Лабораторная работа. №1 Определение твердости металлов и сплавов

Цель работы: ознакомиться с приборами измерения твердости и методикой её определения на приборах Бринелля, Роквелла, Виккерса и ПМТ-3.Приобрести навыки измерения твердости сплавов на указанных приборах.

Оборудование: приборы Бринелля, Роквелла, Виккерса, ПМТ-3.

Объект исследования: образцы сталей, чугунов, цветных металлов после различной термической обработки.

Одним из методов испытания механических свойств металлов и сплавов является метод определения их твердости. Под твердостью понимается свойство поверхностного слоя материала оказывать сопротивление упругой и пластической деформации при местных контактных воздействиях.

Известные методы определения твердости значительно отличаются друг от друга по форме применяемого индентора.

Твердость можно измерять сл.способами:

1. Вдавливанием наконечника.

2. Царапанием поверхности.

3. Отскакиванием наконечника – шарика (упругая отдача).

Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению (для большинство материалов путем среза).

Твердость, определенная по отскоку, характеризует упругие свойства металла.

Твердость, определенная вдавливанием в испытываемый металл индентора – наконечника, изготовленного из более твердого материала (закаленная сталь, алмаз, твердый сплав), показывает сопротивление пластической деформации.

Наиболее распространенным является метод вдавливания, при котором твердость определяют по сл.принципу:

1. по величине поверхности отпечатка от вдавливания стального шарика при испытании на просе типа Бринелля;

2. по глубине отпечатка при вдавливании алмазного конуса или стального шарика на приборе типа Роквелла;

3. по величине поверхности отпечатка от вдавливания алмазной пирамиды при испытании на приборах типа Виккерса, ПМТ-3.

Во всех методах испытания на твердость очень важно правильно подготовить поверхностный слой образца. Он должен полно характеризовать тот материал, твердость которого необходимо определить, и т.д.

Определение твердости по Бринеллю.

Методика определения твердости на приборе Бринелля ( рис.1) состоит в том, что в испытываемый образец «А» (рис.2) под определенной нагрузкой P вдавливается стальной закаленный шарик диаметром 2,5; 5; 10 мм.

Число твердости по Бринеллю характеризуется отношением нагрузки, действующей на шарик, к поверхности отпечатка и обозначается HB.

Твердость, выраженная через диаметр шарика Д и диаметр отпечатка характеризуется формулой:

Где, P – нагрузка на шарик, кгс. F – поверхность отпечатка, мм. Д – диаметр вдавливаемого шарика , мм. d– диаметр отпечатка , мм

Значения твердости по Бринеллю обычно дают без указания размерности.

Диаметр отпечатка измеряют специальной лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра (рис. 3).

Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость испытываемого металла. Что бы не прибегать к длительным и сложным вычеслениям твердости по формуле, используются специальные таблицы перевода диаметра отпечатка в числа твердости HB.

Таблица 1

Материал образца	Твердость HB	Величина нагрузки	Д, мм	Нагрузка P, кгс	Выдержка под нагрузкой сек
Стали, чугуны	140-250	P=30Д²	10 5 2,5	3000 750 187,5	10 10 10
Цветные сплавы(медь, латунь, бронза).	35-150	P=10Д²	10 5 2,5	1000 250 62,5	30 30 30
Цветные сплавы(алюминий), подшипниковые сплавы.	8-35	P=2,5Д²	10 5 2,5	250 62,5 15,6	60 60 60

Между числом твердости HB и приделом прочности для различных материалов установлена следующая перинная зависимость: для стали в

ϭв ≈ 0,34…0,35 HB; для медных отожженных сплавов ϭв ≈ 0,55 HB; для алюминиевых сплавов ϭв ≈ 0,35…0,36 HB.