14664

СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ

Лабораторная работа

Физика

СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ Руководство к лабораторным работам и КНИР для студентов специальностей 110500 Металловедение и термическая обработка металлов; 070900 Физика металлов; 071000 Материаловедение и технология новых материалов направления 551600 ...

Русский

2013-06-09

247.75 KB

17 чел.

СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ

Руководство к лабораторным работам и КНИР для

студентов специальностей 110500  Металловедение

и термическая обработка металлов; 070900  Физика

металлов; 071000  Материаловедение и  технология

новых материалов, направления 551600  

Материаловедение и  технология

новых материалов

Составитель И.К. Денисова

Научный редактор проф., д-р техн. наук А.А. Попов

СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ: Методическая разработка к лабораторным, практическим и курсовым работам / И.К. Денисова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ  УПИ, 2003, 10 с.

Предназначена для студентов, проходящих лабораторный практикум, при выполнении студенческих научно-исследовательских работ, связанных с термической обработкой стали..

 

Библиогр.: 2 назв. 4 табл. 2 Рис.

Подготовлено кафедрой «Термообработки и физики металлов».

                                                                   

                                                 © ГОУ  ВПО «Уральский государственный

                                                   технический университет – УПИ», 2003

   


ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА

Определение  микротвердости  имеет  широкое  распространение  и  в

заводских лабораториях, и в практике научных исследований.  Это объясняется отсутствием  повреждаемости  поверхности  и  локальностью измеряемого отпечатка.  Последнее  позволяет  производить очень важные  для  металловеда  измерения  твердости структурных составляющих, оценивать твердость в объеме зерна и в  приграничных зонах, идентифицировать фазы с одинаковой травимостью. Широкое распространение  имеют  измерения микротвердости при исследовании различных тонких поверхностных слоев,  получаемых в результате диффузионного поверхностного насыщения при химико-термической обработке.  Кроме того,  по  измерениям  микротвердости оценивается  поверхностная  прочность  сплавов  при  таких  воздействиях, как изнашивание,  окисление, эррозия различных типов, кавитация, коррозия и т. п.

Микротвердость может быть измерена  не  только  на  металлических материалах.  Действующий  в  настоящее время ГОСТ 9450-76 (или ГОСТ СтСЭВ 1195-78) устанавливает метод  измерения  микротвердости на металлах,  сплавах, минералах, стеклах, пластмассах, полупроводниках, керамике.  Измерения производятся на  изделиях, образцах, тонких листах,  фольге,  пленках путем вдавливания алмазных наконечников и последующего измерения размеров  отпечатка (метод восстановленного  отпечатка) или одновременного измерения глубины отпечатка (метод невосстановленного отпечатка).

Наконечником может быть:

  1.  четырехгранная пирамида с квадратным основанием;
  2.  трехгранная пирамида с основанием в виде равноосного треугольника
  3.  четырехгранная пирамида с ромбическим основанием;
  4.  бицилиндрический алмаз.

Микротвердость обозначается соответственно:

 HV, , , НǾ  или  НVh, , , HǾh.

Во всех  случаях число микротвердости есть частное производное от деления приложенной к  алмазному  наконечнику  нормальной нагрузки в  Ньютонах  (0,1  кгс) на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка в мм2.

В записях значений микротвердости допускается указывать значения нагрузки.

Например:

HV0,490 = 2200  микротвердость определена при испытании четырехгранной пирамидой при нагрузке 0,490 Н по методу восстановленного отпечатка

ОПИСАНИЕ ПРИБОРА ПМТ-3

   

Общий вид прибора приведен на рис. 1. Прибор имеет массивное основание (1), на котором установлена стойка (4) и предметный столик (18). Вращением гайки (5) по ленточной резьбе  стойки можно поднимать и опускать кронштейн (6) с микроскопом (13) с окулярным микрометром  (12)  и  измерительным барабаном (15), объективом (16), осветителем и механизмом нагружения (9, 10, 11).

Для предварительной  настройки  микроскопа  на  фокус служит винт (8), а для точной установки  микровинт (7).

Предметному столику (18) можно сообщить два независимых перемещения:

  1.  координатное,  осуществляемое  вращением микровинтов (2) и (3) с ценой деления 0,01 мм  для выбора места нанесения отпечатка на поверхность образца (17),  подставленную под  объектив микроскопа;
  2.  полукруговое   при попеременном подводе выбранного места  поверхности то к вершине алмазного наконечника, то под микроскоп.

Механизм нагружения прибора имеет стержень с алмазным  наконечником (11).  На стержень накладываются гири в виде шайб с радиальным вырезом.

При повороте столика из положения, когда поверхность образца находится под алмазным наконечником,  в направлении  по  часовой стрелке наблюдаемая точка объекта испытания перемещается в центр поля зрения микроскопа. Отсюда следует, что вдавливание индентора можно проводить точно в выбранном месте.

   

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

   

Исследуемый объект  помещают  под объектив микроскопа.  Сфокусировав микроскоп на резкость изображения и осмотрев  участок, предназначенный для  испытания,  выбирают  место для определения микротвердости. Затем осторожным поворотом столика до упора  без толчка подводят это место под индентор.  Поворотом рычага плавно опускают нагрузку на образец в течение 10-15 секунд. После вдавливания индентора  снимают  нагрузку поворотом рычага в обратную сторону, поворачивают столик в обратном направлении,  фокусируют изображение, если  это  необходимо,  и  измеряют  диагонали окуляр-микрометром.

Если прибор не расцентрирован,  то  центр отпечатка должен совпадать с центром перекрестья окуляр-микрометра, установленного в нулевом положении.

                                     

   

   

1  массивное основание    10  гирька

2  микрометрический винт    11  индентор

3  микрометрический винт    12  окуляр-микрометр

4  жесткая колонка     13  измерительный

5  гайка       14  винты

6  кронштейн      15  измерительный барабан

7  ручка механизма микроподачи   16  объектив

8  ручка механизма макроподачи   17  исследуемый объект

9  нагружающее устройство    18  предметный столик

рис. 1. Общий вид прибора ПМТ-3

       а       б

   

Рис. 2. Положения отпечатков при измерении

   

Нулевое положение окуляр-микрометра соответствует совпадению перекрестья (рис. 2, а) с делением 4 неподвижной  сетки.  Барабанчик винтового окуляр-микрометра при этом установлен на "0".

Если наблюдается несовпадение отпечатка  с  центром  перекрестья, то прибор надо доцентрировать следующим образом: центрировочными винтами (14) центр отпечатка подвести к центру  перекрестья, затем  выбрать новое место и сделать отпечаток.  Доцентровка прибора необходима,  т. к. несовпадение будет накапливаться в последующих измерениях.

Для измерения диагонали отпечатка он подводится винтами (2, 3) к перекрестию  так,  чтобы  две  стороны перекрестья прилегали к двум сторонам отпечатка (рис. 2,  а).  На измерительном барабане произвести отсчет делений и занести его в таблицу.

Прежде чем определить число микротвердости по таблице ГОСТа, необходимо выразить  длину  диагонали отпечатка в микронах.  Для этого число делений умножается на  цену  деления  измерительного барабана в микронах.

Цена деления измерительного барабана определена и,  если измерения производятся при увеличении х487 (объектив F = 6,16, А = 0,65 и 15-кратный окуляр),  она составляет 0,306 мкм. Длина диагонали отпечатка в микронах также заносится в таблицу.

Перевод размера диагонали отпечатка в единицы микротвердости производится по  таблицам  "Числа  микротвердости  при испытании вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды" при соответствующей нагрузке (табл. 1-4).

Числа микротвердости разрешается округлять до  целых  единиц при трехзначных и более значениях (в мН/м2) и до одного десятичного при двузначных.

Стр. 12 ГОСТ 9450-78        Таблица 1

Числа микротвердости при испытании вдавливанием четырехгранной

пирамиды при нагрузке 0, 196 Н (20 гс)

Диагональ

отпечатка d, мкм

Числа микротвердости

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

10

20

30

40

50

60

371

92,7

41,2

23,2

14,8

10,3

306

84,1

38,6

22,1

14,3

10,0

258

76,6

36,2

21,0

13,7

9,6

219

70,1

34,0

20,1

13,2

9,3

2318

189

64,4

32,1

19,2

12,7

9,1

1483

163

59,3

30,3

18,3

12,3

8,8

1080

145

54,9

28,6

17,5

11,8

8,5

757

124

50,9

27,1

16,8

11,4

8,3

579

114

47,3

25,7

16,1

11,0

8,0

458

103

44,1

24,4

15,4

10,7

7,8

Таблица 2

Числа микротвердости при испытании вдавливанием четырехгранной

пирамиды при нагрузке 0,490 Н (50 гс)

Диагональ

отпечатка d, мкм

Числа микротвердости

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

10

20

30

40

50

60

927

232

103

57,9

37,1

25,8

766

210

96,5

55,1

35,6

24,9

644

192

90,5

52,6

34,3

24,1

549

175

85,5

50,1

33,0

23,4

473

161

80,2

47,9

31,8

22,6

3708

412

148

75,7

45,8

30,6

21,9

1575

362

137

75,5

43,8

29,6

21,3

1892

321

127

67,7

42,0

28,5

20,7

1448

286

118

64,2

40,2

27,6

20,1

1144

257

110

60,9

38,6

26,6

19,5

Таблица 3

Числа микротвердости при испытании вдавливанием четырехгранной

пирамиды при нагрузке 0,981 Н (100 гс)

Диагональ

отпечатка d, мкм

Числа микротвердости

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

1854

464

206

116

74,2

51,5

37,8

29,0

22,9

18,5

15,3

12,9

11,0

 

1532

420

193

110

71,3

49,8

36,8

28,3

22,4

18,2

15,1

12,7

10,8

1288

383

181

105,1

68,6

48,2

35,8

27,6

21,9

17,8

14,8

12,5

10,6

1097

354

170

100,3

66,0

46,7

34,8

26,9

21,4

17,5

14,5

12,3

10,5

946

322

160

95,8

63,6

45,3

33,9

26,3

21,0

17,1

14,3

12,1

10,3

824

297

151

91,6

61,3

43,9

33,0

25,7

20,5

16,8

14,0

11,9

10,2

5149

724

274

143

87,6

59,1

42,6

32,1

25,1

20,1

16,5

13,8

11,7

10,0

3784

642

254

135

83,9

57,1

41,3

31,3

24,5

19,7

16,2

13,8

11,5

9,9

2897

572

236

128

80,5

55,1

40,1

30,5

24,0

19,3

15,9

13,3

11,3

9,7

2289

514

221

122

77,2

53,3

39,0

29,7

23,4

18,9

15,6

13,1

11,1

9,6

Таблица 4

Числа микротвердости при испытании вдавливанием четырехгранной

пирамиды при нагрузке 1,962 Н (200 гс)

Диагональ

отпечатка d, мкм

Числа микротвердости

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

20

30

40

50

60

70

80

90

3708

927

412

232

148

103

75,7

57,9

45,8

3065

841

386

221

143

99,7

73,6

56,5

44,8

2576

766

362

210

137

96,5

71,5

55,1

43,8

2194

701

341

201

132

93,4

69,6

53,8

42,9

1892

644

321

192

127

90,5

67,7

52,6

42,0

1648

593

303

183

123

88,8

65,9

51,3

41,1

1448

549

286

175

118

85,1

64,2

50,1

40,2

1283

509

271

168

114

82,6

62,5

49,0

39,4

1144

473

257

161

110

80,2

60,9

47,9

38,6

1027

441

244

154

107

77,9

59,4

46,8

37,8

ВЫБОР НАГРУЗКИ

При выборе нагрузки руководствуются размерами объектива и условиями получения необходимой точности.  При очень малых отпечатках точность испытаний снижается.  Не следует определять микротвердость по отпечаткам,  длина диагонали которых 4-5 микрон. Опытным путем установлены следующие рекомендации: для материалов с HV > 4900 (> 500) мН/м2 (кг/мм2) нагрузка при испытании составляет не менее 0,196 Н (20 гс),  для мягких материалов с HV = 980-4900 (100-500) мН/м2 (кг/мм2)  не менее 0,05Н (5 гс);  для очень мягких с HV < 980 (100) мН/м2 (кг/мм2)  не менее 0,02 Н (2 гс).

Для повышения точности измерения  целесообразно  увеличивать нагрузку на  индентор,  если  это  позволяют размеры измеряемого объекта без нарушения следующих требований:

  1.  минимальная толщина объекта должна превышать глубину отпечатка не менее чем в 10 раз;
  2.  расстояние  от цента отпечатка до края образца должно быть  не менее двойного размера отпечатка;
  3.  расстояние между центрами отпечатков должно превышать размер отпечатка более чем в три раза.

                                 

   

ЗАДАНИЕ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

   

  1.  Задание по  лабораторной работе на отдельных картах получить у преподавателя.  
  2.  После выполнения измерений составить отчет  по форме, указанной в карте.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

З А Д А Н И Е

по лабораторной работе

"Измерение микротвердости на ПМТ-3"

   

1. Построить графическую зависимость микротвердости от расстояния от поверхности детали из конструкционной стали ___________________

после химико-термической обработки _________________________________

Измерения производить через 0,1 мм до постоянной  твердости.

Результаты представить в виде таблицы:

Таблица 1

Измерение микротвердости от поверхности к сердцевине

из стали ______________ после _____________________________

Расстояние от

поверхности

Диагональ отпечатка, дел

Диагональ отпечатка, мкм

Микротвердость

2. Измерить микротвердость отдельных структурных составляющих в конструкционных сталях. На каждой структурной составляющей произвести не менее трех измерений. Результаты представить в виде таблицы:

                                                    Таблица 2

   

Микротвердость структурных составляющих

Структурная составляющая

Диагональ отпечатка,

дел

Диагональ отпечатка,

средн. знач., дел

Диагональ отпечатка, средн. значение, мкм

Микро-твердость

1 изм

2 изм

3 изм

3. Отчет составляется по схеме:

   а. Принцип измерения

   б. Обозначения микротвердости. Виды и выбор нагрузки.

   в. Требования к качеству поверхности.

   г. Результаты измерения (таблицы, графики).

   д. Выводы

  1.  - по результатам измерения
  2.  - по применимости метода.

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29501. ФЕНОМЕН ВЛАСТИ В ОБЩЕСТВЕННОМ МНЕНИИ: ПАРАДОКСЫ И СТЕРЕОТИПЫ ВОСПРИЯТИЯ 123.5 KB
  При этом за пределами внимания остаются особенности представлений о природе и функциях власти присущие массовому сознанию современного общества. Необходимые разграничения В нашем общественном мнении обычно слабо различаются механизмы и функции власти структура властных институтов роли и действия конкретных лиц наделенных властью. Многочисленные опросные данные относительно доверия к социальным институтам регулярно публикуемые в журнале Мониторинг показывают существенные различия в отношении населения к власти федерального центра и...
29502. ИНДЕКСЫ СОЦИАЛЬНЫХ НАСТРОЕНИЙ В «НОРМЕ» И В КРИЗИСЕ 164 KB
  В последнее время большую международную известность приобрел индекс потребительских настроений который в нашей стране разрабатывается группой ИПНРоссия на основе регулярных мониторинговых исследований ВЦИОМ; его результаты широко освещаются в периодической печати в том числе в журнале Мониторинге общественного мнения2. По аналогичным методикам могут быть построены как частные так и сводный индексы социальных настроений и установок. По своей методологической природе любой сконструированный индекс величина искусственно полученная в...
29503. ПРОБЛЕМА ЭМОЦИОНАЛЬНОГО БАЛАНСА ОБЩЕСТВА 182.5 KB
  Высказанные им соображения о методологической слабости психологической трактовки распространенных в исследованиях общественного мнения в том числе и проведенных ВЦИОМ перечней различных страхов представляются вполне правомерными. Представляется полезным обсудить особенности природы и функций социальных страхов различных типов в их соотношении с другими компонентами эмоционального поля общества например интересами радостями позитивными оценками и переживаниями. Первое и важнейшее различение с которым приходится сталкиваться при...
29504. «ЧЕЛОВЕК СОВЕТСКИЙ» ПЯТЬ ЛЕТ СПУСТЯ: 1989-1994 (Предварительные итоги сравнительного исследования) 86 KB
  ВЦИОМ провел обширное исследование Советский человек результаты которого составили основу коллективной монографии2. было осуществлено новое исследование направленное на выявление изменений в установках ценностях нормативных структурах поведения человека в условиях социальных перемен и потрясений прошедшего периода. В первом исследовании было опрошено 2700 человек в нескольких республиках СССР в том числе 1325 человек в России во втором 3000 человек в различных регионах России.
29505. ВОЗВРАЩАЯСЬ К ФЕНОМЕНУ «ЧЕЛОВЕКА СОВЕТСКОГО»: проблемы методологии анализа 89 KB
  Все это совершенно новые типы ориентаций не имеющие аналогов и корней в советской реальности или в традиционных характеристиках человека советского. В условиях продолжающегося кризиса государственно-политических институтов общества не только важнейшими показателями его состояния но в значительной мере и условием социального выживания являются именно те нормативные и ценностные структуры которые действуют на уровне социального человека то есть те которые интериоризированы в структуре усвоенных им ориентаций и рамок восприятия...
29506. ЧЕЛОВЕК В ПОИСКАХ ИДЕНТИЧНОСТИ: проблема социальных критериев 97 KB
  С мыслью о своем народе опрошенные по программе Советский человек в 1989 и 1994 гг. Место где я родился и вырос 40 41 Наше прошлое наша история 24 37 Территория на которой мы живем 10 25 Язык моего народа 22 19 Родная природа 16 18 Государство в котором я живу 28 17 Исследования по программе Советский человек 1989 г. N = 1325 человек и 1994 г. N = 3000 человек.
29507. Сексуальні девіації, їх причини і форми 106.5 KB
  Вона характеризується значним підвищенням цінності сексуального життя для людини і витискання інших цінностей. При девіантній гіперсексуальності людина використовує статевий контакт не тільки для отримання сексуального задоволення а скоріше для себе здійснюється сексуальний контакт без урахування згоди партнера за кількістю тривалістю часом місцем та формою реалізації. При цьому можуть використовуватись засоби сексуального контакту з приниженням партнера залякуванням його тощо. Асексуальна поведінка людина знижує значимість і...
29508. Сексуальні перверзії, їх причини і форми 73 KB
  Особливу групу сексуальних девіацій раніше уподобань тепер є: з одного боку традиційна гетеросексуальна орієнтація а з другого має місце тенденція до порушення ідентифікації своєї статі. Гомосексуальна поведінка сексуальна орієнтація людини нетрадиційна спрямована на осіб своєї статі без суттєвої зміни ідентифікації своєї статі. Гомосексуалізм при вихованні або перебуванні ддовгий час серед людей своєї статі вязниця інтернати тощо. Такий тип гомосексуалізму зветься егодистонічним якщо у людини виявляється спаяність зрощування...
29509. Психотерапія сексуальних розладів 83 KB
  Психотерапія сексуальних розладів. Психотерапія сексуальних розладів. В наш час дія при проведенні психотерапії сексуальних дисфункцій більш визначена ніж медикаментозна терапія. Карен Хорні підкреслювала що розвиток сексуальних порушень найбільшу роль відіграє невротичний перехрест комплексів.