3. Способы определения твердости материалов.

Испытание на твердость — это наиболее распространенный метод испытаний вследствие его простоты и производительности. При этих испытаниях в поверхность образца (детали или заготовки) внедряют стандартные наконечники из недеформируемых материалов.

Сущность метода Бринелля заключается во вдавливании в образец стального закаленного шарика (рис. 1, а). По диаметру полученного отпечатка определяют твердость образца. Диаметр шарика D1 варьируют: 2,5; 5; 10 мм. Нагружение ступенчатое: предварительная нагрузка F₀ 80 Н; основная нагрузка F: 2943 Н (стальной или чугунный образец); 9800 Н (образец из алюминия, меди, никеля и их сплавов); 2450 Н (образцы из мягких сплавов). Твердость по Бринеллю определяется по формуле

Н В = 2F/ [πD - (D – √D² - d ²)]

где d — диаметр отпечатка, мм.

Рис.1 Схемы определения твердости образца методами:

а — Бринелля; б — Роквелла; в — Виккерса; D — диаметр шарика; d диаметр или длина диагонали отпечатка; h — глубина вдавливания шарика или пирамидки; h₀— глубина предварительного вдавливания пирамидки; F₀ — предварительная нагрузка; F основная нагрузка

Твердость по Бринеллю обозначается соответствующим числом (200 НВ) или диаметром отпечатка (чем меньше диаметр, тем выше твердость). Между числом твердости и временным сопротивлением существует зависимость: для стали σ = 0,34НВ, для медных сплавов σ = 0,45НВ, для алюминиевых сплавов σ =0,35 НВ.

4. Металлы и сплавы

Черные металлы и сплавы. Сталь и чугун.

Классификация конструкционных сталей по применению: строительные стали; конструкционные стали общего назначения; инструментальные стали; конструкционные стали специализированного назначения; стали с особыми физическими свойствами; стали с особыми химически ми свойствами. В России принята буквенно-числовая система маркировки сталей.

Углеродистые качественные конструкционные стали маркируются двузначным числом, обозначающим содержание углерода в сотых долях процента, например сталь 45 — содержание углерода 0,45 %. Углеродистые качественные инструментальные стали маркируются буквой У и цифрой, указывающей содержание углерода в десятых долях процента, например сталь У12 содержание углерода 1,2 %. Конструкционные легированные стали обозначаются следующим образом: сталь α_сЛ_iα_i А(Ш) где α_с — содержание углерода в сотых долях процента; Л_i, — обозначение легирующего компонента (азот — А, алюминий — Ю, бор — Р, вольфрам — В, ванадий — Ф, кобальт — К, кремний — С, молибден — М, марганец — Г, медь – Д, никель — Н, редкоземельные металлы — Ч, селен — Е, титан — Т, фосфор — П, хром — Х, цирконий Ц), α_i, — содержание легирующего компонента в процентах; буква А в конце маркировки означает высококачественную сталь, буква Ш — особо высококачественную. Если после обозначения легирующего компонента цифра не стоит, его содержание составляет приблизительно 1%(молибден 0,2...0,3 %, вольфрам 0,06...0,12 %).

Например, сталь 30Х3МФ — качественная сталь, 0,3 % углерода, . % хрома, 0,2...0,3 % молибдена, 0,06... 0,12% вольфрама; сталь 12ХН3А — высококачественная сталь, 0,12% углерода, 1 % хрома, З % никеля.. Некоторые стали содержат дополнительную букву после слова «сталь», обозначающую ее группу или тип, например Ш — подшипниковая сталь (в этих сталях указываются десятые доли процента содержания легирующего компонента) А — автоматная сталь и т. п.

Чугун делится на серый чугун, где числом показывают предел прочности на растяжение, высокопрочный чугун, ковкий чугун. Например СЧ21 – σ_в = 210 МПа, и ВЧ100 – σ_в = 1000МПа. Кроме того для ковкого чугуна показывают относительное удлинение δ = 10%.

Цель работы: Изучить диаграмму двухкомпонентных сплавов и диаграмму железо-цементит.