ТДМ - 3
.docxФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» (ОмГУПС (ОмИИТ))
Отчет «Определение твердости стали с помощью
беспроводного программируемого твердомера ТДМ - 3»
по дисциплине «Физико-химические основы»
Выполнила: студентка гр.№14Ж
Чешегоров А.А.
Проверила: преподаватель Брылова Т.Б.
Омск-2015
Краткая теория:
Твёрдость — свойство материала не испытывать пластической деформации вследствие местного контактного воздействия (обычно сводящегося к внедрению в материал более твёрдого тела — индентора).
Метод определения восстановленной твёрдости.
Твёрдость определяется как отношение величины нагрузки к площади поверхности, площади проекции или объёму отпечатка. Различают поверхностную, проекционную и объемную твёрдость:
поверхностная твёрдость — отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка;
проекционная твёрдость — отношение нагрузки к площади проекции отпечатка;
объёмная твёрдость — отношение нагрузки к объёму отпечатка.Метод определения невосстановленной твёрдости.
Твёрдость определяется как отношение силы сопротивления к площади поверхности, площади проекции или объёму внедренной в материал части индентора. Различают поверхностную, проекционную и объемную твёрдость:
поверхностная твёрдость — отношение силы сопротивления к площади поверхности внедренной в материал части индентора;
проекционная твёрдость — отношение силы сопротивления к площади проекции внедренной в материал части индентора;
объёмная твёрдость — отношение силы сопротивления к объёму внедренной в материал части индентора.
Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения):
Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части сферы, а не как площадь круга (твердость по Мейеру)); размерность единиц твердости по Бринеллю МПа (кг-с/мм²). Число твердости по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 записывают без единиц измерения. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H — hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль;
Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 (130) − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B — 130 единиц.
Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба); размерность единиц твёрдости по Виккерсу кг-с/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV;
Цель работы:
Освоение методик измерения твердости в соответствии с требованиями ГОСТа, изучение границ применения этих методов и возможности сопоставления результатов.
Знакомство с устройством и принципом работы беспроводного программируемого твердомера.
Материалы, инструменты, приборы
1. Образцы заготовок деталей из отожженных и закаленных сталей.
2. Беспроводной программируемый твердомер ТДМ – 3
Схема прибора:
Твердомер состоит из электронного блока и подключаемого к
нему преобразователя. Электронный блок выполнен в жестком металлическом корпусе, предохраняющем его от внешних неблагоприятных воздействий. Все оперативные органы управления выведены на лицевую панель прибора.
На боковых панелях расположены разъем для подключения преобразователя, разъем для подключения зарядного устройства и порт USB для соединения с ПЭВМ (рис.1)
Внешний вид твердомера представлен на(рис. 1)
Рис. 1
1 – количество измерений;
2 – номер измерения;
3 – измеренное значение;
4 – тип материала;
5 – название файла;
6 – среднее значение.
В основном режиме работы экран твердомера делится на две части – сигнальную часть и рабочее меню (рис.2)
Рис.2
1 – сигнальная часть; 2 – строка состояния; 3 – курсор; 4 – рабочее меню.
а) – параметр «Шкала твердости»;
б) – параметр «Тип материала»;
в) – параметр «Угол наклона преобразователя»;
г) – параметр «Режим измерений»;
д) – параметр «Память»;
е) – параметр «Режим работы»;
ж) – параметр «Подсветка»;
и) – параметр «Индикатор ресурса аккумуляторной батареи».
В многократном режиме проведения измерений твердости показания твердомера имеют вид, представленный на рис.3
Рис.3
1 – количество измерений;
2 – номер измерения;
3 – измеренное значение;
4 – тип материала;
5 – название файла;
6 – среднее значение.
Процесс работы:
1)Подключить преобразователь к электронному блоку твердомера.
2) Включить твердомер.
3) «Взвести» преобразователь, плавно загрузив индентор с помощью толкателя до защелкивания ударного механизма.
4)Установить преобразователь на поверхность контролируемого
изделия.
5)Плотно прижать его к поверхности и нажать на спусковую кнопку
на преобразователе.
6)Снять показания твёрдости.
|
Образец |
|
Число твердости по шкале НВ |
Число твердости по Бринеллю |
Число твердости по Роквеллу
|
||||
|
|
%С |
1 |
2 |
3 |
|
|
||
|
1 2 3 4 5 6 7
8 9
|
0,28 0,60 0,15 0,40 0,35 0,48 1%С, 1,5% Cr, 1%Mn, 0,85 1%С,
|
241 297 325 221 191 281 667
422 548 |
250 321 382 224 189 270 641
417 527 |
268 265 335 230 178 291 652
391 529 |
253 294 347 225 186 280 653
410 534 |
26 32 38 22 9 28 64
43 54 |
||
Вывод по таблице: твердость зависит от технологии обработки стали. У закаленных легированных сталей твердость больше, чем у отоженых сталей.
Графики зависимости твердости отожженной стали от содержания в ней углерода:
Вывод: на графике видно, что твердость стали зависит от содержания в ней углерода. Чем больше углерода, тем больше твердость стали.
Индивидуальное задание.
Вариант 6
-
Какова взаимосвязь между твердостью, прочностью, пластичностью, износостойкостью и обрабатываемостью резанием?
При повышении твердости, прочность увеличивается, пластичность снижается, износостойкость повышается ,обрабатываемость резанием становится хуже.
-
При вдавливании шарика 10 мм и при нагрузке 3000 кг в сталь получен отпечаток 3,75 мм, а в чугун - 4,20 мм. Сравните твердость и прочность стали и чугуна.
Твердость у стали-263,у чугуна-207.Твердость стали больше чем у чугуна. Прочность стали -94,68, у чугуна-24,84. Сталь прочнее, чугуна.
-
К каким методам контроля: разрушающим или неразрушающим – относится определение твердости по Бринеллю?
Определение твердости по Бринеллю относится к неразрушающим методам контроля, т.к. не происходит разрушение целостности материала. Важно знать, минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка.
-
Как и с какой точностью замеряют диаметр отпечатка?
Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра (0,1 мм). Точность измерения составляет 0,05 мм.
-
Если НВ и прочность пластичных материалов характеризуют сопротивление материала деформированию, то чем объяснить, что эти величины разные?
Прочность-свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.
Твердость-свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела, а также свойство более твердого тела проникать в другие материалы.
Отсюда видно что понятия твердости и прочности различны.