III. Задания и методические указания
1. Построить график изменения твердости в зависимости от степени холодной пластической деформации. Холодную пластическую деформацию (наклеп) произвести путем вдавливания закаленного стального шарика диаметром 10 мм с нагрузкой 1870 (187), 2500 (250), 5000 (500), 10000 (1000) и 20000 (2000) Н (кг) на приборе Бринелля.
Степень холодной пластической деформации подсчитывается в процентах как отношение:
где h0 — толщина образца до холодной пластической деформации, мм;
h1 — толщина образца после холодной пластической деформации (в центре сферического отпечатка), мм.
Твердость пластически деформированных образцов измерить на приборе Роквелла стальным закаленным шариком с нагрузкой 1000 Н (100 кг) в центре сферического отпечатка.
Твердостью называется способность одного тела сопротивляться проникновению (внедрению) в него другого более твёрдого тела. Твердость характеризует сопротивление металла пластической деформации. По твердости можно судить о многих свойствах материала, например, о сопротивляемости истиранию, о режущих свойствах, о способности обрабатываться резанием и т. д. Кроме того, для сплавов, образующих шейку при испытании на растяжение, имеется зависимость между твердостью и пределом прочности на растяжение.
2. Построить график изменения твердости пластически деформированного образца в зависимости от температуры нагрева. Для этого произвести холодную пластическую деформацию образца из стали 10 путем вдавливания стального шарика на приборе Бринелля с нагрузкой 2000 н и дать ему отжиг при температурах 400, 500, 600 и 700 оС в течение 45 мин.
После отжига измерить твердость в центре сферического отпечатка на приборе Роквелла стальным шариком с нагрузкой 1 кН (100 кг).
3. Исследовать и зарисовать структуру шлифов до пластической деформации, после холодной пластической деформации на степень 50 — 70% и после рекристаллизационного отжига при 500 и 700 оС в течение 45 мин предварительно пластически деформированных образцов.
IV. Порядок оформления отчета
Описать механизм упругой и пластической деформации. Дать определение, что такое теоретическая и реальная прочность металлов и сплавов и указать от чего зависит реальная прочность (выполняется студентом в порядке подготовки к лабораторной работе).
1. Произвести холодную пластическую деформацию на четырех образцах стали 10 на приборе Бринелля путем вдавливания стального закаленного шарика диметром 10 мм с нагрузкой 1870, 2500, 5000, 10000 и 20000 Н на каждом образце.
2. Измерить твердость пластически деформированного на различную степень образца и исходной структуры. Замер твердости производить с нагрузкой 1000 Н на приборе Роквелла в центре каждого сферического отпечатка и на недеформированной поверхности. Результаты записать в табл. 1.
Протокол исследования влияния холодной пластической деформации и температуры рекристаллизационного отжига на свойства (твердость) малоуглеродистой стали
Таблица 1
Марка стали |
Степень пластической деформации (пропорциональная нагрузка по Бринеллю) |
Твердость НRВ (по Роквеллу) |
Примечание |
Сталь 10 |
0 1870 2500 5000 10000 20000 |
─ ─ ─ ─ ─ ─ |
─ ─ ─ ─ ─ ─ |
3. После пластической деформации с нагрузкой 20кн (2000 кг) произвести отжиг образцов. Для этого заложить по одному образцу в печи, предварительно нагретые до 400, 550, 650, 750 оС, на 45 мин. После выдержки замерить твердость в центре сферического отпечатка на приборе Роквелла и записать в табл. 2.
Таблица 2
Марка стали |
Степень пластической деформации (пропорциональная нагрузка по Бринеллю) |
Твердость HRB |
|||
Температура отжига, оС |
|||||
400 |
550 |
650 |
750 |
||
Сталь 10 |
2000 |
─ |
─ |
─ |
─ |
4. По данным табл. 1 построить график влияния степени холодной пластической деформации на твердость малоуглеродистой стали; по данным табл. 2 — график влияния температуры нагрева на твердость пластически деформированной малоуглеродистой стали.
5. Зарисовать структуру стали 10 до пластической деформации, после холодной пластической деформации и после рекристаллизационного отжига.