Методические рекомендации по лабораторной работе по ОП 04 Материаловедение

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ ПО МЕТОДУ БРИНЕЛЛЯ

Цель работы: ознакомление с методикой определения твердости по методу Бринелля, определение механических свойств стали по ее твердости.

Студенту выдаются образцы сталей в отожженном и закаленном состояниях и сплавов цветных металлов. Он изучает устройство прибора, готовит образцы, выбирает нагрузку и наконечники, готовит прибор, проводит испытания, оформляет отчет.

Техники безопасности

1. Все студенты, приступая к лабораторным работам, должны ознакомиться с правилами работы в лаборатории и расписаться в журнале по технике безопасности.

2. Работы проводятся только с разрешения преподавателя.

3. Все электроприборы должны быть заземлены.

4. Студенты обязаны осторожно обращаться с приборами и оборудованием.

5. По окончании работы приборы должны быть отключены от сети.

Твердостью называется свойство материала оказывать сопротивление местной пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Измерение твердости вследствие быстроты и простоты осуществления, а также возможности без разрушения изделия суждения о его свойствах, получило широкое применение для контроля качества металлических изделий.

Существует несколько методов определения твердости.

Определение твердости по Бринеллю HB (ГОСТ 9012-59). Метод основан на том, что в плоскую поверхность металла вдавливается под постоянной нагрузкой P закаленный стальной шарик (рис.3, а).

Рис.3. Схема определения твердости

по Бринеллю (а); Роквеллу (б); Виккерсу (в)

После снятия нагрузки в испытуемом материале образуется отпечаток (лунка). Твердость по Бринеллю, в МПа, определяется по формуле

а _б

где P - нагрузка, H;

D - диаметр шарика, мм;

d - диаметр отпечатка, мм.

HB 

2P _,

Диаметр шарика и нагрузка P выбираются в зависимости от вида испытуемого материала: для стали и чугуна D = 10 мм, Р = 30000 Н (Р = 300D²);

для меди и сплавов D = 10 мм, Р = 10000 Н (Р = 100D²);

для очень мягких сплавов (алюминий, баббиты и др.) D = 10 мм,

Р = 2500 Н (Р = 25D²)

При расчете твердости HB измеряют диаметр лунки d и по нему находят твердость по прилагаемым к прибору таблицам. Метод Бринелля не рекомендуется применять для металлов с твердостью более 450, так как шарик может деформироваться, что исказит результаты измерений.

Методика выполнения работы

1. Провести испытания не менее трех раз на каждом образце.

2. Определить твердость по Бринеллю измерив диаметр лунки, и сравнить с результатами по прилагаемым к прибору таблицам.

3. Определить свойства образцов, используя формулу

σ_в=КHB,

где К – коэффициент, зависящий от материала. Для стали с твердостью 120  450 НВ К ≈ 0,34; для меди, латуни, бронзы отожженных К ≈ 0,55, наклепанных К ≈ 0,40; для алюминия и алюминиевых сплавов с твердостью 20  45 НВ К ≈ 0,35.

1. Внести результаты испытаний в таблицу следующей формы:

Таблица записей результатов испытания

Т аблица 3 Ориентировочный перевод значений твердости, определяемых различными методами

1. Автоматический рычажный пресс для определения твердости.

2. Портативный твердомер ТН 170.

3. Образцы сплавов цветных металлов и сталей в отожженном и закаленном состояниях.

4. Шлифовальная бумага.

1. Краткая характеристика методов определения твердости металлов.

2. Таблица испытаний твердости образцов металлов.

3. Определение механических свойства материалов.

1. Какие методы определения твердости Вам известны?

2. Каковы единицы измерения твердости, определяемой различными способами?

3. По каким формулам определяются числа твердости по различным методам?

4. Как проводится подготовка образца для измерении твердости?

5. Как проводятся испытания твердости на Автоматическом рычажном прессе?

6. Почему измерения твердости по Бринеллю нельзя применять для тонких образцов?

7. Каковы зависимости между твердостью и пределом прочности?