Методы замера твердости металлов и их структурный анализ

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение»

Министерство образования РФ

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Кафедра технологии конструкционных материалов

Методы замера твердости металлов

и их структурный анализ

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Материаловедение»

Составители В. И. Матюхин, Б. Г. Колмаков, М. С. Корытов

Омск

Издательство СибАДИ

2003

УДК 621.785

ББК 34.651

Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю. И. Сердюк

Работа одобрена методической комиссией факультета АТ в качестве методических указаний к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение» для студентов специальностей 170900, 230100, 150200, 291100, 240400, 060800, 210200, 150100, 340100, 030500.15, 072000, 180800, 101200, 240100, 330200.

Методы замера твердости металлов и их структурный анализ: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение» / Сост.: В. И. Матюхин, Б. Г. Колмаков, М. С. Корытов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 12 с.

Рассмотрены методы замера твердости металлов и области применения макро- и микроструктурного анализа металлов и сплавов.

Ил.7. Библиогр.: 2 назв.

 Издательство СибАДИ, 2003

Введение

Методические указания разработаны в помощь студентам специальностей 170900, 230100, 150200, 291100, 240400, 060800, 210200, 150100, 340100, 030500.15, 072000, 180800, 101200, 240100, 330200 при выполнении ими лабораторной работы по материаловедению.

Цель лабораторной работы – познакомиться с методикой изготовления макро- и микрошлифов для изучения структуры, замера твердости по методам Бринелля, Роквелла и Виккерса. Изучить назначение структурного анализа металлов и сплавов и методику работы с оптическим микроскопом.

1. Методы измерения твердости металлов и сплавов

1.1. Измерение твердости по методу Бринелля

Этот метод применяют для измерения твердости металлов, твердость по Бринеллю которых меньше 450 HB [3]. Схема испытания твердости дана на рис. 1.

Рис. 1. Схема испытания твердости по методу Бринелля: 1 – стальной закаленный шарик; 2 – испытуемый образец

Сущность замера твердости: стальной закаленный шарик 1 диаметром D под действием нагрузки P вдавливается в образец 2. После снятия нагрузки P на образце остается отпечаток диаметром d, который является мерой твердости. Чем больше диаметр отпечатка, тем твердость материала меньше [1, 2]. Согласно ГОСТ 9012–59 диаметр шарика, нагрузка и выдержка под нагрузкой зависят от сплава и толщины образца.

Число твердости по Бринеллю (HB) подсчитывается как отношение нагрузки P к площади сферического отпечатка F:

,

где F – площадь поверхности отпечатка, мм²; P – нагрузка на шарик, кг.

На практике пользуются заранее составленными таблицами, указывающими число HB в зависимости от диаметра отпечатка d при постоянных значениях нагрузки P и диаметра шарика D.

Работы Н. А. Минкевича, И. А. Одинга, Н. В. Гевелинга показали, что между пределом прочности _В и числом твердости HB различных материалов существуют следующие зависимости:

сталь с 12...45 HB – _В=0,35HB;

медь, латунь, бронза отожженная – _В=0,55HB;

медь, латунь, бронза наклепанная – _В=0,40HB;

алюминий и его сплавы с 20...45 HB – _В=0,35HB.