Випробування твердості за Віккерсом

Вимірювання мікротвердості. Вимірювання на мікротвер­дість проводять для дрібних деталей, тонких стрічок, фольг, азото­ваних і ціанованих шарів, структурних складових сплавів, де немо­жливо використати твердоміри Брінеля, Роквелла та ін.

Мікротвердість визначають твердоміром ПМТ-5 (рис. 8), на корпусі якого 12 закріплю­ється предметний столик 15 і стояк 6, по якому гайкою 5 при послабленому гвинті 3 можна переміщувати кронштейн 4 з тубусом 18 мікроскопа. По на­прямній у кінці кронштейна 4 обертанням гвинтів 1 (макроподача) і 2 (мікроподача) мо­жна переміщувати (вгору – вниз) тубус 18. У верхній час­тині тубуса розміщено нахи­лену трубку з окуляром 19, а в нижній – об'єктив 16. До ту­буса на кронштейні прикріп­лено механізм навантажен­ня 7 з алмазним наконечни­ком 9, який має вигляд чоти­ригранної алмазної піраміди з кутом при вершині 136° (рис. 9).

Рис. 9. Схема випробування твердості за Віккерсом

Рис. 8. Мікротвердомір ПМТ-5

Верхню частину предметного столика 15 рукояткою 11 можна повертати навколо осі на 180° від одного упора до іншого. За допомогою гвинтів 13 і 14 предметний столик можна переміщувати в двох взаємно перпендикулярних напрямках (координатне переміщення). На столик 15 установлюють мікрошліф 10.

Для навантаження використовують спеціальні вантажі у формі шайб з вирізом, що мають різну масу (2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 і 500 г). Алмазна піраміда 9 вдавлюється у зразок (мікрошліф) 10 під дією вантажу 8, що розміщується на штоці, при повороті рукоятки 17 на півоберта. Діагональ одержаного відбитка вимірюють окулярним мікрометром 20 і число твердості, кН/мм², визначають за формулою

кгс/мм², (6).

де Р – навантаження на піраміду, кН (кгс); d – довжина діагоналі від­битка, що є середнім арифметичним довжини обох діагоналей від­битка (рис. 10), мм.

Навантаження може застосовуватися від 49 до 1170 Н.

Рис. 7

Для вимірювання мікротвердості зразок (мікрошліф) 10 кладуть на предметний столик і за допомогою мікроскопа (окуляра 19 і об'єктива 16) вибирають місця для нанесення відбитка переміщення гвинтів 13 і 14 столика 15. Повертаючи столик на 180° навколо його вертикальної осі, рукояткою 11 підводять вибрані на шліфу місця під вершину алмазної піраміди і поворотом рукоятки 17 аретира вдавлюють у нього піраміду 9. Термін витримування під індентором становить 5 сек. Після цього індентор (піраміду) разом з вантажем піднімають у попереднє положення. Потім предметний столик по­вертають у зворотному напрямку на 180° доти, доки мікрошліф не стане під мікроскопом для вимірювання довжини діагоналі відбит­ка.

Рис. 10. Вимірювання довжини діагоналі відбитка окулярним мікрометром

мікротвердоміра ПМТ-5

Порядок вимірювання довжини діагоналі відбитка:

1. Обертанням барабана 21 (рис. 8) окулярного мікрометра 20 лівий кут перехрестя в окулярі 19 підвести (справа наліво) до правого кута відбитка (рис. 10, а).

2. Зафіксувати положення подвійного штриха в окулярі (між якими цифрами шкали він розміщений). Цифра, що розміщена злі­ва від подвійного штриха, покаже сотні, до яких потрібно додати показання лімба барабана. Наприклад, подвійний штрих лежить між цифрами 3 і 4 (рис. 10, б), що відповідає числу 300, а на лімбі барабана – число 56, тоді сума дорівнює 300 + 56 = 356.

3. Обертанням барабана окулярного мікрометра правий кут пе­рехрестя в окулярі підвести до лівого кута відбитка (рис. 10, в).

4. Провести відлік показання шкали і лімба барабана окулярно­го мікрометра, визначивши в окулярі, між якими цифрами розміс­тився подвійний штрих.

5. Від першого числа 356 відняти друге число 226 (356 – 226 = 130) і отримане число 130 відповідатиме довжині діагоналі відбитка.

6. Визначити довжину діагоналі відбитка в мікрометрах. Для цього отримане число 130 помножимо на ціну однієї поділки лімба барабана окулярного мікрометра (0,3 мкм) і дістанемо 130·0,3 = 39 мкм.

Щоб не вираховувати мікротвердість за формулою (6), користу­ються спеціальними таблицями (дод. 1), що розраховані на відпо­відні навантаження.

По закінченні експерименту заповнити протокол випробу­вання на мікротвердість (табл. 3).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ТА ОФОРМЛЕННЯ РОБОТИ

1. Вивчити лекційний матеріал та методичні рекомендації до теми.

2. Вибрати індикатор і підрахувати навантаження відповідно до матеріалу, що випробовується.

3. Виміряти діаметр отриманого відбитка (при застосуванні метода Брінеля і визначити твердість за таблицею 4).

4. Визначити твердість за методом Роквелла.

5. Значення вибраного навантаження, форму індикатора, число твердості та матеріал, що випробовується, внести в таблицю протокола (за Брінелем) та таблицю (за Роквеллом) 3.

6. Заповнити таблицю 3.

Таблиця 3. Протокол дослідження твердості на твердомірі Брінеля

Марка сталі	Навантажен­ня на інден­тор, кН	Діаметр кульки індентора, мм	Твердість
НВ	HRA	HRB	HRC	HV	HSh

Таблиця 4. Співвідношення чисел твердості, визначених на різних твердомірах

Твердомір
Брінеля	Роквелла	Віккерса	Шора
Індентор
Діаметр відбит­ка, мм	Сталева кулька D=10мм	Алмазний ко­нус	Кулька D=1/16"	Алмаз­ний ко­нус	Алмазна піраміда	Стале­вий бо­йок
НВ	Шкала	НV	НSh
НRА	НRВ	НRС
2,20			–
2,25			–
2,30			–
2,35			–
2,40			–
2,45			–
2,50			–
2,55			–
2,60			–
2,65			–
2,70			–
2,75			–
2,80			–
2,85			–
2,90			–
2,95			–
3,00			–
3,02			–
3,05			–
3,10			–
3,15			–
3,20			–
3,25			–
3,30			–
3,35			–
3,40			–
3,45			–
3,50			–
3,55			–
3,60			–			–
3,65			–			–
3,70			–			–
3,75			–			–
3,80			–			–
3,85			–			–
3,90						–
3,95						–
4,00						–
4,05						–
4,10						–
4,15						–
4,20						–
4,25						–
4,30						–
4,35						–
4,40				–		–
4,45				–		–
4,50				–		–
4,55				–		–
4,60		–		–		–
4,65		–		–		–
4,70		–		–		–
4,75		–		–		–
4,80		–		–		–
4,85		–		–		–
4,90		–		–		–
4,95		–		–		–
5,00		–		–		–
5,05		–		–	–	–
5,10		–		–	–	–
5,15		–		–	–	–
5,20		–		–	–	–
5,25		–		–	–	–
5,35		–		–	–	–
5,30		–		–	–	–
5,40		–		–	–	–
5,45		–		–	–	–
5,50		–		–	–	–
5,55		–		–	–	–
5,60		–		–	–	–
5,65		–		–	–	–
5,70		–		–	–	–
5,75		–		–	–	–
5,80		–		–	–	–
5,85		–		–	–	–
5,90		–		–	–	–
5,95		–		–	–	–
6,00		–		–	–	–
6,10		–	49,5	–	–	–
6,20		–		–	–	–
6,36		–	43,5	–	–	–
6,48		–	40,5	–	–	–
6,56		–	38,5	–	–	–

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Який метод визначення твердості слід застосувати для загартованих деталей?

2. Яка розмірність твердості, що визначається різними способами?

3. Що називають твердістю матеріалу?

4. Як визначають твердість матеріалу за методом Брінелем?

5. Як визначають твердість матеріалу за методом Роквелла?

6. Які переваги і недоліки метода Брінеля?

7. Чому дорівнює твердість маловуглецевої сталі, якщо твердість за Брінелем НВ=180 кгс/мм²?

8. Чому дорівнюють 4 великі поділки на шкалі лупи мікроскопа у методі Брінеля?

9. Що означає запис НRC=80 (який метод, для яких металів, який індентор, яке основне навантаження, що означають букви Н, R i C)?

10. Вивести розрахункову формулу для методу Брінеля через діаметр відбитка.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2