- •Основные свойства металлов и арматуры
- •Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •По курсу «Материаловедение. Технология конструкционных материалов»
- •Для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения
- •Содержание
- •1 Общие сведения о металлах
- •2 Определение свойств металлических материалов
- •3 Лабораторная работа №1 испытание металлов на растяжение
- •1 Теоретическая часть
- •2 Материалы и оборудование
- •3 Методика эксперимента
- •4 Лабораторный журнал
- •5 Расчётная часть
- •6 Заключение
- •4 Лабораторная работа №2 определение твёрдости металлов
- •1 Теоретические основы методики
- •2 Материалы и оборудование
- •3 Методика эксперимента
- •4 Лабораторный журнал
- •5 Расчётная часть
- •6 Заключение
- •5 Лабораторная работа № 3 арматура для железобетонных конструкций
- •1 Теоретическая часть
- •2 Материалы и оборудование
- •3 Методика эксперимента
- •4 Лабораторный журнал
- •5 Заключение. Библиографический список
- •Приложение в
- •Приложение г
- •Приложение д
- •Приложение е Методики определения твёрдости Измерение твердости по Бринеллю
- •Метод Роквелла
- •Метод Виккерса
5 Расчётная часть
6 Заключение
Установленная марка стали (арматуры) - _______________ (приложение В)
|
Предел текучести σТ, МПа |
Предел прочности (временное сопротивление разрыву) в, МПа |
Относительное удлинение δ, % |
Опыт |
|
|
|
ГОСТ |
|
|
|
4 Лабораторная работа №2 определение твёрдости металлов
Цели работы
1 Ознакомление с методами определения твёрдости металлов.
2 Определение твёрдости углеродистой стали по методу Бринелля.
1 Теоретические основы методики
Твёрдость металла - способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхность другого, более твёрдого тела.
Между твёрдостью и прочностью имеется определённая зависимость. Поэтому, определяя твёрдость, можно быстро и без разрушения контролировать качество металла.
Наиболее распространенным способом определения твердости является метод Бринелля, когда в плоскую поверхность методического образца вдавливают при постоянной нагрузке стальной закалённый шарик, оставляющий на поверхности сферический отпечаток. Чем мягче металл, тем больше будет площадь отпечатка.
НВ= (1)
где НВ - твёрдость металла по Бринеллю;
F – нагрузка, Н (кгс);
A - площадь отпечатка, мм2.
Выражая поверхность отпечатка через диаметр шарика и диаметр оттиска путем преобразования, получаем формулу для определения числа твёрдости металла по Бринеллю, когда усилие F выражено в кгс:
НВ= (2)
где НВ - твёрдость металла по Бринеллю;
F – нагрузка, кгс;
D - диаметр шарика, мм;
d - диаметр отпечатка, мм.
Диаметр шарика выбирают в зависимости от твёрдости металла, толщины образца и прилагаемой нагрузки: 2,5; 5 или 10 мм.
Связь между пределом прочности (временное сопротивление) σв стали при растяжении и ее твёрдостью по Бринеллю выражается следующей зависимостью:
в=0,36 НВ (3)
При испытании сталей с числом твёрдости НВ более 450 применяют способ Роквелла (HR). Твердость особо твёрдых металлов или наружных слоев закаленной цементированной или азотированной стали, а также микротвердость испытывают по методу Виккерса (HV) (приложение Б).
2 Материалы и оборудование
Материалы: образцы исследуемых металлов.
Оборудование: прибор ТШ-2Б (твердомер шариковый Бринелля с комплектом шариков, микроскоп отсчетный).
3 Методика эксперимента
Схема прибора и схема испытания представлены на рисунках 5, 6.
Рисунок 5 - Схема твердомера Бринелля
1 – шарик; 2 – исследуемый образец, 3 –подъемный столик, 4 – гири;
5 – разгрузочно-нагрузочное устройство
Рисунок 6 - Схема испытания материала на твердость по Бринеллю
Настраивается прибор (выбирается и устанавливается шарик нужного размера, нагрузка на силовое коромысло, продолжительность выдержки). Исследуемый образец устойчиво устанавливается на рабочую площадку, подводится до соприкосновения поверхности с шариком. Включается прибор и производится испытание. Нагрузка и разгрузка вдавливаемого шарика должны быть плавными. Продолжительность выдержки под нагрузкой:
для чёрных металлов – 10 ... 30 секунд;
для цветных – 10 ... 180 секунд в зависимости от материала (оговорено в паспорте на металл).
При подготовке поверхности испытуемого образца необходимо принимать меры предосторожности против возможного изменения твёрдости образца вследствие нагрева или наклёпа поверхности в результате механической обработки. Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее 10-кратной глубины отпечатка.
При выборе параметров испытания на твердость руководствуются таблицами ГОСТа 9012-59 (приложение Ж). Диаметры отпечатков d должны находиться в пределах 0,2D...0,6D. Измеряются они с помощью отсчётных микроскопов во взаимно-перпендикулярных направлениях с точностью до 0,01 мм.