Определение микротвердости металлов и сплавов на приборе пмт-3 цель работы

Изучить принцип действия и устройство прибора ПМТ-3 для измерения микротвердости материалов.

Получить навыки работы на данном приборе.

1. Теоретическая часть

Испытания на микротвердость проводятся для тонколистового материала (фольги, лент, проволоки), тонких поверхностных слоев, полученных в процес­се химико-термической обработки (цементация, азотирование, нитроцемента­ция, борирование и др.) или механической обработки (резанием, давлением), гальванических покрытий и отдельных структурных составляющих сплавов.

Принцип действия микротвердомера основан на вдавливании алмазной четырехгранной пирамидки с углом при вершине 136° в исследуемый материал под определенной нагрузкой (0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 кгс). Число микротвердости определяется делением нагрузки, приложенной к индентору (Р), на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка (S):

HV = P/S. (1)

Для определения числа микротвердости используется расчетная формула

HV = 1,8544 (P/d²), (кгс/мм²), (2)

где d - среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после сня­тия нагрузки, мм; Р - нагрузка, кгс.

Используя формулу 2, получили таблицы для определения числа твердо­сти при разных значениях нагрузки. Таблица чисел твердости при нагрузке

1. 1 кгс приведена в приложении.

1. Устройство прибора

Общий вид прибора приведен на рис. 1. Основание 1 прибора имеет стой­ку 2, по которой гайкой 3 при ослабленном винте 4 можно перемещать крон­штейн 5 с тубусом 6 микроскопа. Грубое перемещение тубуса 6 осуществляется вращением винта 7 (макроподача), а малое перемещение - вращением винта 8 (микроподача). Тубус имеет наклонную трубку с окуляром 9 и объектив 10. К тубусу прикреплен механизм нагружения 11 с индентором (алмазная пирамид­ка) 12. На основании 1 расположен предметный столик 13, верхнюю часть ко­торого можно перемещать в двух взаимно перпендикулярных направлениях и рукояткой 16 поворачивать вокруг оси приблизительно на 180° от одного упора до другого. На столик 13 устанавливается образец 17.

При испытании один из грузов 18 устанавливается на шток нагружающе­го механизма. Вдавливание индентора в поверхность образца осуществляется при повороте рукоятки 19. Диагональ полученного отпечатка измеряется оку­лярным микрометром 20.

Для освещения поверхности образца используется электрическая лампоч­ка, которая укреплена на тубусе 6.

2. Методика выполнения работы

1. Заранее подготовленный микрошлиф установить и закрепить пласти­лином на предметном столике под объективом.

2. Включить лампочку осветителя и направить свет на поверхность шли­фа.

3. Навести на фокус поверхность шлифа вращением винтов 7 и 8 макро­подачи и микроподачи.

4. Установить на резкость нити окулярного микрометра вращением глаз­ной линзы окуляра 9.

5. Вращением барабана 21 установить двойной штрих (перекрестие ни­тей) окулярного микрометра в центр поля зрения на деление 4 горизонтальной шкалы. Полный оборот барабана (100 малых делений на барабане) соответству­ет перемещению двойного штриха (перекрестия нитей) на одно деление шкалы.

6. Выбрать на образце место для нанесения отпечатка и подвести его пе­ремещением столика винтами 14 и 15 под перекрестие нитей.

7. Окончательно навести на фокус поверхность образца вращением винта 8 микроподачи.

8. Поместить груз весом 0,1 кгс на шток нагружающего механизма.

9. Повернуть рукояткой 16 предметный столик вокруг оси в крайнее левое по­ложение до упора. Поворачивать необходимо осторожно без удара об упор, чтобы не сместить образец.

10. Произвести вдавливание индентора, для чего медленно и равномерно повернуть на себя рукоятку 19.

11. Дать выдержку около 10 с.

12. Снять нагрузку, для чего равномерно повернуть от себя рукоятку 19.

13. Повернуть рукояткой 16 предметный столик вокруг оси в крайнее правое положение до упора. Поворачивать необходимо осторожно, без удара об упор, чтобы не сместить образец.

14. Измерить окулярным микрометром диагональ полученного отпечатка.

1. Измерение длины диагонали отпечатка

1. Нити прибора расположить справа от отпечатка (рис. 2, а)

2. Вращением барабана 21, окулярного микрометра 20 левый угол нитей подвести (справа налево) к правому углу отпечатка (рис. 2, 6) так, чтобы тол­щина нитей оставалась вправо от контура отпечатка.

Рис. 2. Пример измерений длины диагонали отпечатка окулярным

микрометром:

а - подведение нитей (справа налево) к правому углу отпечатка; б - положение нитей у верхнего правого угла отпечатка для первого отсче­та (нити подведены справа);

в - положение нитей у вершины левого угла отпечатка для второго отсчета (нити подведены также справа)

3. Произвести отсчет показаний шкалы и лимба барабана окулярного микрометра: наблюдая в окуляр, определить, между какими цифрами шкалы расположился двойной штрих (перекрестие нитей) (цифра, расположенная сле­ва от двойного штриха, показывает сотни); к этому числу прибавить показания лимба барабана.

Например, двойной штрих находится между цифрами 3 и 4 (рис. 2, б), что соответствует числу 300, а на лимбе барабана число 56; тогда сумма будет: 300 + 56 = 356.

3. Вращением барабана окулярного микрометра правый угол нитей под­вести к левому углу отпечатка (рис. 2, в).

4. Произвести отсчет показаний шкалы и лимба барабана окулярного микрометра; наблюдая в окуляр, определить, между какими цифрами располо­жен двойной штрих (перекрестие нитей); (цифра, расположенная слева от двойного штриха, показывает сотни); к этому числу прибавить показания лим­ба барабана. Например, двойной штрих находится между цифрами 2 и 3 (рису­нок 2.4, в), что соответствует числу 200, а на лимбе барабана число 26; тогда сумма будет 200 + 26 = 226.

5. Из первого числа (356) вычесть второе число (226), полученная раз­ность (356 - 226 = 130) указывает длину диагонали отпечатка; в данном случае длина диагонали отпечатка равна 130 делениям лимба барабана окулярного микрометра.

6. Определить длину диагонали отпечатка в микрометрах; для этого по­лученную длину диагонали отпечатка в делениях (в данном случае 130 деле­ний) умножить на цену одного деления в микронах. Так как цена одного деле­ния лимба барабана окулярного микрометра равна 0,3 мкм, то полученную длину диагонали отпечатка в делениях (в данном случае 130 делений) надо ум­ножить на 0,3 (130 0,3 = Ъ9 мкм).

3. Повернув окуляр микрометр на 90°, определить длину второй диагона­ли отпечатка.

4. Определить среднее значение длины обеих диагоналей отпечатка.

5. По формуле 2 и по таблице (приложение ) найти значения микротвер­дости.

6. Результаты измерений и значение микротвердости занести в таблицу.

Результаты испытании на микротвердость

Первая диагональ

Вторая диагональ

• Сред­

Длина

Число

нее

диагона­

твердости . I

Пер­

Вто­

Раз­

Пер­

Вто­

Раз­

значе­

ли,

расчет­

таблич­

вый

рой

ность

вый

рой

ность

ние

мкм

ное

ное

отсчет

от­ счет

двух отсче­ тов

отсчет

от­ счет

двух отсче­ тов

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Методика проведения работы.

4. Таблица с экспериментальными данными.

5. Выводы.