Оформление результатов работы

Напишите отчет, в котором укажите название и цель работы, применяемое оборудование, материалы и образцы.

Данные изме­рений и результаты испытаний оформите в виде табл. 1.3.

Таблица 1.3. Результаты испытаний по определению твердости металлов и сплавов по методу Бриннеля

Номер испытания	Материал	Толщина образца, мм	Диаметр шарика D, мм	Нагрузка Р, Н (кгс)	Диаметр отпечетка d, мм	Твердость НВ

Сравните твердость образцов и дайте характеристику матери­алам с самым большим числом твердости НВ

Контрольные вопросы

1. Что называется твердостью?

2. В чем заключается сущность определения твердости по мето­ду Бри­нелля?

3. Определите твердость по Бринеллю следующих образов: из се­рого чу­гуна толщиной 10 мм; из латуни толщиной 10 мм

4. Определите предел прочности при растяжении углеродистой конструк­ционной стали марки 20кп, если ее твердость 143 НВ.

Лабораторная работа № 3 Определение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла

Цель работы — определение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла, приобретение навыков определения твердости методом вдавливания в образец алмазного конуса.

Оборудование:

■ твердомер Роквелла;

■ образцы для испытаний : пластина из закаленной стали марки 45 толщиной 20 мм; закаленный инструмент из инструментальной стали мар­ки У7 толщиной более 5 мм;

пластина из твердого сплава ВКЗ толщиной более 5 мм; закаленная втулка из латуни марки Л60;

■ напильники и шлифовальная шкурка для зачистки образцов

Теоретические основы

Для определения твердости закаленных мате­риалов используют метод Роквелла.

По методу Роквелла твердость материалов определяют на твер­домерах Роквелла типа ТР (рис. 1.) путем вдавливания индентора (алмазного или твердосплавного конуса с углом при вершине 120° либо стального шарика диаметром 1,588 мм) в материалы твердо­стью более 450 НВ.

К испытуемому образцу последовательно при­кладывают предварительную и основную нагрузку.

Число твер­дости является мерой глубины проникновения индентора в испы­туемый образец после снятия основной нагрузки.

Твердость по Роквеллу HR определяют по формуле

где К — постоянная величина, для шарика К = 0,26, для алмазного конуса К = 0,2; h, h₀ — глубина внедрения наконечника в образец под действием общей и предварительной нагрузки соответствен­но, мм; С — цена деления циферблата индикаторного прибора, со­ответствующая углублению наконечника на 0,002 мм.

Рис. 1. Твердомер Роквелла типа ТР:

а — общий вид прибора;

б — шкала прибора

Практически твердость по методу Роквелла отсчитывают по ин­дикатору прибора непосредственно в процессе испытания. Значе­ние твердости выражается в условных единицах.

Твердость по Роквеллу обозначается цифрами и последующими за ними символом HR с указанием шкалы твердости (А, В, С),

на­пример: 61,5 HRC — твердость по Роквеллу равна 61,5 единицам по шкале С.

На приборах типа ТК (ТР), определяющих твердость материала, имеются несколько различных шкал измерения: А, В, С и др.

Шкала А (индентор — алмазный конус) применяется для хруп­ких твердых сплавов, тонких деталей высокой поверхностной твер­дости 70...90 HRA. В отдельных случаях вместо алмазного конуса используется конус из твердого сплава. Испытания по этой шкале производятся при общей нагрузке Р = 600 Н (60 кгс).

Шкала В (индентор — стальной шарик) имеет диапазон измере­ний 25... 100 HRB, применяется для мягких металлов и сплавов, незакаленных изделий из цветных сплавов. Испытания по этой шка­ле производятся при общей нагрузке Р = 1 000 Н (100 кгс).

Шкала С (индентор — алмазный конус) имеет диапазон измере­ний 20...67 HRC, применяется для закаленных изделий толщиной более 1 мм при общей нагрузке Р= 1 500 Н (150 кгс).

Согласно ГОСТ 8.064—94 «Государственная система обеспече­ния единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла» введена единая шкала твердости С в целях обеспечения един­ства измерений.

При использовании технической документации и литературы числа твердости HRC переводят в числа твердости НВ по специаль­ным таблицам

(табл. 1)

Единицы твердости HRA (при Р = 600 Н) переводят в единицы твердости HRC (при Р = 1 500 Н) по формуле

HRC = 2HRA-104.

Таблица 1.Значения твердости, определенной методами Бринелля, Роквелла, Виккерса.

Твердость HRC	Твердость HV	Твердость HB	Твердость HRC	Твердость HV	Твердость HB
70	1056	-	44	435	415
69	1004	-	43	424	404
68	942	-	42	413	393
67	894	-	41	403	383
66	854	-	40	393	372
65	820	-	39	383	362
64	789	-	38	373	352
63	763	-	37	363	332
62	739	-	36	353	332
61	715	-	35	343	323
60	695	-	34	334	313
59	675	-	33	325	305
58	655	-	32	317	297
57	636	-	31	309	290
56	617	-	30	301	283
55	598	-	29	293	276
54	580	-	28	285	270
53	562	-	27	278	265
52	545	-	26	271	260
51	528	-	25	264	255
50	513	-	24	257	250
49	498	-	23	251	245
48	485	-	22	246	240
47	471	448	21	441	235
46	458	437	20	236	230
45	446	426	-	-	-

Таблица 2.Выбор нагрузки в зависимости от формы индентора

Шкала	Индентор	Нагрузка, Н (кгс)
		Предварительная Ро	Основная Р1	Общая Р
А	Алмазный конус	100 (10)	500 (50)	600 (60)
В	Стальной шарик	100 (10)	900 (90)	1000 (100)
С	Алмазный конус	100 (10)	1400 (140)	1500 (150)

Значения твердости, полученные по методу Роквелла, не соот­ветствуют значениям твердости, полученным по методу Бринелля. Считается, что одного и того же материала значение твердости, полученное по методу Бринелля, больше значения, полученного по методу Роквелла, примерно в 10 раз: 250 НВ = 25 HRC.

Сущность метода испытания по определению твердости мето­дом Роквелла заключается во вдавливании в образец индентора с предварительным выбором индентора (наконечника) в зависимо­сти от материала образца, шкалы измерения (А, В, С) и прилагае­мой нагрузки (табл. 2).