Зависимость твердости стали по Бринеллю от содержания углерода
В результате выполнения лабораторной работы были получены следующие компетенции:
Научились измерять твердость образцов различными методам;
Ознакомились с условиями применения каждого из
методов определения твердости;
Установили зависимость твердости материала от его
химического состава;
Построили зависимость твердости стали от содержания
углерода.
Выводы:
На основе полученных экспериментальных данных были установлены следующее закономерности:
Сталь с большим содержанием углерода более твердая. Объясняется это тем, что при увеличении содержания углерода, растёт количество цементита – фазовой составляющей сплава железа с углеродом, которая и придает стали твердостью.
Чистые металлы более мягкие, чем легированные. Это связано с движением дислокаций в кристаллической структуре. В чистых металлах это движение ничем не затруднено, в то время как в легированных металлах примеси «тормозят» движение дислокаций, что повышает твердость материала.
Черные металлы обычно более твердые, чем цветные. Твердость черных металлов объясняется присутствием в них ковалентных связей, вдобавок к металлическим. Ковалентные связи крепче металлических, поэтому их наличие повышает твердость черных металлов. Теоретическая прочность выше прочности материалов с реальной структурой. В идеальной кристаллической решетке дефекты отсутствуют. Следовательно, для смещения одной части идеальной решетки относительно другой требуется разорвать много химических связей. В реальной структуре есть дефекты, и для смещения части решетки надо разорвать меньше химических связей, а значит приложить меньше усилий.
Ответы на контрольные вопросы
На каком принципе основано определение твёрдости по методу Бринелля?
- Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой вдавливают стальной шарик.
Каким методом определяют твёрдость закалённой стали?
- Твердость закаленной стали определяют по методу Роквелла
Каким методом определяют твёрдость отожженной (мягкой) стали?
- Твердость отожженной (мягкой) стали определяют по методу Бринелля
Какой наконечник используют при определении микротвёрдости ?
- Используют пирамидные алмазные наконечники
Какой метод используется при определении твёрдости тонких поверхностных слоёв?
- Пользуются методом Виккерса
Каким методом определяют твёрдость отдельных зёрен?
- Твёрдость отдельных зерен определяют методом микротвердости
Какие нагрузки применяются при определении твёрдости по методу Роквелла?
- В зависимости от шкалы обычно применят нагрузки в 60, 100 и 150 кгс.
Как можно предварительно оценить твёрдость образца?
- Чтобы предварительно оценить твердость образца, нужно воспользоваться напильником. Если напильник скользит по поверхности образца и оставляет маленькие царапины, то образец имеет высокую твердость. А если он легко стачивается напильником, то он имеет относительно низкую твердость.
Как нужно подготовить образец к испытанию твёрдости?
- Поверхность образца должна быть плоской и чистой от загрязнений и окалины. Толщина образца – не менее десятикратной глубины отпечатка.
Какой метод измерения твёрдости является более универсальным: по Бринеллю или по Роквеллу?
- По сравнению с методом Бринелля метод Роквелла является более универсальным, так ка позволяет испытывать металлы и сплавы любой твердости, включая твердые сплавы. По методу Роквелла можно также определять твердости сравнительно тонких образцов (толщиной до 0,4 мм).