Основные положения теории

Измерение твёрдости на приборе ИТ5010

Цель работы: приобретение навыков в определении твёрдости металлов на твердомере ИТ5010 (прибор Бринелля - Виккерса).

Задание

1. Ознакомиться с устройством и работой твердомера.

2. Определить твёрдость предложенных образцов материалов (марок стали 20,60,У9,Р6М5)

3. По полученным результатам оформить отчёт и сделать выводы.

Приборы, материалы и инструменты: твердомер ИТ5010, микроскоп, четыре комплекта отожжённой стали марок 20, 60, У9, Р6М5.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

Твёрдостью металла называют его свойство оказывать сопро-тивление пластической деформации при внедрении в него стандарт-ного тела- наконечника (индентора) через поверхностные слои материала. Измерение твёрдости получило широкое применение для контроля качества изделий. По числу твёрдости может быть приближённо определено значение предела прочности металла на растяжение, чем часто пользуются в производственных условиях.

Испытание на твёрдость является основным методом оценки качества термообработки изделия.

При испытаниях по методу Бринелля величина твёрдости определяется как отношение прилагаемой нагрузки P к сферической поверхности F. При этом шарик диаметром D оставляет на металле лунку диаметром d и глубиной внедрения h. Зная, что лунка представляет собой шаровой сегмент площадью и , получим выражение для твёрдости:

, кгс/мм

На основе этой формулы составлены таблицы чисел твёрдости в зависимости от размера d полученного отпечатка (см. ГОСТ 9012-59), которыми пользуются при испытаниях.

Твёрдость по Виккерсу определяют путём статического вдавливания в поверхность исследуемого образца алмазной четырёхгранной пирамиды с углом между противоположными гранями. Число твёрдости определяют по формуле

кгс/мм

где d – диагональ отпечатка, P=5-100 кгс.

При испытании измеряют обе диагонали отпечатка и с точностью до 0.001 мм при помощи микроскопа. В расчётах применяют среднеарифметическое значение обеих диагоналей.

Составлены таблицы зависимости значения твёрдости от размера диагонали отпечатка при различных нагрузках, что позволяет при испытаниях не производить какие- либо вычисления ( ГОСТ 2999-75). В приложении 1 к лабораторной работе даётся таблица измерения твёрдости исследуемых образцов под нагрузкой 30 кгс при выдержке 10- 15 сек. Принято обозначать в этом случае твёрдость буквами HV. При других условиях испытания наряду с обозначением HV дополнительно указывается время выдержки.

Сущность метода определения по Роквеллу состоит в том, что в качестве вдавливаемого стандартного тела применяется алмазный конус с углом при вершине 120⁰ или стальной закалённый шарик диаметром 1.58 мм. Нагружение наконечников ведётся в два этапа. Предварительное – нагрузкой 10 кгс на глубину h (мм) до соприкосновения наконечника с образцом. Общая нагрузка для стального шарика 100 кгс, для алмазного конуса 150 кгс.

Значение твёрдости определяют по глубине остаточного вдавливания наконечника h мм (находящегося под предварительной нагрузкой 10 кгс) и выражают формулами

HRB= 130- (h- h / 0,002) для шарика,

HRC= 100- (h-h )/0,002 ) для конуса

Здесь 0,002 мм- цена деления индикатора – условная единица твёрдости.