2	10 5 2,5	1000 250 62,5	30 30 30
Цветные сплавы, алюминий, подшипниковые сплавы.	8-35	Р=2,5Д2	10 5 2,5	250 62,5 15,6	60 60 60

Таблица 1.