Динамический метод (по Шору )

Метод Бринелля (ГОСТ 9012)

Для определения твердости по Бринеллю в качестве твердого тела, вдавливаемого в испытуемый материал (индентор), используют стальной шарик диаметром D 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия.

Испытание проводится на специальном приборе-прессе твердомере Бринелля (рис.1).

Рисунок 1 Схема прибора для измерения твердости по Бринеллю 1) установочный стол; 2) маховик вращения винта для создания предварительной нагрузки; 3) груз; 4) держатель индентора; 5)электро-двигатель

Вдавливание шарика происходит при постоянной нагрузке, в результате на поверхности образуются отпечатки в виде сферической лунки (рис.2). Диаметр отпечатка измеряется в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с помощью микроскопа Бринелля – это лупа со шкалой.

где P – нагрузка, кгс; F – поверхность отпечатка, мм².

где D – диаметр вдавливаемого шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм

Рисунок 2 Схема определения

твердости по Бринеллю

Диаметр шарика и нагрузку выбирают так, чтобы соблюдалось соотношение: .

Нагрузка Р, в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически обработанной стали и чугуна – , литой бронзы и латуни – , алюминия и других очень мягких металлов – .

Продолжительность выдержки : для стали и чугуна – 10 с, для латуни и бронзы – 30 с.

Твердость НВ выражается в кгс/мм² (без указания размерности). Стандартными условиями являются D = 10 мм; Р = 3000 кгс; = 10 с. В этом случае твердость по Бринеллю обозначается НВ 250. При изменении условий испытаний помимо значений твердости указывается D шарика, усилие и выдержка. Например, 185 НВ /5/750/20, где 5 – D шарика, 750 – нагрузка, 20 – время выдержки под нагрузкой в секундах.

ГОСТом установлены нормы для испытаний по Бринеллю

Металлы	Твердость, HB	Толщина образца, мм	Соотношение между нагрузкой и D² шарика	D шарика, мм	Нагрузка Р, кгс	Выдержка под нагрузкой, сек.
Черные	140-150	6-3 4-2 >2	Р=30D²	10 5 2,5	3000 750 187,5	10
Черные	≤140	>6 6-3 >3	Р=10D²	10 5 2,5	3000 250 62,5	10
Цветные	≥130	6-3 4-2 >2	Р=30D²	10 5 2,5	3000 750 187,5	30
Цветные	35-130	9-3 6-3 2-3	Р=10D²	10 5 2,5	1000 250 62,5	30
Цветные	8-35 8-35 8-35	>6 6-3 <3	Р=2,5D²	10 5 2,5	250 62,5 15,6	60

При измерении НВ нет необходимости производить расчет по указанной выше формуле. На практике пользуются заранее составленными таблицами, указывающими число НВ в зависимости от диаметра отпечатка.

Метод НВ не является универсальным, т. к. он не позволяет:

· Испытывать материалы с твердостью более 450 НВ

· Измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщина должна быть не менее 1-2 мм), т. к. стальной шарик продавливает этот слой и проникает на большую глубину.

Метод Роквелла (ГОСТ 9013)

В качестве индентора используют алмазный конус с углом при вершине 120⁰ или стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм². Твердость определяется глубиной проникновения индентора в образец. Испытание проводят на твердомерах – приборах Роквелла типа ТР (рис.3).

Прибор имеет черную (С) и красную (В) шкалы. Шкала «С» используется при испытаниях с помощью алмазного конуса при нагрузке 60 и 150 кгс.

Рисунок 3 Схема прибора для измерения Рисунок 4 Схема испытания вдавливанием алмазного конуса

твердости по Роквеллу

Конус или шарик вдавливается при приложении двух последовательных нагрузок: предварительной Р₀=10 кгс, и основной Р₁, так, что общая нагрузка Р=Р₀+Р₁ (рис.4).Нагрузка для шарика = 100 кгс.

· Измерение алмазным конусом с нагрузкой 60 кгс (HRA) применяют для очень твердых металлов, твердых сплавов, а также для измерения твердых поверхностных слоев (0,3-0,5мм) или тонких образцов-пластинок.

· Измерения алмазным конусом с нагрузкой 150 кгс (HRC) проводят:

a). для материалов средней твердости (более НВ 230), как более быстрым способом определения;

b). для закаленной или низкоотпущенной стали;

c). для определения твердости тонких поверхностных слоев (например, цементованный слой).

· Стальным шариком с нагрузкой 100 кгс (HRB) определяется твердость мягкой отожженной стали или отожженных цветных сплавов в деталях или образцах толщиной 0,8-2 мм.

Условия для испытания по методу Роквелла установлены ГОСТом

Примерная твердость по HV	Обозначе- ние шкалы Роквелла	Тип индентора	Нагрузка кгс	Пределы измерения твердости по Роквеллу
390-900	А	Алмазный конус	60	70-85
60-240	В	Шарик стальной	100	25-100
240-900	С	Алмазный конус	150	20-67

Шкала по измерению твердости HRC изменена в связи с изменением эталона, поэтому в изменяемые значения следует вносить поправку. Твердость в этом случае обозначается: HRC₂, она меньше HRC на 1-2 ед.

Метод Виккерса

Метод основан на вдавливании четырехгранной алмазной пирамидки с углом между противоположными гранями, равным 136⁰. Пирамида вдавливается под действием нагрузки Р (5/120 кгс). Твердость определяется по величине отпечатка (рис.5).

Твердость HV определяется по формуле:

Рисунок 5 Схема определения твердости

по Виккерсу где Р – нагрузка на пирамиду, d – среднее арифметическое длины обеих диагоналей отпечатка, - угол, равный 136⁰

Величина диагоналей определяется с помощью специального микроскопа, встроенного в прибор. Число твердости по HV определяют по специальным расчетным таблицам в зависимости от размера диагонали отпечатка и нагрузки. Числа твердости по Виккерсу и Бринеллю для материалов с твердостью до HV 400-450 практически совпадают (НВ= HV).

Измерение твердости HV перед НВ имеет преимущества:

¾ дает более точное значение твердости высокотвердых материалов;

¾ твердость по HV измеряют при значительно меньших нагрузках;

¾ малые нагрузки обеспечивают меньшую глубину отпечатка и позволяют измерять твердость тонких (до 0,3-0,5мм) деталей.

Способ микротвердости

Способ микротвердости – для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра).

Аналогичен способу Виккерса. Индентор – пирамида меньших размеров. Нагрузки при вдавливании Р составляют 5…500 гс

Метод царапания

Алмазным конусом, пирамидой или шариком наносится царапина, которая является мерой. При нанесении царапин на другие материалы и в сравнении их с мерой судят о твердости материала.

Можно нанести царапину шириной 10 мм под действием определенной нагрузки. Наблюдают за величиной нагрузки, которая дает эту ширину.

Динамический метод (по Шору )

Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.

Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 176; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!