Лабораторная работа Измерение твердости металлов и сплавов

(2 часа лабораторных занятий)

Цель работы: Изучение методики и практическое освоение приемов измерения твердости металлов и сплавов на приборах Бринелля и Роквелла.

Испытание на твердость дает возможность судить о механических свойствах металлов и сплавов. Для некоторых деталей, подвергаемых при изготовлении химико-термической обработке (цементация, азотирование и др.) и закалке, определение твердости является основным методом испытания при оценке качества изделия.

Испытания на твердость благодаря быстроте, простоте, возможности испытывать готовые изделия без их повреждения и разрушения получили широкое распространение.

Измерение твердости образца или детали следует начинать с выбора метода измерения твердости. Для мягких и вязких материалов применяют методы вдавливания, для хрупких материалов – метод царапания. В практике работы инженера-механика чаще всего имеют дело с вязкими материалами, поэтому, в основном, используются методы вдавливания. Существует много приборов, принцип работы которых основан на методике вдавливания (прессы Бринелля, Роквелла, Виккерса, прибор для измерения микротвердости ПМТ-3, переносной прибор Польди).

Как подбирается прибор для использования?

Если материал относительно мягкий (отожженная сталь, цветные металлы и сплавы – медь, алюминий, латунь, свинец, бронза и т. д.) можно проводить испытание методами Бринелля или Роквелла (используя в качестве индентора стальной шарик – HRB).

Величина нагрузки и время ее приложения выбираются в зависимости от свойств и размеров образца испытываемого материала. Условия испытаний выбираются по таблице 8. Результаты измерения твердости образцов различных материалов заносятся в протокол испытаний.

Если твердость материала более 450 по Бринеллю (например, закаленная сталь), то прибором Бринелля пользоваться нельзя, поскольку стальной закаленный шарик будет деформироваться и искажать результаты измерения. Прибором Бринелля нельзя также испытывать детали после химико-термической обработки, поскольку толщина слоя мала и шарик будет его продавливать.

В данном случае можно использовать прибор Роквелла, который позволяет испытывать твердые материалы. Вместо шарика устанавливается алмазный наконечник и в зависимости от нагрузки ведут отсчет по шкалам индикатора С или А. Испытание занимает несколько секунд, не требует никаких измерений, так как величина твердости сразу считывается с соответствующей шкалы индикатора прибора. Значения твердости, замеренные по различным шкалам могут быть переведены в значение твердости по Бринеллю (см. таблица 10 приложения).

При испытании твердости тонких поверхностных слоев детали нагрузка должна быть тем меньше, чем тоньше слой. В этих случаях пользуются прибором Виккерса, минимальная нагрузка на наконечник у которого может быть равной 5 кг.

Если необходимо определить твердость тонких полуфабрикатов (лент, фольги и т. д), гальванических покрытий, поверхностных слоев металла (толщиной в несколько сотых долей милиметра) или твердость отдельных структурных составляющих сплавов, применяют прибор (Виккерса) для определения микротвердости ПМТ-3. Величина нагрузки на наконечнике у этого прибора может изменяться от 0,5 до 200 г.

Пользуясь таблицей 10 приложения, составленной на основе экспериментальных данных, можно сопоставить числа твердости, полученные на различных приборах.

Порядок выполнения работы и составления отчета.

Изучить, пользуясь методическими указаниями, методы определения твердости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу. В отчете дать определение твердости, изобразить схему прибора для определения твердости по Бринеллю, описать методику измерения твердости на приборах Бринелля, Роквелла и Виккерса, указать, отличия в области применения каждого из методов. По результатам измерения твердости трех различных образцов материалов определить их твердость: по формуле, по таблице, перевести в другие единицы твердости по таблице приложения 1 и оформить таблицу 10.

Таблица 10

Результаты измерений твердости образцов

№ образца	Материал образца	D шарика, мм	D отпечатка, мм	HB	HR	HV

 

Рекомендуемая литература

1.  Жадан В. Т. и др. "Технология металлов и других конструкционных материалов". Издательство "Высшая школа". 1970 г.

2.  Кондратьев Е. Т. Технология конструкционных материалов и материаловедение. –М.:, Колос, 1983.

3.  Коршак В. В. Технология пластических масс. М.: Химия, 1991.

4.  Металловедение н технология металлов (ЮЛ. Солнцев, ВА. Веселов, В. П Демянцевич и др. - М.: Металлургия,1988.

5.  Некрасов С. С. Обработка конструкционных материалов резанием. М.:ПО Агропромиздат, 1988.

6.  Некрасов С. С. Практикум по технологии конструкционных материалов и материаловедению. - М.: Колос, 1991.

7.  Сологуб М А. Технологія конструкційних матеріалів. К.: Вища школа, 1993.

8.  Технология металлов и материаловедение (Б. В.Кнорозов, Л. Ф.Усова. А. В.Третьяков и др. - М. : Металлургия 1987.