2. Определение сорта стали по искре

При соприкосновении образца стали с вращающимся наждачным кругом образуется пучок искр, по характеру которых можно определить ориентиро­вочное содержание углерода, степень легированности и наличие легирующих элементов в стали. Этот способ груб и неточен, требует определенного опыта, но, все же может помочь установить сорт стали.

На рис. 1.5 представлены формы искр для различных сталей.

Виды искр в зависимости от состояния стали:

а) мягкое железо или малоуглеродистая сталь дает искру в виде пря­мой линии, на концах которой имеются две капли, а пучок искр име­ет форму продолговатого отлогого конуса.

б) с увеличением содержания углерода в стали пучок становится ко­роче и шире, а углеродистая сталь с О,9 %С дает большое количест­во светло-жёлтых звездочек.

в) закаленная высокоуглеродистая сталь дает значительное количест­во маленьких искр, причём от первой капли отделяются новый пучок искр светло-желтого цвёта. Весь пучок очень подвижен, искры все время распадаются на части.

г) быстрорежущая вольфрамовая сталь дает прерывистую искру в виде отдельных черточек, а конце искры темно-красная капля. Весь пу­чок искр тонкий и длинный.

После каждого испытания определенной стали нужно очистить наждачный круг от пыли, чтобы предотвратить от искажения вида искры при последующем испытании другой стали.

1 — мягкая углеродистая сталь с 0,12% С, соломенно - желтые, 2 -углеродистая сталь средней мягкости с 0,5% С, светло-желтые, 3 -углеродистая сталь средней твердости с 0,9% С, светло-желтые, 4 -очень твердая углеродистая сталь с 1,2% С, белые, 5 - твердая мар­ганцовистая сталь с 10-14% Мп, блестящие винно-желтые, б - быст­рорежущая сталь (10% W, 4% Сг, 0,7% С), темно-красные, 7 - вольф­рамовая сталь с 1,3% W, темно-красные, 8 - кремниевая сталь, свет­ло-желтые, 9 - хромистая сталь, цвет зависит от содержания углерода, 10 — хромоникелевая сталь с 3 - 4% Ni и 1% Сг, желтые

Рисунок 1.5. Вид искр при шлифовании различных сталей шлифовальным кругом:

I.4. Порядок выполнения работы

1.4.1. Ознакомиться о устройством и принципом действия штангенциркуля и микрометра.

1.4.2. Замерить с помощью штангенциркуля и микрометра размеры для мехиспытаний предложенных преподавателем и результаты занести в таблицу 1.1.

1.4.3. Определить сорт стали по искре. Заполнить таблицу. 1.2.

1.5. Содержание отчёта

1.5.1. Рисунки штангенциркуля и микрометра с указанием названий их сос­тавных частей.

1.5.2. Эскизы образцов для мехиспытаний и табличные данные их размеров.

3. Рисунки искр от 4-5 марок стали о указанием особенностей искр и химсостава сталей.

Таблица 1.1. Результаты измерений размеров образцов для мехиспытаний

Вид испытания, эскиз образца	Размеры образцов, мм							Измерительный инструмент

Таблица 1.2. Вид искры, марка и химический состав стали

Вид искры

Марка стали

Химический состав

Лабораторная работа 2

Определение твердости материалов по методу Бринелля и Роквелла

2.1. Цель работы: ознакомление и приобретение опыта работы по методам определения твердости материалов, предусмотренным ГОСТ 9012-59, ГОСТ 9013-59.

2.2. Приборы и материалы

Для проведения лабораторной работы используют приборы для определения твердости по методу Бринелля, Роквелла, а также образцы для испытаний.

2.3. Теоретическая часть

В лабораторных и заводских условиях применяют различные способы определения твердости металлов для характеристики их механических свойств. Твёрдость металлов измеряют воздействием на поверхность ме­талла наконечника (способ вдавливания), царапанием поверхности (способ царапания), ударом или же по отскоку наконечника-шарика.

Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению (для большинства металлов путем среза); твердость, опреде­ленная по отскоку - упругие свойства; твердость, определенная вдавли­ванием - сопротивление пластический деформации и представляет собой механическое свойство металла, отличающееся от других его механичес­ких свойств способом измерения.

Преимущества измерения твёрдости следующие:

1) между твердостью пластичных металлов, определяемой способом вдавливания и другими механическими свойствами (главным образом пределом прочности), существует количественная зависимость;

2) измерение твердости технически выполняется значительно проще, чем определение предела прочности, характеристик пластичности и вязкости;

3) измерение твердости обычно не влечет за собой разрушение про­веряемой детали и после измерения ее можно использовать по своему на­значению;

4) твердость можно измерять на деталях небольшой толщины, а также в очень тонких слоях.

Наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием. В результате вдавливания с достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, пластически деформируют. После снятия нагрузки остается отпечаток. Особенность происходящей при этом деформации заключается в том, что она протекает только в небольшом объеме, окруженном недеформированным металлом.

Твердость характеризует сопротивление металла пластической деформации. Конкретно под твердостью понимают сопротивление металла проник­новению в него другого более твердого.

Твердость является характеристикой прочности. Следует различать два способа определения твердости вдавливанием: измерение макротвердости и измерение микротвердости.

Для измерения макротвердости применяют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса.

а - общий вид;

б - схема испытания

Рисунок 2.1. Прибор БТБ-11-3 для измерения твер­дости по методу Бринелля.

1 - оправка с шариком, 2 - шпиндель, 3 - пру­жина, 4 — малый грузовой рычаг, 5 — серьга, 6 -большой грузовой рычаг, 7 - качающийся рычаг, 8 — опорный ролик, 9 - шток, 10 — подвеска для грузов, 11 — грузы (гири), 12 — электродвига­тель, 13 — кривошип, 14 — неподвижный упор автоматического выключателя, 75 — подвижный упор автоматического выключателя, 16 - червяч­ный редуктор, 17 - станина прибора, 18 - пере­ключатель, 19 - пусковая кнопка, 20 - маховик с гайкой, 21 — подъемный винт, 22 - столик для плоских образцов, 23 - неподвижный упор

Рисунок 2.2. Прибор Бринелля с механическим при­водом.

Испытуемый образец (деталь) устанавливают на столике 22 (опоре для плоских образцов) в нижней части неподвижной станины 17 прибора, за­шлифованной поверхностью кверху. Поворотом вручную маховика 20 по часовой стрелке столик прибора поднимают с помощью винта 21 до упора 23. Затем нажатием кнопки 19 включают электродвигатель 12. Электро­двигатель через редуктор 16 и систему рычагов 13, 9, 7 опускает большой грузовой рычаг 6 (коромысло) и постепенно через рычаги 6 и 4 произ­водит нагружение шпинделя 2, а следовательно, и вдавливание шарика, укрепленного в оправке 1, в металл под действием нагрузки, сообщаемой подвешенным с помощью подвески 10 к коромыслу набором грузов 11. Отношение плеч рычага 4 равно 1 : 4, а рычага 6—1:10. Общее отношение плеч этих двух рычагов будет 4∙10 =40. Набор грузов с подвеской имеет собственный вес 735 Н (75 кгс), но благодаря рычагам 4 и б с соотношением 1:40 усилие на шарик диаметром 10 мм будет составлять 75=29430 Н (ЗООО кгс).

Для создания других усилий соответственно подбираются грузы на подвеске. Это нагружение сохраняется в течение определенного времени, после чего двигатель с помощью переключателя 18, вращаясь в обратную сторону, соответственно перемещает коромысло и снимает нагрузку. После авто­матического выключения двигателя, поворачивая рукой маховик 20 с гай­кой против часовой стрелки, опускают столик прибора и снимают образец.

Продолжительность выдержки образца или детали под нагрузкой регулируется с помощью концевых переключателей.

Для определения твердости по Бринеллю закаленный стальной шарик вдавливается в поверхность испытываемого материала (рис.2.3,а), после чего остается отпечаток (лунка), диаметр которого тщательно измеряется при помощи шкалы-линейки или через специальную лупу (ри 2.4).