Способы испытаний и оценки твердости материалов, страница 2

Видимое в микроскоп расстояние между большими штрихами соответствует од­ному мм. Полученный размер диаметра отпечатка записывают сразу в мм. Так, на рисунке 10 имеем: d= 4,75 мм.

Правильные размеры отпечатка будут получены только в том случае, если отсчетный микроскоп точно настроен по глазам экспериментатора. Для настройки

микроскопа на резкость шкалы служит кольцо 1 (рис. 10), а для настройки на рез­кость по краям отпечатка - кольцо 2. Вращением вначале кольца 1, а затем кольца 2 нужно получить одновременно наиболее четкое изображение шкалы и отпечатка. Диаметр каждого отпечатка измеряется в двух взаимно перпендикулярных направ­лениях и затем подсчитывается средний размер диаметра, по которому и определя­ется твердость испытуемого материала.

2 Измерение твердости алмазной пирамидой (твердость по Виккерсу)

В отличие от метода определения твердости по Бринеллю (НВ) при измерении твердости по Виккерсу (HV) в испытуемый образец вдавливается наконечник в форме правильной четырехгранной пирамиды под действием нагрузки Р (рис. 11). Число твердости определяется путем деления нагрузки Р на площадь Fбоковой поверхно­сти полученного пирамидального отпечатка.

 

Угол при вершине между противоположными гранями пирамиды установлен по­стоянным и согласно ГОСТ 2999-53 взят а = 136 °. Тогда формула примет вид:

HV= 1,854Как и число твердости НВ, число твердости НУ имеет размерность напряжения и определяется в кг/мм², однако, как правило, размерность числа твердости при напи­сании HVопускается.

Применение алмазной пирамиды дает возможность определять твердость как легких, так и исключительно твердых материалов (от 10 до 1 000 единиц при темпе­ратуре 20 ± 10 °С).

Для определения твердости металлов алмазной пирамидой (метод Виккерса) приме­няется прибор ТП (рис. 12).

Рис.12 Схема прибора для определения твердости металлов алмазной пирамидой (прибор Виккерса) 1 - образец; 2 - груз; 3 - промежуточный шпиндель; 4 - рычаг; 5 - рабочий шпиндель; 6 - алмазный наконечник; 7 -измерительный микроскоп; 8 - ручка; 9 - маховичок; 10 -пусковая педаль; 11 и 12 - винты микроскопа; 13 - лимб.

3 Измерение твердости по Роквеллу

В отличие от разобранных выше методов определения твердости НВ и HV, со­гласно которым твердость характеризовалась удельным средним давлением (напря­жением) при внедрении индентора в испытуемый материал, твердость по Роквеллу характеризуется глубиной вдавливания наконечника под определенной нагрузкой. Точность измерения глубины отпечатка обычно оказывается меньшей, чем измере­ния глубины внедрения самого индентора, применяя предварительные нагружения (рис. 13).

 

При определении твердости HRв испытуемое тело вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° (при испытании твердости очень твердых материалов), или стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм (при испытании мягких мате­риалов). Конус или шарик вдавливается при приложении двух последовательных на­грузок (рис. 14): предварительной (Р=10 кгс) и основной. Суммарная нагрузка для шкалы В составляет 100 кгс, для шкалы С - 150 кгс, для шкалы А - 60 кгс. Шкала А

применяется при испытании очень твердых материалов. Твердость по Роквеллу ус­танавливается в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соот­ветствующая осевому перемещению индентора на 0,002 мм.

 

Рис. 14 Схема прибора Роквелла 1 - образец; 2 - предметный столик; 3 - подъемный винт; 4 - маховичок; 5 - индентор; 6 - малая стрелка; 7 -индикатор; 8 - большая стрелка; 9 - рифленый ободок; 10 -педаль; 11 -соединительная муфта редуктора; 12 -кривошип; 13 - шатун; 14 - грузовой рычаг; 15 - груз; 16 -шпиндель.

Практическая часть:

Измерение твёрдости по Бринеллю:

Материал	Нагрузка Р, кгс	Диаметр шарика D,мм	Диаметр отпечатка d,мм			НВ,кгс/мм2
			d1	d2	d			Δ,%	σВ,кгс/мм2
Ст3	250	10	3,8	4	3,9	по формуле	по таблице	0	6,834

 

σ_В =0,34 НВ – сталь                 σ_В =0,45 НВ – Cu                         σ_В =0,35 НВ – Al

Измерение твёрдости по Роквеллу:

Материал	Нагрузка Р, кгс		Шкала
				HRC
Ст45	предвор.	осн.	А	95,5
	10	60

Измерение твёрдости по Виккерсу:

Материал	Нагрузка Р, кгс	Диаметр отпечатка d,мм
		d1	d2	d	HV,кгс/мм2
Ст45	120	2,05	2,05	2,05	52,9