Вимірювання твердості металів та сплавів

Рисунок 8 – Прилад для вимірювання твердості за Роквеллом типу ТК-2М: 1 – лектродвигун; 2 - черв'ячний редуктор; 3 – вантажі; 4 - корпуса приладу; 5 – шток; 6 – підвіска; 7 – індикатор; 8 – важіль; 9 – пружина; 10 – наконечник з індентором; 11 - підйомний столик; 12, 13 – пара гвинт-маховик; 14 – механізм підйомного столика; 15

– педаль; 16 - кулачковий блок; 17 – трос

При повороті кулачкового блоку 16 на один оберт шток 5 повертає вантажний важіль 6 у початкове положення, знімаючи з наконечника прикладене навантаження (за рахунок підвіски 6 і пружини 9 на зразок передається навантаження, яке дорівнює відповідно 60 кгс і 10 кгс, навантаження в 100 кгс або 150 кгс передається на зразок за рахунок змінних вантажів 3). Включення привода навантаження здійснюється педаллю 15, а включення электродвигуна - вмикачем, установленим на правій стороні корпуса приладу 4. Фіксування глибини проникнення наконечника в зразок здійснюється індикатором 7, що приводиться в рух важелем 8. Точна

установка індикатора на нуль досягається маховиком 14, що управляє шкалою індикатора 7 через трос 17.

Значення твердості визначають по глибині залишкового втискування при зворотному ході довгого кінця великої стрілки на червоній шкалі В індикатора глибиноміра. Твердость, виміряну кулькою по методу Роквеллу, позначають HRB (R – Роквелл, В – Ball – кулька). Твердість загартованих виробів вимірюють алмазним наконечником з кутом при вершині конуса 120º, при товщині деталі або дифузійного шару 0,4 мм.

Вимірювання проводять при навантаженні 60 кгс. Відлік значень твердості ведуть за чорною шкалою і твердість позначають HRA. При вимірюванні твердості загартованих виробів значної товщини користуються алмазним наконечником при навантаженні 150 кгс – чорна шкала. Твердість позначається HRC. Між значеннями HRA і HRC існує наступна залежність:

HRC = 2HRA – 104;

Визначення твердості за методом Віккерса (ТП)

Визначення твердості проводять втискуванням у випробовуваний матеріал чотиригранної алмазної піраміди з кутом при вершині 136º (рис. 9).

На практиці роблять відбиток на виробі і за допомогою мікроскопа, вмонтованого в прилад, визначають почерзі діагоналі відбитку піраміди, беруть їх числове середнє арифметичне значення і по таблиці, згідно з ГОСТами з врахуванням вживаного навантаження при випробуванні, знаходять значення твердості HV.

По Віккерсу (ТП) можна виміряти твердість деталей товщиною 1,5 діагоналей відбитку; дифузійні шари 0,03 0,05 мм.

Рисунок 9 – Схема вимірювання твердості за Віккерсом

Математично твердість (кгс/мм²) можна розрахувати за формулою:

HV 2dP2 , sin 2 1,854 dP2

де P – навантаження на піраміду у момент випробувань; d – середнє арифметичне довжин обох діагоналей відбитку після зняття навантаження, мм; α

– кут при вершині піраміди

136º.

Навантаження на індентор може змінюватися від 1 до 120 кгс. Для вимірювання твердості зачищають лиску абразивом 40-60 мкм, тобто зразок полірується.

Метод вимірювання мікротвердості

Мікротвердість вимірюють на приладі ПМТ-3 алмазною пірамідою з кутом при вершині 136º. Навантаження може змінюватися від 1 до 200 г. Застосування такого малого навантаження дозволяє виміряти твердість фаз і структурних складових. Діагональ відбитку вимірюють металографічним мікроскопом із збільшенням до 200-300 разів. Для виміру мікротвердості виготовляють мікрошліф. Мікротвердість знаходять по таблицях згідно з ГОСТами залежно від вживаного навантаження і діагоналі відбитку.

Значення твердості (кгс/мм²) можна розрахувати за формулою

H P 1,854 dP2 ,

де P – навантаження, кг; d – середнє арифметичне довжин обох діагоналей відбитку після зняття навантаження.

4. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Робота виконується групами студентів (3-4 чол.) з індивідуальним виміром твердості на пропонованих зразках. Тарування приладу і перевірка правильності свідчень приладів виконується викладачем за еталонами тведості. Конструкція твердомерів вивчається безпосередньо на приладах. Таблиці для визначення і переведення чисел твердості одних одиниць в інших представляються на стаціонарних стендах лабораторії матеріалознавства і в таблиці 2.

Результати роботи студенти захищають індивідуально.

Таблиця 2 - Орієнтовне співвідношення чисел твердості, визначених різними методами

Примітка. *30 D² - навантаження при випробуванні твердості за приладом Бринелля складає 3000 кгс, діаметр кульки D = 10 мм; 10 D² і 2,5 D ² - відповідно навантаження 1000 і 250 кгс, діаметр кульки D = 10 мм.

**Твердість HRB по Роквеллу вимірюється на виробах після відпалювання, які мають твердість по HB ~ 300.

5. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Що таке твердість?

2.Нпзвіть методи вимірювання твердості.

3.Що таке індентор, яким він може бути?

4.Назвіть основні вузли твердоміру Бринелля.

5.За якими умовами вибирають вантаж і діаметр кульки?

6.Як позначається твердість, визначена методом Бринелля?

7.При яких методах вимірювання твердості користуються індентором – сталевою кулькою?

8.Які навантаження застосовуються при вимірюванні твердості за методом Бринелля?

9.Які навантаження застосовуються при вимірюванні твердості за методом Роквелла?

10.Назвіть індентори приладу ТК.

11.Як позначаються числа твердості за Роквеллом і Бринеллем?

12.Назвіть основні вузли твердоміру Роквела

13.Як позначається твердість, визначена методом Роквела?

14. Як встановлюється попереднє й основне навантаження?

15.При яких методах вимірювання твердості використовуються алмазнві піраміди?

16.Який метод вимірювання твердості застосовується при дослідженні фазового і структурного складу сплавів?

17.Як перевести числа твердості HRC в HRA, HB, HV?

18. Які навантаження застосовуються при вимірюванні мікротвердості?

19. Як підготувати зразок для вимірювання мікротвердості?

ЛІТЕРАТУРА

1.Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа: Лабораторные работы и задачи. – М.: Металлургия, 1975.-365 с.

2.Худокормова Р.Н. и др.. Металловедение и термическая обработка материалов. – Минск: Вышейш. шк.., 1976. –

190с.