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 - √D2d2)    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
Р, кгс

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

16662. АВТОМОБИЛЬ КАК ОБЪЕКТ ПРАВА СОБСТВЕННОСТИ ГРАЖДАНИНА 107.84 KB
  АВТОМОБИЛЬ КАК ОБЪЕКТ ПРАВА СОБСТВЕННОСТИ ГРАЖДАНИНА Материал подготовлен с использованием правовых актов по состоянию на 14 июля 1998 года В.А. БЕЛОВ В.А. Белов доцент кафедры гражданского права юридического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова кандидат юридиче
16663. УСТУПКА ТРЕБОВАНИЙ ПО ДОГОВОРУ БАНКОВСКОГО СЧЕТА: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА 50.06 KB
  УСТУПКА ТРЕБОВАНИЙ ПО ДОГОВОРУ БАНКОВСКОГО СЧЕТА: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА В.А. БЕЛОВ В.А. Белов доцент кафедры гражданского права юридического факультета МГУ кандидат юридических наук. Договор банковского счета отличается рядом специфических качеств от других гр...
16664. СОДЕРЖАНИЕ И ДЕЙСТВИЕ ДОГОВОРА УСТУПКИ ТРЕБОВАНИЯ 43.51 KB
  СОДЕРЖАНИЕ И ДЕЙСТВИЕ ДОГОВОРА УСТУПКИ ТРЕБОВАНИЯ Материал подготовлен с использованием правовых актов по состоянию на 29 ноября 2000 года В.А. БЕЛОВ Белов Вадим Анатольевич доцент кафедры гражданского права юридического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова кан...
16665. ИНСТИТУТ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОЙ ПОКУПКИ В РОССИЙСКОМ И ЗАРУБЕЖНОМ ПРАВЕ 88.4 KB
  ИНСТИТУТ ПРЕИМУЩЕСТВЕННОЙ ПОКУПКИ В РОССИЙСКОМ И ЗАРУБЕЖНОМ ПРАВЕ /Хозяйство и право N 10 2003/ К. СКЛОВСКИЙ М. СМИРНОВА К. Скловский доктор юридических наук. М. Смирнова магистр частного права. В российском законодательстве закреплено право преимущес
16666. О ПРАВЕ НА ОТЧУЖДЕНИЕ ИМУЩЕСТВА БЕЗ ПЕРЕДАЧИ ВЛАДЕНИЯ 43.13 KB
  О ПРАВЕ НА ОТЧУЖДЕНИЕ ИМУЩЕСТВА БЕЗ ПЕРЕДАЧИ ВЛАДЕНИЯ К. СКЛОВСКИЙ К. Скловский партнер адвокатского бюро Барщевский и партнеры доктор юридических наук. Поскольку гражданский оборот спонтанно разлучает собственность и владение приходится признать что соб...
16667. О ВОЗМЕЩЕНИИ ВРЕДА, ПРИЧИНЕННОГО В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕРРОРИСТИЧЕСКОЙ АКЦИИ 60.97 KB
  О ВОЗМЕЩЕНИИ ВРЕДА ПРИЧИНЕННОГО В РЕЗУЛЬТАТЕ ТЕРРОРИСТИЧЕСКОЙ АКЦИИ К. СКЛОВСКИЙ М. СМИРНОВА К. Скловский адвокат доктор юридических наук. М. Смирнова магистр частного права. Терроризм представляет собой одну из актуальнейших проблем современности ко...
16668. ПРИМЕНЕНИЕ НОРМ О ДОБРОЙ СОВЕСТИ В ГРАЖДАНСКОМ ПРАВЕ РОССИИ 76.13 KB
  ПРИМЕНЕНИЕ НОРМ О ДОБРОЙ СОВЕСТИ В ГРАЖДАНСКОМ ПРАВЕ РОССИИ К. СКЛОВСКИЙ К. Скловский доктор юридических наук партнер Адвокатского бюро Барщевский и партнеры. Во время дискуссии происходившей три года назад в Центре частного права один из наших ведущих ци...
16669. ВОПРОС О ПРЕДЕЛАХ ВМЕШАТЕЛЬСТВА ГОСУДАРСТВА В ЧАСТНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ В СУДЕБНОЙ ПРАКТИКЕ 40.14 KB
  ВОПРОС О ПРЕДЕЛАХ ВМЕШАТЕЛЬСТВА ГОСУДАРСТВА В ЧАСТНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ В СУДЕБНОЙ ПРАКТИКЕ К. СКЛОВСКИЙ К. Скловский адвокат партнер адвокатского бюро Барщевский и партнеры доктор юридических наук. В 2001 году заметно обозначился интерес отечественных юристо...
16670. МЕХАНИЗМ ПЕРЕХОДА ПРАВА И ПОСЛЕДСТВИЯ ЦЕССИИ 36.33 KB
  МЕХАНИЗМ ПЕРЕХОДА ПРАВА И ПОСЛЕДСТВИЯ ЦЕССИИ К. СКЛОВСКИЙ К. Скловский доктор юридических наук. Гражданский оборот можно представить как оборот прав вещных и обязательственных. Но если квалификация оборота вещей не вызывает больших теоретических затруднений...