Приборы, материалы, инструмент

Для проведения работы необходимо иметь приборы типа Бринелля и Роквелла, образцы стали и сплавов цветных металлов, лупу для измерения диаметра отпечатка, напильник, шлифовальные шкурки.

Определение твердости по Бринеллю

Твердость металла по Бринеллю определяют вдавливанием в образец закаленного стального шарика (рис. 8) диаметром 10; 5 или 2,5 мм и выражают числом твердости НВ, полученным делением приложенной нагрузки Р  в  Н или кгс (1Н = 0,1 кгс) на площадь поверхности образовавшегося  на  образце  отпечатка  F  в мм² :

НВ = Р/F  Н/мм² (1Н/мм² = 1 МПа  0,1 кгс/мм²), F =  D h,

где  D - диаметр шарика, мм;  h - глубина отпечатка, мм.

Глубину отпечатка h измерить трудно, гораздо проще определить диаметр  d.  Тогда

а число твердости по Бринеллю находится по формуле

(1)

При определении твердости по Бринеллю шариками различных диаметров нагрузку выбирают исходя из соотношения Р = К · D2, где К - постоянная величина, равная 30, 10, 5 или 2,5, которая выбирается в зависимости от испытуемого материала, толщины испытуемого образца (прил. 1). Часто  на  практике  величину твердости по Бринеллю не высчитывают, пользуются  специально составленной

таблицей (прил. 2). Зная нагрузку, диаметры шарика и отпечатка, по этой таблице можно определить число твердости НВ. Между числами твердости по Бринеллю и пределом прочности при растяжении _b  металлов существует приближенная зависимость

_b  к НВ кгс/мм²,

где к  - коэффициент, определяемый опытным путем. Коэффициент  к имеет следующие значения:

Сталь, НВ 175  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Сталь, НВ 175  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Алюминий отожженный    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Дюралюминий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Медь холоднокатанная . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Медь отожженная . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Сплавы меди (бронзы, латуни). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

0,34 0,36 0,40 0,37 0,35 0,48 0,40

Наличие указанных зависимостей позволяет в ряде случаев использовать метод Бринелля для приближенного определения предела  прочности металлов  _b ,  не прибегая к сложным испытаниям на растяжение.

Прибором для определения твердости металлов по Бринеллю является рычажно-механический прибор ТШ-2  (рис. 9).

Порядок выполнения испытаний :

1. В зависимости от материала и толщины образца (прил. 1) определяют диаметр необходимого для испытания шарика, нагрузку и длительность выдержки под нагрузкой. Выбранный шарик закрепляют в штоке 14 (рис. 9), нагрузку устанавливают в виде грузов 4 на подвеске рычажной системы.

2. Подготовленный образец 19 устанавливают на столике 20. При вращении маховика 21 по часовой стрелке образец 19 поджимают к шарику 18 до тех пор, пока ограничитель 17 не остановит его поднятие.

3. Нажатием на кнопку 22 включают электродвигатель 1. К концу установленной длительности приложения нагрузки электродвигатель автоматически выключается. После остановки электродвигателя вращением маховика 21 опускают столик 20 и освобождают образец 19.

4. С помощью специальной лупы измеряют диаметр отпечатка с точностью до 0,05 мм. За расчетный диаметр принимают среднее арифметическое результатов измерения в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

5. Измерив отпечаток, числа твердости НВ вычисляют по формуле (1) или находят по таблице (прил. 2).