Методичка по измерению микротвердости материалов
.docxЛабораторная работа №1
Измерение микротвердости материалов
Цель работы:
Исследование механических свойств материалов методом Виккерса.
Теоретическая часть:
Определение микротвердости является важным методом физико-химического анализа, который позволяет контролировать качество очень мелких деталей, фольги, проволоки, поверхностных слоев, покрытий. Главное назначение - оценка твердости отдельных фаз или структурных составляющих сплавов, а также разницы в твердости отдельных участков этих составляющих.
Испытание на микротвердость проводят вдавливанием в испытуемый образец четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 136 °. Микротвердость по Виккерсу (HV) определяется отношением нагрузки Р (кг) к поверхности полученного отпечатка S (мм2):
где Р- нагрузка на пирамиду, кг,
α- угол между противоположными гранями пирамид,
d - среднее арифметическое длины двух диагоналей отпечатка, измеренных после снятия нагрузки, мм.
В Международной системе единиц HV выражается в паскалях (Па) и имеет размерность Н/м2:
1кг/мм2 =107Н/м2=107Па.
При испытании на микротвердость применяют нагрузки от 5 до 200 г.
16
1 — основание прибора;
2 — предметный столик;
3 — гиря из разновеса;
4 — гайка для перемещения кронштейна с брусом;
5 — кронштейн бруса;
6 — барашек микрометрического движения;
7 — колонка;
8 — барашек грубого движения;
9 — винтовой окулярный микрометр;
10 — рукоятка арретира;
11 — объектив;
12 — оправка с алмазным наконечником;
Рис.1.
Прибор ПМТ-3
14 — рукоятка для поворота столика;
15 — ручной прессик;
16 — измерительный барабан
Подготовка прибора к проведению испытания:
-
Установить образец на предметном столике 2 под объективом 11. Столик должен быть повернут в крайнее правое положение до упора.
-
Навести фокус на поверхность образца вращением винтов 8 и 6 макропередачи и микропередачи.
-
Установить на резкость нити окулярного микрометра вращением главной линзы окуляра 9.
-
Вращением измерительного барабана 16 установить двойной штрих (перекрестие нитей) окулярного микрометра в центр поля зрения на деление 4 шкалы. Полный оборот барабана (100 малых делений на барабане) соответствует перемещению двойного штриха на одно деление шкалы.
-
Выбрать на образце место для нанесения отпечатка и подвести его перемещением столика винтами (у основания предметного столика) под перекрестие нитей.
-
Окончательного навести на фокус поверхность образца вращением винта 6.
-
Выбрать груз и поместить его на шток нагружающего механизма 3.
-
Повернуть рукояткой 4 предметный столик вокруг оси в крайнее левое положение до упора. Поворачивать нужно осторожно без удара об упор, чтобы не сместить образец.
-
Произвести вдавливание алмазной пирамидкой, для чего медленно и равномерно, одним пальцем, поворачивать на себя рукоятку 10 арретира в течение 5-7 с. Время выдержки под нагрузкой должно быть постоянным и равняться 10-20 с.
-
Снять нагрузку, для чего равномерно, одним пальцем, поворачивать рукоятку арретира от себя.
-
Повернуть рукояткой 4 предметный столик вокруг оси в крайнее правое положение до упора. Поворачивать нужно плавно без удара, чтобы не сместить образец.
-
Измерить окулярным микрометром диагональ полученного отпечатка.
Измерение диагоналей отпечатка:
Рис.
2. Шкала и перекрестие окулярного
микрометра прибора ПМТ-3
Измерение диагоналей проводят в следующей последовательности:
-
Перекрестие нитей прибора расположить справа от отпечатка.
-
Вращение барабана 16 окулярного микрометра подвести перекрестие нитей (справа налево) к правому углу отпечатка (положение 2).
-
Произвести отсчет показаний шкалы и лимба барабана окулярного микрометра: наблюдая в окуляр, определить, между какими цифрами шкалы расположился двойной штрих над перекрестием нитей (цифра, расположенная слева от двойного штриха, показывает сотни). К этому числу прибавить показания лимба барабана.
Пример: двойной штрих находится между цифрами 3и 4, что соответствует числу 300, а на лимбе барабана число 56, тогда сумма будет 300+56 =356.
-
Вращением барабана окулярного микрометра перекрестие нитей подвести к левому углу отпечатка.
-
Произвести отчет показаний шкалы и лимба.
-
Определить длину диагонали отпечатка как разность между первым и вторым отсчетами.
-
Определить длину диагонали в микронах, умножив полученную длину диагонали отпечатка в делениях на цену одного деления лимба барабана окулярного микрометра, равную 0,3 мкм.
-
Значение микротвердости рассчитывают по приведенной выше формуле или определяют по специальным таблицам, составленным для определённых нагрузок.
-
Данные проводимых измерений и расчетов заносятся в таблицу.
-
После математической обработки значение микротвердости для каждого образца выражается как:
, где
В работе осуществляется не менее 10 измерений для каждого образца!!!
Таблица для отчета
Объект испытания:
Нагрузка, г:
№, п/п |
Первый отчет |
Второй отчет |
Разность отчетов |
Длина диагонали отпечатка, мкм |
Микротвердость, кг/мм2 |
Абсолютная ошибка, Δ= |
HVрас |
HVтаб |
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
Табличное значение HV определяется с использованием специальных таблиц (приложение 1). Таблицы подбираются с учетом приложенной нагрузки.
П р и м е ч а н и я : 1. Таблица взята из книги Хрущова М. М. и Берковича Е.С. Приборы ПМТ-2 и ПМТ-3 для испытания на микротвердость. 2. Таблица составлена для нагрузки 100 г; при других нагрузках число Твердости, полученное по этой таблице, умножают на частное от деления выбранной нагрузки на 100. П р и м е р 1 . Определить Н для нагрузки 200 г при диагонали отпечатка 155 мк. Число твердости для этого отпечатка при нагрузке 100 г равно 7,72. При нагрузке 200 г число твердости будет: