Перевести страницу
0
Корзина пуста

Машиностроительное предприятие - цех металлообработки, станочные работы любой сложности

Методы определения твердости металлов (сплавов)

Важнейшей механической характеристикой металлов и сплавов является твердость (Н) – сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него твердого тела (стального закаленного шарика, алмазного конуса, алмазной пирамиды и др.). Твердость косвенно характеризует прочность, износостойкость, обрабатываемость резанием. При увеличении твердости повышается прочность и износостойкость, но ухудшается обрабатываемость материала.

Определение твердости по Бринеллю состоит в измерении диаметра отпечатка от вдавливания в испытуемую поверхность шарика (стального или твердого сплава). Число твердости – отношение нагрузки Р, действующей на шарик, к площади поверхности F сферического отпечатка. Твердость материалов, определяемая по методу Бринелля, не должна превышать 450 НВ (при применении стального шарика) и 650 HBW (при применении шарика из твердого сплава). Для испытания используют шарики диаметрами 1; 2, 2,5; 5 и 10 мм. Продолжительность выдержки под нагрузкой составляет 10 – 15 с (для черных металлов) 10 – 180 с – для цветных металлов. Диаметр отпечатка измеряют с помощью микроскопа. Число твердости определяют по соответствующим таблицам. У твердых материалов диаметр отпечатка меньше, чем у более мягких.

Экспериментально установлено, что между твердостью по Бринеллю и пределом прочности для сталей существует зависимость формула. В среднем коэффициент К = 0,35. Это позволяет пересчитывать значения НВ для величин формула. Существуют специальные таблицы для пересчета.

Определение твердости по Роквеллу Состоит в измерении глубины отпечатка от вдавливания в испытуемую поверхность стандартного наконечника (алмазного конуса или стального шарика). Алмазный конус с углом при вершине 120° используют при испытании твердых, а шарик диаметром 1,6 мм – мягких материалов. Стандартные наконечники нагружают двумя нагрузками: предварительной формула и общей формула (основная нагрузка).

Числа твердости (НR) определяют непосредственно по индикатору твердомера. По шкале А считывают числа твердости при испытании очень твердых материалов (твердых сплавов), по шкале В – мягких материалов, по шкале С – термически обработанных сталей, в том числе закаленных. Метод Роквелла широко используется в практике испытания материалов различной твердости. Испытания проводятся быстро и просто. Пределы измерения твердости по шкале А – 70 – 85, шкале С – 20 – 67, шкале 6 – 20 – 100 единиц. Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими число твердости, и буквами НR с указанием шкалы твердости. Например, 60 HRC– твердость 60 единиц по Роквеллу, шкала С.

ГОСТ 8.004–79 установил единую шкалу твердости С Роквелла, которая воспроизводится государственным специальным эталоном. Твердость, измеренную по этой шкале, обозначают формула. в отличие от обозначения HRC. Для перевода чисел твердости НRС в числа твердости следует пользоваться следующей таблицей:

НRС    58; 58,5; 59; 59,5; 60; 60,5; 61; 61,6; 62,1; 62,6; 63,1

формула 59; 59,5; 60; 60,5; 61; 61,5; 62; 62,5; 63,0; 63,5; 64,0

Определение твердости по Виккерсу состоит в измерении длины диагонали отпечатка от вдавливания в испытуемый образец алмазной четырехгранной пирамиды с углом между противоположными гранями пирамиды при вершине в 136°. При испытании используют нагрузки 10 – 1000 Н. Продолжительность вдавливания 10 – 30 с. Так как нагрузки невелики, то это позволяет определить твердость тонких образцов (0,3 – 0,5 мм) или по верхностных слоев (до 0,05 мм). Поверхность образца шлифуют (Rа = 0.2 мкм).

Число твердости по Виккерсу (НV) – отношение нагрузки Р к площади отпечатка F. На практике число твердости определяют по таблицам (по длине диагонали отпечатка). С увеличением твердости металлов уменьшается длина диагонали. Твердость по Виккерсу при Р = 300 Н и времени выдержки под нагрузкой 10 – 15 с обозначается цифрами, характеризующими число твердости, и буквами НV. Например, 500 НV – твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке Р = 300 H (30 кгс) и времени выдержки 10 – 15 с.

Числа твердости по Бринеллю и Виккерсу имеют одинаковую единицу измерения – Па. Наблюдается с достаточной для практики точностью совпадение значений твердости по Виккерсу и Бринеллю в пределах от 100 до 450 НВ.

Мнемосхема