Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Определение твердости металлов

31.01.2019


Твердостью материала называется сопротивление, оказываемое материалом при вдавливании в него другого, более твердого тела, Во всех испытаниях на твердость сосредоточенная сила действует на испытуемый материал небольшой площадью наконечника, сделанного из более твердого материала. Испытания материалов на твердость просто выполнимы и не требуют сложного оборудования. Кроме того, между твердостью и другими характеристиками механических свойств существуют довольно постоянные соотношения. В частности, на основании показателей твердости можно с достаточной точностью определять предел прочности материала. Испытания на твердость, за исключением некоторых, относятся к статическим испытаниям.

Испытание стальным шариком (способ Бринеля)


Закаленный стальной шарик под действием силы вдавливают в испытуемый образец, на котором образуется отпечаток в виде лунки (рис. 71).

Площадь F этой шаровой поверхности определяют по формуле
Определение твердости металлов

где D — диаметр шарика, мм;

Cl — диаметр отпечатка, мм. Диаметр шарового сегмента измеряют микроскопом с линейной шкалой. По величине силы и размеру площади определяют твердость по Бринелю

где P — сила, действующая на шарик, кг.

На основании твердости по Бринелю приближенно находят предел прочности при растяжении

где К — переводной коэффициент.

Переводной коэффициент зависит от вида испытуемого материала. Для стали он составляет 0,36, а для серого чугуна 0,1.

Испытание закаленным стальным шариком производится на механическом или гидравлическом прессе. Результаты испытания записывают в следующей последовательности: HB 10/3000/15, где первое число обозначает диаметр шарика, мм; второе — действовавшую во время испытания силу, кг; третье — продолжительность выдержки, сек.

Испытание стальным шариком и эталоном (способ Польди)


Этот способ применяется для определения твердости материала больших и тяжелых предметов, которые не могут быть испытаны на прессе.

В этом случае сила действует на испытуемый образец через эталон, твердость которого по Бринелю известна (рис. 72). В результате удара молотком по бойку, расположенному над эталоном, отпечаток шарика получается не только на образце, но и на эталоне. Так как твердость приблизительно обратно пропорциональна квадратам диаметров, а твердость эталона известна, то

где HBобр — твердость образца по Бринелю, кг/мм2;

HBэт — твердость эталона по Бринелю, кг/мм2;

dэт — диаметр отпечатка на эталоне, мм;

dобр — диаметр отпечатка на образце, мм.

Испытание алмазным конусом и стальным шариком (способ Роквелла)


Этот способ применяется для определения твердости закаленных металлов и других материалов, имеющих большую твердость. Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в испытуемый образец под действием нагрузки. Предварительная нагрузка составляет 10 кг, окончательная 150 кг. По разности глубины проникновения конуса в образец определяют твердость (рис. 73, а). При измерении твердости тонких образцов или поверхностного слоя окончательная нагрузка составляет 60 кг.

Алмазный конус устанавливают на приборе, снабженном индикатором. Перемещение алмазного конуса, связанного со стержнем индикатора, вызывает поворот его стрелки. В зависимости от величины нагрузки измерение ведется по шкале С, А или В. Твердость вычисляется как безразмерная величина

где К — постоянное число, равное 0,2 и обозначающее радиус закругления конуса у вершины;

H— конечная глубина проникновения алмазного конуса;

h — начальная глубина проникновения алмазного конуса;

С — шкала.

Если окончательная сила составляет 60 кг, то измерение ведется по шкале А индикатора и твердость по Роквеллу обозначается HRA.

Для определения способом Роквелла твердости мягких материалов вместо алмазного конуса используют закаленный стальной шарик с действующей на него окончательной силой 100 кг. Измерение ведется по шкале В индикатора (рис. 85, б). В этом случае твердость по Роквеллу обозначается HRB. Величину К принимают равной 0,26.

Испытание стальным конусом (способ Кубасова)


Этот способ определения твердости впервые был предложен русским инженером П. В. Кубасовым. Закаленный стальной конус с углом при вершине 90° при вдавливании образует в испытуемом материале конический отпечаток (рис. 74). Твердость определяется как сила, приходящаяся на единицу площади основания конического отпечатка и равна

где P — сила, действующая на стальной конус, кг;

d — диаметр основания конического отпечатка, мм.

Так как площадь основания конического отпечатка прямо пропорциональна приложенной силе, то вычисленная твердость не зависит от величины силы. Эта твердость дает устойчивое соотношение с пределом прочности при растяжении

прочности при растяжении, кг/мм2.

Испытание алмазной пирамидой (способ Виккерса)


Правильная четырехгранная алмазная пирамида с углом между противоположными гранями 136° под действием силы образует отпечаток на испытуемом материале. Поверхность отпечатка имеет площадь

где d — среднее арифметическое длин обеих диагоналей, мм;

а — угол между противоположными гранями.

Твердость в данном случае определяется по силе, приходящейся на единицу площади поверхности отпечатка:

где P — сила, действующая на пирамиду, кг.

Твердость записывают с указанием действовавшей при испытании силы (например, H50).

Испытание падающим бойком (способ Шора)


При испытании по способу Шора твердость определяется высотой обратного подъема бойка, свободно падающего внутри вертикальной трубки с определенной высоты (рис. 75). Обратный подъем бойка возникает вследствие его удара о поверхность испытуемого материала, от твердости которого зависит высота подъема. Твердость по Шору является условной безразмерной величиной.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: