48. Твёрдость металлов и сплавов. Способы определения твёрдости.

Твердость материала - сопротивление проникновению в поверхность стандартного тела - наконечника (индентора). Например, шарика, конуса, не деформирующихся при испытании.

Прямые испытания на твердость состоят в том, что в образец вдавливают специальный твердый наконечник (из закаленной стали, алмаза или сплава) различной формы (шарик, конус, пирамида). После снятия нагрузки остается отпечаток, величина которого характеризует твердость образца. При косвенных методах оцениваются свойства металла, пропорциональные его твердости. Общим для всех методов является создание местных контактных напряжений при воздействии стандартного наконечника на испытуемую поверхность. Твердость по Бринеллю определяют статическим вдавливанием в испытуемую поверхность под нагрузкой (Р) стального закаленного шарика диаметром (D). Число твердости НВ определяют отношением нагрузки P к сферической поверхности отпечатка - лунки (шарового сегмента) F диаметром d no формуле.

По методу Роквелла твердость определяют вдавливанием в изделие стального шарика диаметром 1,59 мм при твердости определяемого металла не более 2200 МПа (нагрузка 1000 Н) или алмазного конуса с углом 120" при испытании более твердых материалов (нагрузка 1500 Н) и при испытании сверхтвердых сплавов (нагрузка 6000 Н). Вдавливание в образец шарика или конуса на приборе происходит под действием двух нагрузок: предварительной Ро, равной всегда 100 Н, и основной Pi при вдавливании шарика силой 900 Н (шкала В), силой 1400 Н (шкала С) и 5000 Н (шкала А). Общая нагрузка Р равна сумме этих нагрузок: P = Po + Pi. В зависимости от того, применяются стальной шарик или алмазный конус, а также от нагрузок, при которых проводят испытание (то есть по какой шкале-В, С или А), число твердости обозначают HRB, HRC, HRA. Определение твердости проводят на приборе Роквелла. По показаниям большой стрелки циферблата определяют твердость, которая является условной величиной, характеризующей разность глубин отпечатков. Для перевода параметров твердости по Роквеллу в параметры твердости по Бринеллю пользуются переводной таблицей. Преимуществом способа Роквелла является быстрота измерения. Метод испытания вдавливанием алмазной пирамиды (метод Виккерса) используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость. При испытании в металл вдавливают четырехгранную пирамиду (с углом при вершине а = 136" ) под нагрузкой от 50 Н до 1000Н. Диагональ отпечатка измеряют с помощью микроскопа, укрепленного на приборе, и по полученным показаниям определяют число твердости, обозначаемое IIV, как удельное давление на единицу поверхности отпечатка:

где Р - нагрузка на пирамиду,Н; d - среднее арифметическое двух диагональных отпечатков, замеренных после снятия нагрузки, мм. Преимущество метода Виккерса - возможность измерения твердости мягких, а также особо твердых материалов.