СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Определение твердости материалов

Нажмите, чтобы узнать подробности

Разработка урока для средне-специальных заведений по материаловедению

Просмотр содержимого документа
«Определение твердости материалов»


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

ГБПОУ«НЕФТЕКУМСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»






МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ


к лабораторной работе «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ»


Для студентов Гр. «Автомеханик».














Нефтекумск

2021




Методическое пособие разработано преподавателем Шевченко И.В

Лабораторная работа: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ


Цель работы: ознакомиться с методиками определения твёрдости материалов. Измерить микротвёрдость образцов, предложенных преподавателем.

  1. Твёрдость как характеристика свойств материала

Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.

Это неразрушающий метод контроля, основной способ оценки качества термической обработки изделия. О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости).

Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость. Схемы испытаний представлены на рис. 1.

Рис. 1. Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу


В результате вдавливания с достаточно большой нагрузкой поверхностные слои материала, находящиеся под наконечником и вбли­зи него, пластически 5

5

деформируются. После снятия нагрузки остается отпечаток. Особенность происходящей при этом деформа­ции заключается в том, что она протекает только в небольшом объеме, окруженном недеформированным материалом. В таких условиях возникают главным образом касательные напряжения, а доля растягивающих напряжений незначительна по сравнению с получаемыми при других видах механических испытаний (на растяжение, изгиб, кручение, сжатие). Поэтому при измерении твердости вдавливанием пластиче­скую деформацию испытывают не только пластичные, но также металлы (например, чугун), которые при обычных механических испытаниях (на растяжение, сжатие, кручение, изгиб) разрушаются практически без пластической деформа­ции.

Таким образом, твердость характеризует сопротивление пласти­ческой деформации и представляет собой механическое свойство ма­териала, отличающееся от других его механических свойств, способом измерения.

Преимущества измерения твердости следующие:

1. Между твердостью пластичных металлов, определяемой спо­собом вдавливания, и другими механическими свойствами (главным образом пределом прочности), существует количественная зависимость. Так, сосредоточенная пла­стическая деформация металлов (при образовании шейки) аналогична деформации, создавае­мой в поверхностных слоях металла при измерении твердости вдавли­ванием наконечника.

Подобная количественная зависимость не наблюдается для хруп­ких материалов, которые при испытаниях на растяжение (или сжа­тие, изгиб, кручение) разрушаются без заметной пластической дефор­мации, а при измерении твердости получают пластическую деформа­цию. Однако в ряде случаев и для этих металлов (например, серых чугунов) наблюдается качественная зависимость между пределом прочности и твердостью; возрастанию твердости обычно соответствует увеличение предела прочности на сжатие.

6

По значениям твердости можно определять также и некоторые пластические свойства металлов. Твердость, определенная вдавливанием, характеризует также предел выносливости некоторых металлов, в частности меди, дуралюмина и сталей в отожженном состоянии.

2. Измерение твердости по технике выполнения значительно проще, чем определение прочности, пластичности и вязкости. Испытания твердости не требуют изготовления специальных образцов и выполняются непосредственно на проверяемых деталях после за­чистки на поверхности ровной горизонтальной площадки, а иногда даже и без такой подготовки.

Измерения твердости выполняются быстро.

3. Измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения проверяемой детали, и после измерения её можно использовать по своему назначению, в то время как для определения прочности, пластичности и вязкости необходимо изготовление специальных об­разцов.

4. Твердость можно измерять на деталях небольшой толщины, а также в очень тонких слоях, не превышающих (для некоторых спо­собов измерения твердости) десятых долей миллиметра, или в микро­объемах металла; в последнем случае измерения проводят способом микротвердости. Поэтому многие способы измерения твердости пригодны для оценки различных по структуре и свойствам слоев металла, например поверхностного слоя цементованной, азотирован­ной или закаленной стали, имеющей разную твердость по сечению детали. Методом определения микротвердости можно также измерять твердость отдельных составляющих в сплавах.

Следует различать два способа определения твердости вдавлива­нием: измерение макротвёрдости и измерение микротвер­дости.

Измерение макротвердости отличается тем, что в испытуемый материал вдавливается тело, прони­кающее на сравнительно большую глубину, ависящую от величины прилагаемой нагрузки и свойств металла. Кроме того, во многих


7

испытаниях вдавливается тело значительных размеров, например стальной шарик диаметром 10 мм, в результате чего в де­формируемом объёме оказываются представленными все фазы и струк­турные составляющие сплава. Измеренная твердость в этом случае характеризует твердость всего испытуемого материала.

Выбор формы, размеров наконечника и величины нагрузки зави­сит от целей испытания, структуры, ожидаемых свойств, состояния поверхности и размеров испытуемого образца. Если металл имеет гетерогенную структуру с крупными выделе­ниями отдельных структурных составляющих, различных по свой­ствам (например, серый чугун, цветные подшипниковые сплавы), то для испытания твердости следует выбирать шарик большого диа­метра. Если же металл имеет сравнительно мелкую и однородную структуру, то малые по объёму участки испытуемого металла могут быть достаточно характерными для оценки его твёрдости. В этих случаях испытания можно про­водить вдавливанием тела меньшего размера, например алмазного конуса или пирамиды, и на меньшую глубину, и, следовательно, при небольшой нагрузке.

При испытании металлов с высокой твердостью, например зака­ленной или низкоотпущенной стали, приведенное условие является даже обязательным, поскольку вдавливание стального шарика или алмаза с большой нагрузкой может вызвать деформацию шарика или скалывание алмаза.

Однако значительное снижение нагрузки нежелательно, так как это приведет к резкому уменьшению деформируемого объёма и может дать значения, не характерные для основной массы металла. Поэтому величины нагрузок и размеры получаемых в материалах отпечатков не должны быть меньше некоторых определенных пределов.

Измерение микротвёрдости имеет целью определить твёрдость отдельных зерен, фаз и структурных составляющих сплава (а не «усредненную» твёрдость, как при измерении макротвёрдости). В данном случае объём, деформируемый вдавливанием, должен быть меньше объёма (площади) измеряемого зерна.

8

Поэтому прилагаемая нагрузка выбирается небольшой. Кроме того, микротвёрдость изме­ряют для характеристики свойств очень малых по размерам деталей.

Значительное влияние на результаты испытаний твёрдости оказы­вает состояние поверхности измеряемого материала. Если поверх­ность неровная — криволинейная или с выступами, то отдельные уча­стки в различной степени участвуют в сопротивлении вдавливанию и деформации, что приводит к ошибкам в измерении. Чем меньше нагрузка для вдавливания, тем более тщательно должна быть подго­товлена поверхность. Она должна представлять шлифованную гори­зонтальную площадку, а для измерения микротвердости — полиро­ванную.

Измеряемая поверхность должна быть установлена горизон­тально, т. е. перпендикулярно действию вдавливаемого тела. Проти­воположная сторона образца также должна быть зачищена, и не иметь окалины, так как последняя при нагружении образца сминается, что искажает результаты измерения.

Для приблизительнойердости удобно пользоваться шкалой Мооса – набором из 10 минералов, расположенных по возрастанию твердости:

Тальк –1 Полевой шпат -6

Гипс –2 Кварц –7

Кальцит –3 Топаз –8

Флюорит – 4 Корунд –9

Апатит -5 Алмаз -10


2. Метод измерения твёрдости вдавливанием шарика (твердость по Бринеллю)

Этот способ универсальный и используется для определения твердости практически всех материалов.


9

В материал вдавливается стальной шарик, и значения твердости определяют по величине поверхности отпечатка, оставляемого шари­ком. Шарик вдавливают с помощью пресса.







Рис.2. Схема прибора для получе­ния твердости вдавливанием шарика (измерение по Бринеллю): 1 - столик для центровки образца; 2 — маховик; 3 — грузы; 4 — шарик; 5 — электродвигатель.

Испытуемый образец устанавливают на столике 1 в ниж­ней части неподвижной станины пресса (рис. 2), зашлифованной поверхностью кверху. Поворотом вручную маховика 2 по часовой стрелке столик поднимают так, чтобы шарик мог вдавиться в испытуемую поверхность. В прессах с электродвигателем вращают маховик 2 до упора и нажатием кнопки включают двигатель 5. Последний перемещает коромысло и постепенно вдавливает шарик под действием нагрузки, сообщаемой привешенным к коро­мыслу грузом. Эта нагрузка дейст­вует в течение определенного вре­мени, обычно 10—60 с, в зависимо­сти от твердости измеряемого мате­риала, после чего вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, соответственно перемещает коромысло и снимает нагрузку. По­сле автоматического выключения двигателя, поворачивая маховик 2 против часовой стрелки, опускают столик прибора и затем снимают об­разец.

В образце остается отпечаток со сферической поверхностью (лун­ка). Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Диаметр отпечатка змеряют с точностью до 0,05 мм (при вдавливании шарика диаметром 10 и 5 (мм) в двух

10

взаимно пер­пендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин.



Число твердости по Бринеллю НВ вычисляют по уравнению:

где Р — нагрузка на шарик, кг·с (1кг·с – 0,1 Мпа); D — диаметр вдавливаемого шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм. Получаемое число твердости при прочих равных условиях тем выше, чем меньше диаметр отпечатка.

Однако получение постоянной и одинаковой зависимости между Р и d, необходимое для точного определения твердости, достигается только при соблюдении определенных условий. При вдавливании шарика на разную глубину, т. е. с разной нагрузкой для одного и того же мате­риала, не соблюдается закон подобия между получаемыми диамет­рами отпечатка. Наибольшие отклонения наблюдаются, если шарик вдавливается с малой нагрузкой и оставляет отпечаток небольшого диаметра или вдавливается с очень большой нагрузкой и оставляет отпечаток с диаметром близким к диа­метру шарика. Поэтому твердость материалов измеряют при постоянном соотно­шении между величиной нагрузки Р и квадратом диаметра шарика D2. Это соотношение должно быть различным для материалов разной твер­дости.

В процессе вдавливания наряду с пластической деформацией измеряемого материала происходит также упругая деформация вдавли­ваемого шарика. Величина этой деформации, искажающей результаты определения, возрастает при измерении твердых материалов. По­этому испытания вдавливанием шарика ограничивают измерением металлов небольшой и средней твердости (для стали с твердостью не более НВ = 450).


11

Известное влияние оказывает также длительность выдержки металла под нагрузкой. Легкоплавкие металлы (свинец, цинк, баб­биты), имеющие низкую температуру рекристаллизации, испытывают пластическую деформацию не только в момент вдавливания, но и в течение некоторого времени после приложения нагрузки. С увели­чением выдержки под нагрузкой пластическая деформация этих металлов практически стабилизируется.

Для металлов с высокими температурами плавления влияние продолжительности выдержки под нагрузкой незначительно, что позво­ляет применять более короткие выдержки (10 — 30 с).

При измерении твердости шариком определенного диаметра и с установленными нагрузками на практике пользуются заранее составленными таблицами, указывающими число НВ в зависимости от диа­метра отпечатка и соотношения между нагрузкой Р и поверхностью отпечатка F. При указании твердости НВ иногда отмечают принятые нагрузку и диаметр шарика.

Между пределом прочности и числом твердости НВ различных ме­таллов существует следующая зависимость:

Сталь с твердостью НВ:

120—175 b  0,34 HВ

175—450 b  0,35 HВ

Медь, латунь, бронза:

отожженная b  0,55 HВ

наклепанная b  0,40 HВ

Алюминий и алюминиевые сплавы с твер­достью НВ:

20 - 45 b  (0,33 - 0,36) НВ

Дуралюмин:

отожженный b  0,36 HВ

после закалки и старения b  0,35 HВ



12

Таблица 1.

Нормы ГОСТ для испытания по Бринеллю

Тип металлов

Твердость НВ

Толщина образца, мм

Соотношение между Р и квадратом D

квадратом диаметра квадратом диаметра шарика D2

Диаметр шарика D, мм

Нагрузка Р, кгс

Выдержка под нагрузкой с

с

Черные

140-

450

6—3

4—2

2

Р = 30D2

10

5

2,5

3000 750 187,5

10

10

10

Черные

6

6 - 3

3

Р= 10D2

10

5

2,5

3000 250 62,5

10

10

10

Цветные

130

6 - 3

4 - 2

2

Р = 30D2

10

5

2,5

3000 750 187,5

30

30

30

Цветные

35 - 130

9 - 3

6 - 3

2 - 3

Р= 10D2

10

5

2,5

1000 250 62,5

30

30

30

Цветные

8 - 35 8 - 35 8 - 35

6

6 - 3

Р = 2,5D2

10

5

2,5

250 62,5 15,6

60

60

60

Измерение твердости вдавливанием стального шарика не является универсальным способом. Этот способ не позволяет:

а) испытывать материалы с твердостью более НВ 450;

б) измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщиной менее 1—2 мм), так как стальной шарик продавливает этот слой и проникает на большую глубину. Толщина измеряемого слоя (или образца) должна быть не менее 10-кратной глубины отпечатка.





13


  1. Метод измерения твёрдости вдавливанием конуса или шарика (твердость по Роквеллу)


Принципиальное отличие данного способа от рассмотренного выше измерения по Бринеллю состоит в том, что твердость определяют по глубине отпечатка, получаемого при вдавливании алмазного конуса или стального шарика, а не по площади отпечатка.

Этот метод имеет то преимущество перед измерениями по Бринеллю, что позволяет изменять нагрузку в широких пределах, без изменения значений твердости, так как при вдавливании конуса сохраняется закон подобия, а условия деформации под вершиной конуса с увеличением давления не изменяются.

Твердость измеряют на приборе (рис. 3), в нижней части не­подвижной станины которого установлен столик 1. В верхней части станины укреплены индикатор 4, масляный регулятор 5 и шток 6, в котором устанавливается наконечник с алмазным конусом, име­ющим угол в вершине 120, или со стальным шариком диаметром 1,59 мм. Индикатор 4 представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки — большая (указатель твердости), вращающаяся по шкале, и малень­кая для контроля величины предварительного нагружения, сооб­щаемого вращением маховика 2.








14


Рис.3. Схема прибора для измерении твердости вдавливанием алмазного ко­нуса или стального шарика (измерение по Роквеллу):

1 — столик для установки образца; 2 —- маховик; 3 — груз; 4 — шкала-индикатор; 5—масляный регуля­тор; 6 — шток с алмазным конусом (ша­риком); 7 — рукоятка.

Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка (10 кт·с) для плотного соприкосновения наконечника с образцом. Затем прикладывается основная нагрузка Р1. В течение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р. После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой .

Прибор измеряет глубину отпечатка алмазного конуса (сталь­ного шарика) или, точнее, разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной нагрузки и от вдавливания под предварительной нагрузкой. Числа твердости по Рок­веллу возрастают с увеличением твердости материала, что позволяет сравнить числа Роквелла с числами Бринелля. Однако числа твердости по Роквеллу можно пересчитать на числа твердости по Бринеллю с помощью специальных диаграмм и таблицы, построенных на основании многочисленных экспериментальных работ. Зависи­мость между этими числами не имеет линейного характера.

15

Измерение твердости по Роквеллу требует меньше времени (30—60 с), чем по Бринеллю, причем результат измерения виден на шкале (он указан стрелкой). Кроме того, измерение твердости по Роквеллу оставляет меньший отпечаток на поверхности детали.

Твердость очень тонких слоев металла (толщиной менее 0,3 мм) с указанными нагрузками 60 и 150 кт·с измерять нельзя, так как алмазный конус проникает на глубину, превышающую толщину этих слоев, и указывает, следовательно, твердость нижележащих об­ластей. Вместе с тем с увеличением твердости измеряемого мате­риала глубина отпечатка уменьшается, вследствие чего понижается точность измерения (особенно для металлов с твердостью более HRC 60).


4. Метод измерения твёрдости вдавливанием алмазной пирамиды

(твердость по Виккерсу)


По этому способу в металл вдавливается четырехгранная алмаз­ная пирамида с углом в вершине 136° и твердость характеризует площадь получаемого отпечатка. При вдавливании пирамиды соотношение между диагоналями получающегося отпечатка при изменении нагрузки остается по­стоянным, что позволяет в широких пределах в зависимости от целей исследования увеличивать или уменьшать нагрузку.

Испытания проводят на приборе (рис. 4), имеющем неподвиж­ную станину, в нижней части которой установлен столик 1, переме­щающийся по вертикали вращением маховика 2. Образец устанавли­вают на столике испытуемой поверхностью (перпендикулярной дей­ствующей силе) кверху и затем поднимают столик почти до соприкос­новения образца с алмазной пирамидой, закрепленной в шпинделе 3. Нажатием педали пускового рычага 4 приводят в действие нагру­жающий механизм, который через рычаг передает давление грузов 5, предварительно поднятых на алмазную пирамиду. После

16

этого опу­скают столик прибора и подводят микроскоп, установленный на штанге, прикрепленной к станине. С помощью микроскопа опреде­ляют длину диагонали полученного отпечатка.


Рис. 4. Схема прибора для измерения твердости вдавливанием алмазной пирамиды (измерение по Виккерсу): 1- столик для установки образца; 2- маховик; 3 — шток с алмазной пирамидой; 4 - педаль пускового рычага; 5 - подвеска с призмой; 6 – микроскоп.

В качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида.с углом при вершине 136o.





Рис. 5. Схема измерения отпечатка, получен­ного вдавливанием алмазной пирамиды (измере­ние по Виккерсу)


17

Поверхность образцов для определения твердости пирамидой должна быть тщательно отшлифована бумагой с мелким зерном или даже отполирована. Толщина испытуемого образца должна быть не меньше чем 1,5 диагонали отпечатка.

Твердость по Виккерсу HV, так же как и по Бринеллю, опреде­ляется как усилие, приходящееся на единицу поверхности отпечатка:

где Р — нагрузка на пирамиду, кгс;  — угол между противоположными гранями пирамиды (136°); d — среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, мм.

Числа твердости по Виккерсу и по Бринеллю имеют одинаковую размерность и для материалов твердостью до НВ 450 практически совпадают. Вместе с тем измерения пирамидой дают более точные значения для металлов с высокой твердостью, чем измерения шари­ком или конусом. Алмазная пирамида имеет большой угол в вершине (136°) и диагональ её отпечатка примерно в семь раз больше глубины отпечатка, что повышает точность измерения отпечатка даже при проникновении пирамиды на небольшую глубину и делает этот способ особенно пригодным для определения твердости тонких или твердых сплавов.

При испытании твердых и хрупких слоев (азотированного, цианированного) около углов отпечатка иногда образуются трещины (отколы), по виду которых можно судить о хрупкости измеряемого слоя.


5. Метод измерения микротвёрдости

Для изучения свойств и превращений в сплавах необходимо не только знать «усредненную» твердость, представляющую твердость в результате суммарного влияния присутствующих в сплаве фаз и структурных

18

составляющих, но и определять твердость отдельных фаз и структур сплава. Микротвердость определяют вдавливанием алмазной пирамидки.

Прибор типа ПМТ-3 (рис. 6) имеет штатив 1 вертикального микроскопа с ту­бусом, перемещающимся вверх и вниз с помощью макрометрического и микрометрического винтов.

Прибор снабжен двумя объективами для просмотра микрошлифа при увеличениях в 478 и 135 раз. Окуляр увеличивает в 15 раз.












Рис. 6. Схема прибора ПМТ-3 для измерения микротвердости: 1 — микроскоп; 2 — макрометрический винт; 3 — микрометрический винт; 4 - окулярный микрометр; 5 — шток с алмазной пирамидой; 6 — опакиллюминатор; 7 — объектив; 8 — стол для установки микрошлифа; 9 — ручка стола; 10 — винт стола; 11 — регулировочные винты; 12 - грузы; 13 — ручка нагружения.


Окулярный микрометр имеет неподвижную сетку, остаточ­ный микрометрический бара­банчик и каретку с подвиж­ной сеткой. На неподвижной сетке длиной 5 мм нанесены штрихи с цифрами и уголь­ник с прямым углом,


19

вершина которого совпадает с цифрой 0. На подвижной сетке на­несен угольник с прямым уг­лом и две риски.

Алмазная пирамидка имеет угол между гранями при вер­шине 136°, т. е. такой же, как и в пирамиде для изме­рения по Виккерсу (что об­легчает пересчет на числа Виккерса). Нагрузка для вдавливания пирамиды со­здается грузами 12, устанав­ливаемыми на шток 5. В при­боре применяют грузы от 1 до 200 г в зависимости от осо­бенностей изучаемой струк­туры и задач исследования. Установленный микрошлиф просматривают через окуляр.

С по­мощью двух винтов столик перемещается в двух перпендикулярных направлениях, что позволяет перемещать микрошлиф и выбрать на нем участок, в котором необходимо измерить твердость. Этот участок следует разместить в середине поля зрения микроскопа — точно в вершине угла неподвижной сетки. Затем устанавливают грузы, поворачивают с помощью ручки столик 9 на 180° (от одного упора до другого) для подведения выбранного участка образца под алмазную пирамиду. После этого медленным (в течение 10—15 с) поворотом ручки 13 приблизительно на 180° опускают шток с алмазной пирами­дой так, чтобы алмаз коснулся образца. В этом положении выдержи­вают образец под нагрузкой 5 - 10 с, после чего, поворачивая ручку 13 в исходное положение, подни­мают шток с алмазом. Затем по­ворачивают столик 8 на 180° и возвращают образец в исходное положение под объектив микро­скопа для измерения диагонали отпечатка. Если при­бор правильно центрирован, то изображение отпечатка ока­жется в поле зрения микро­скопа или будет близко к вер­шине угла неподвижной сетки. Точность совмещения места, наме­ченного для испытания, с местом фактического вдавливания пи­рамиды составляет в этом приборе 3 мкм. Затем вращением вин­тов 11 подводят отпечаток к угольнику неподвижной сетки таким образом, чтобы вершина угольника совпала с левым углом отпечатка, а пунктирные линии угольника совпали с гранями левой части от­печатка. После этого вращением микрометрического барабана оку­ляра подводят вершину

20

угольника подвижной сетки к противополож­ному углу отпечатка; тогда пунктирные линии угольника подвижной сетки совместятся с гранями правой части отпечатка. При таком положении сеток деления микрометрического барабанчика указывают длину диагонали отпечатка. Поворачивая окуляр на 90°, определяют также длину второй диагонали и вычисляют среднюю длину диа­гонали. Полученную среднюю длину переводят по таблице на число твердости. Указанные измерения полученного отпечатка производят не менее двух-трех раз. Числа твердости в таблице вычислены по формуле:

HV = 1,854Р/d2 кт·с/мм2

и представляют числа твердости по Виккерсу.

Для получения более точного результата измеряют твердость изучаемого участка микрошлифа, например одного зерна, два-три раза. Для этого необходимо, чтобы на площади одного и того же зерна разместились, по крайней мере, два отпечатка. Исходя из этого условия, экспериментально подбирают величину нагрузки для исследования. Необходимо, однако, учесть, что при очень малых нагрузках (меньше 20 кгс) могут получиться недостаточно точные результаты.Прибор позволяет фотографировать микроструктуру сплава с по­лученными отпечатками.










Рис. 7. Литая быстрорежущая сталь после закалки (видны отпечатки алма­зной пирамиды)

21

Измерения микротвердости широко применяют для изучения структуры и свойств сплавов. На рис. 7 показана микроструктура литой быстрорежущей стали после закалки. Сталь состоит из крупных зерен неоднородного строения, причем каждое зерно имеет три концентрических слоя: сердце­вина зерна имеет твердость HV 320— 350 (HRC 35), промежуточный слой HV 700—725 (HRC 58) и наружный слой HV 940—1000 (HRC 65—67).


6. Порядок выполнения работы

Для выполнения работ необходимо ознакомиться с теоретическим материалом. Лабораторные работы по измерению твердости включают выпол­нение двух заданий.

Первое задание предусматривает приобретение навыков измере­ния твердости. Каждый студент должен измерить с помощью прибора ПМТ-3 микротвёрдость нескольких образцов: стали, чугуна, цветных металлов и плёнок (по указанию и под руководством лаборанта).

Второе задание: подвергают один из образцов термической (закалке, отпуску, нормализации, отжигу) или химико-термической обработке, каждый раз измеряя микротвёрдость его поверхности.

Литература

1. Материаловедение: учебник для вузов// Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. 3-е издание – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.- 648 с.

  1. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. М.: Металлургия, 1975.- 447 с.


Содержание


1.Твердость как характеристика свойств материала………………. 4

2.Метод измерения твёрдости вдавливанием шарика (твердость по Бринеллю)………………………………………………………….8

3. Метод измерения твёрдости вдавливанием конуса или шарика (твердость по Роквеллу)……………………………………………12

4. Метод измерения твёрдости вдавливанием алмазной пирамиды

(твердость по Виккерсу)…………………………………………..15

5. Метод измерения микротвёрдости…………………………………17

6. Порядок выполнения работы………………………………………..18

Литература………………………………………………………….. .21








Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!