69601
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Лабораторная работа
Физика
Цель работы. Связь твердости со структурой и прочностными свойствами. Измерение твердости позволяет проверить правильность приведенной термической обработки определяет возможность износа детали возможность механической обработки.
Русский
2014-10-07
580 KB
2 чел.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы.
Ознакомление студентов с методами измерения твердости материалов и приобретение навыков проведения измерений на приборах.
Связь твердости со структурой и прочностными свойствами.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при вдавливании в его поверхность твердого наконечника индентора.
Измерение твердости позволяет проверить правильность приведенной термической обработки, определяет возможность износа детали, возможность механической обработки. Между твердостью некоторых металлов и другими механическими свойствами (главным образом прочность) существует количественная зависимость. Поскольку при измерении твердости в большинстве случаев детали не разрушается, то эти измерения можно применять для сплошного контроля деталей, в то время как определение характеристик прочности проводят в качестве выборочного контроля. Возможность оценки перечисленных характеристик материала по измерению твердости наряду с простотой и быстротой измерения сделали этот метод широко распространенным в заводской практике и лабораторных исследованиях.
В зависимости от формы индентора (шар, конус, пирамида) и измеряемой величины (отношение нагрузки к площади полученного отпечатка, глубина вдавливания) различает три вида определения твердости материала.
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ (НВ).
В плоскую поверхность металла на прессах вдавливается под постоянной нагрузкой закаленный шарик диаметром D. После снятия нагрузки появляется отпечаток формы сферического сегмента с диаметром d. Твердость по Бринеллю определяется как отношение приложенной нагрузки к площади полученного отпечатка (F).
HB = P = 2P кгс
F π D (D - √D2 d2) мм2
При малой и большой глубине вдавливания шарика не существует подобия между прилагаемыми нагрузками и диаметром получаемого отпечатка для одного и того же материала, поэтому для материалов с различной твердостью (например, чугун, сплавы алюминия) измерения проводят при определенных отношениях
Диаметры шариков 10 мм, 5 мм, 2,5 мм. Нагрузку определяет из условия по таблице:
Толщина образца, мм |
Диаметр шарика |
Нагрузка (кгс) |
||
чугун, сталь 30 |
медь латунь бронза 10 |
Сплавы алюминия, свинца, олова 2,5 |
||
более 6 |
10 |
3000 |
1000 |
250 |
от 6 до 3 |
5 |
750 |
250 |
62,5 |
менее 3 |
2,5 |
167,5 |
62,5 |
15,6 |
Диаметр отпечатка измеряют лупой, на окуляре которой нанесена шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Измерения проводят с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях: для определения твердости следует принимать среднее из полученных величин. По значению d по формуле (I) или по таблицам определяют число твердости в кг/мм2. Недостатки метода:
I. Нельзя измерять твердость высокотвердых материалов ( HB m 450 кгс )
из-за упругой деформации шарика мм2
2. Нельзя измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщиной менее 1-2 мм).
3. Нельзя измерять твердость окончательно готовых изделий.
II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО РОКВЕЛЛУ (HRA, HRB, HRC)
Инденторами служат алмазный, твердоплавный конусы и стальной шарик диаметром D = 1,588 мм. Алмазный конус применяется для материалов высокой твердости, шарик - для низкой. Твердость определяется по глубине отпечатка.
Инденторы вдавливают последовательными нагрузками: предварительной Р0 = 10 кгс и основной, предварительное нагружение производят для того, чтобы исключить влияние упругой деформации и различной степени шероховатости поверхности образца на результаты измерений, Основную нагрузку берут равной Р1, - 90 кгс, для шарика и отсчет твердости проводят по шкале в, 140 кгс для алмазного конуса - отсчет по шкале С, 50 кгс для алмазного конуса при очень твердых и более тонких материалах - отсчет по шкале А. Твердость по Роквеллу измеряет в условных единицах. Шкалы А и С показывают значения твердости, равные 100 -е; шкала В показывает значения твердости, равные 130-е, где е = _h__ ; глубина погружения индентора.(см.рис.2)
0,02
Числа НRА можно перевести на числа HRC по формуле HRC = 2 НRА I04.
Твердость следует измерять не менее, чем в трех точках. Для расчета принимают среднее значение результатов второго и третьего измерений.
Рис. 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО ВИККЕРСУ (HV)
В шлифованную поверхность материала вдавливается под постоянной нагрузкой четырехгранная алмазная пирамида с углами при вершине α = 136°.
Твердость по Виккерсу определяется как отношение приложенной нагрузки к площади полученного отпечатка ( F ).
HV = 2P Sin α / 2 = 1.854 P кгс
d2 d2 мм2
d - среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки.
Длину диагонали полученного отпечатке определяет с помощью микроскопа, закрепленного на станине твердомере. В приборе применяет нагрузки в I, 3, 5 , 10, 30, 50, 100, 120 кгс. Для измерения твердости тонких слоев применяют меньшие нагрузки: 5 или 10 кгс. Методом Виккерса можно измерять твердость поверхностных слоев толщиной до 0,03 - 0,05 мм.
Примечание: числа твердости по Виккерсу и по Бринеллю имеют одинаковую равномерность и для материалов твердостью до НВ 450 практически совпадает.
Материал образца |
Тип прибора |
Тип и характеристики индекатора |
Величина нагрузки |
Шкала |
Диаметр отпечатка |
Толщина образца |
Среднее число твердости |
Сталь 20 |
Роквелл |
Алмазный конус |
150 |
С |
- |
- |
HRC |
Сталь 45 |
Роквелл |
- - |
- - |
С |
- |
- |
HRC |
Сталь У8 |
Роквелл |
- - |
- - |
С |
- |
- |
HRC |
Алюминий |
Роквелл |
Шарик ǿ 1,588 мм |
100 |
В |
- |
- |
HRB |
Медь |
Роквелл |
- - |
- - |
В |
- |
- |
HRB |
Латунь |
Бринелль |
Шарик ǿ 10 мм |
1000 |
- |
мм |
>6 |
HB |
HRS
29 |
||||
24 |
||||
14 |
||||
0 |
%, C |
0.2 0.45 0.8
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
1691. | Расчет амплитудного диодного детектора | 225.99 KB | |
Исследовать две практически используемые схемы амплитудного детектирования и сопоставить экспериментальные данные с теорией. Изучить основные характеристики и качественные показатели работы детектора и выявить их зависимости от параметров схемы детектора и данных сигнала. | |||
1692. | Разделение изотопов углерода методом химического изотопного обмена с термическим обращением потоков в системе СО2 - карбамат ДЭА в толуоле | 9.82 MB | |
Разделение изотопов углерода методом химобмена между окисью углерода и ее комплексом с водным раствором однохлористой меди и хлористого аммония. принципы оптических методов разделения изотопов. Исследование основных физико-химических свойств растворов карбаматов аминов. | |||
1694. | Особенности молекулярной биологии и генетики | 300.92 KB | |
Уровни организации жизни. Фундаментальные свойства живой материи. Самовоспроизведение (репродукция). Наследственность и изменчивость. Индивидуальное развитие организмов. Центральная догма молекулярной биологии. Универсальные способы передачи биологической информации. | |||
1695. | Теория стандартизации | 1.29 MB | |
Ответственность за несоответствие продукции требованиям технических регламентов. Информационное обеспечение технического регулирования. Методические основы стандартизации. Системы стандартизации Российской Федерации. Применение документов по стандартизации. | |||
1696. | Построение экспертных систем на основе байесовских сетей доверия Исследование характеристик СПДС | 153.12 KB | |
При выполнении лабораторной работы была обучена байесовская сеть. Были получены значения состояний узлов близкие к исходным. Так же хороший результат был получен при обучении сети на основе выборки с 25% пропусков. | |||
1697. | Правове регулювання транспортних послуг в туризмі та міжнародних подорожах | 32.37 KB | |
Правове регулювання послуг морського транспорту у сфері туризму і міжнародних подорожей. Правові форми реалізації послуг залізничного транспорту у сфері туризму і міжнародних подорожей. | |||
1698. | Автоматизація технологічних процесів | 34.69 KB | |
Автоматизація виробництва – це процес в розвитку машинного виробництва, при якому функції керування та контролю, раніше виконувані людиною, перекладаються на прилади і автоматичне обладнання. | |||
1699. | Свободное падение тел. Движение тела, брошенного вертикально вверх. | 37.5 KB | |
Свободным падением называется такое движение тела, когда на него действует только сила тяжести. | |||