4. Твёрдость материала

Твердость материала определяют при помощи воздействия на поверхность образца или детали наконечника (индентора), изготовленного из малодеформирующегося материала и имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия индентора. Твердость можно измерять вдавливанием издентора, царапанием поверхности, ударом или по отскоку индентора-шарика. Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению; твердость, определенная по отскоку, характеризует упругие свойства; твердость, определенная вдавливанием - сопротивление пластической деформации. В каждом методе свое обозначение числа твердости.

Наиболее широко распространены методы, в которых используется, статическое вдавливание индентора нормально поверхности образца. При вдавливании индентора в поверхностном слое образца под индентором возникает сложное напряженное состояние, близкое к объемному сжатию, которое характеризуется наибольшим коэффициентом жесткости по сравнению с другими видами испытаний. Поэтому возможно получение "пластических" состояний, исключение разрушения и оценка твердости практически любых, в том числе и хрупких металлических материалов. Широкое применение методов объясняется 1) их простотой; 2) высокой производительностью; 3) отсутствием разрушения образца, детали; 4)возможностью оценки свойств отдельных структурных составляющих и тонких слоев; 5) существующей связью между твердостью и важнейшими механическими и технологическими свойствами.

Величина твердости линейно связана с прочностью достаточно пластичных металлов и сплавов. Для конструкционных сталей, например, эмпирически установлено соотношение: , где - твердость материала, - постоянная;

при > 1750 МПа;

при < 1750 МПа;

Подобная количественная зависимость не наблюдается для хрупких материалов, которые при испытании на растяжение (или изгиб, кручение, сжатие) разрушаются без заметной пластической деформации. В ряде случаев, однако, и для таких материалов (например, серых чугунов) наблюдается качественная зависимость между пределом прочности и твердостью; возрастанию твердости обычно соответствует рост предела прочности на сжатие. По значению твердости можно определить и некоторые пластические свойства. Твердость, определенная вдавливанием, характеризует также предел выносливости некоторых металлов, в частности меди, дуралюмина и сталей в отожженном состоянии.

2. Практическая часть

2.1.Задание

Цель работы:

1. Изучить основные методы измерения твёрдости металлов и сплавов, а также особенности их применения.

2. Приобрести практические навыки работы с твердомерами различных систем.

Порядок выполнения работы и содержание отчета:

1. Изучить методику определения твёрдости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу и сделать краткую запись в виде таблицы (см.табл.1).

2. Определить твёрдость образца методами Бринелля и Роквелла. Для получения достоверных средних значений произвести замер твёрдости не менее 3 раз каждым из методов. Результаты определения твёрдости оформить в виде таблицы по прилагаемым образцам (см. табл. 3, 5).

Необходимые материалы и приборы:

1. Маркированные образцы сталей с твердостью не выше 450 .

2. Твердомер Бринелля.

3. Твердомер Роквелла.

4. Микроскоп МПБ-2.

5. Таблица для определения и перевода твёрдости.

ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА ТВЕРДОСТЬ

Таблица 1

Недостатки Достоинства Единицы измере ния Обозначение твердос ти Нагрузки Тип индентора, шкала Характеристика испытуемого материала, область применения Бринелль Роквелл Виккерс