Определение твердости.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела.

Твердость материала испытывается при статическом характере вдавливания в него шарика, конуса или пирамиды.

Наиболее широкое применение нашли методы определения твердости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу.

Схема определения твердости.

а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу.

Твердость по Бринеллю (НВ) определяется вдавливанием в испытуемую поверхность под нагрузкой Р стального шарика диаметром Д (рис. а).

После снятия нагрузки на поверхность образца остается отпечаток (лунка).

Твердость определяется по формуле:

_{НВ =} ^Р _Па

^F

где F – площадь поверхности отпечатка.

Диаметр шарика выбирают в зависимости от толщины изделия (Д=10; 5; 2,5 мм). Нагрузку Р выбирают в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости. При Д=10 мм. Р=30000 Н, время – 10 секунд.

Практически величину твердости определяют не по формуле, а по прилагаемой к прибору таблице в зависимости от диаметра отпечатка.

Между твердостью по Бринеллю и пределом прочности металла существует приближенная зависимость:

σ_в = к ^. НВ, Па

Для стали σ_в = 0,34 … 0,35 НВ.

Твердость по Роквеллу определяют по глубине отпечатка. Метод основан по вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавливание производится под действием двух нагрузок – предварительной Р₀, равной 100 Н и окончательной Р, равной 600, 1000, 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу НRА, НRВ и НRС определяется по разности глубин вдавливания в условных единицах.

Твердость по Виккерсу определяется вдавливанием в испытуемую поверхность (шлифованную или даже полированную) четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 136°. Метод используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость. Число твердости по Виккерсу НV определяется отношением приложенной нагрузки к площали поверхности отпечатка.

Практически величину твердости определяют не по форме, а по прилагаемым к прибору таблицам по измеренной величине d (диагональность отпечатка) (В).

Ударная вязкость.

Вязкость – свойство материала сопротивляться разрушению под действием динамических нагрузок.

Ударная вязкость определяется работой А, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечного сечения F; Дж/м²:

_{КС =} ^А

^F

Испытания проводятся ударом специального маятникового копра. Для испытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по строне, противоположной надрезу.

КС – ударная вязкость, Дж/м²: индексы V, U (КСV, КСU) характеризует форму надреза.

18. Научные и технологические основы процессов художественной обработки металла (литья и деформации).

Процесс литья заключается в заливке расплавленного расплавленного и перегретого (до оптимальной температуры) металла в литейную форму, внутренняя полость которой соответствует (с определенным допуском) конфигурации и размерам будущей детали.

Достоинства литейной технологии: 1) универсальность, позволяющая получать отливки сложной конфигурации из большой номенклатуры сплавов, широкого диапазона размеров и массы (от нескольких граммов до сотен тонн); 2) экономичность процесса в серийном производстве.

Недостатки процесса литья: 1) пониженные пластичность и прочность литой заготовки по сравнению с деталями, полученными методом штамповки; 2) необходимость проведения сложных и дорогостоящих операций по обеспечению техники безопасности и экологической защиты окружающей среды.

Пластическая деформация. При возрастании касательных напряжений выше определенной величины (предел или порог упругости) деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации.