ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЁРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Цели работы

1 Ознакомление с методами определения твёрдости металлов.

2 Определение твёрдости углеродистой стали по методу Бринелля.

Теоретические основы методики

Твёрдость металла - способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхность другого, более твёрдого тела.

Междутвёрдостью 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) σ_в стали при растяжении и ее твёрдостью по Бринеллю выражается следующей зависимостью:

s_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).

Материалы и оборудование

Материалы: образцы исследуемых металлов.

Оборудование: прибор ТШ-2Б (твердомер шариковый Бринелля с комплектом шариков, микроскоп отсчетный).

Методика эксперимента

Схема прибора и схемаиспытания 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.

Лабораторный журнал

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ (HBW), которому предшествует числовое значение твердости из трех значений цифр, и после символа указывают диаметр шарика, значение приложенного усилия (в кгс), продолжительность выдержки (если она отличается от 10 до 15 с).

Примеры обозначения:

250 HВ 5/750 - твердость но Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром 5 мм, при усилии 750 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с;

575 HBW 2,5/187,5/30 - твердость по Бринеллю 575, определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром 2,5 мм, при усилии 187,5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30 с;

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром 10 мм при усилии 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с твердостью по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW: например, 185 HB, 600 HBW.

Расчётная часть

Заключение

Записывается результат определения твердости металла в зависимости от полученных результатов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: