ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Твердость как характеристика свойств металлов из "Металловедение Издание 3 " Твердость измеряют при помощи воздействия на поверхность металла наконечника, изготовленного из малодеформирующего-ся материала (твердая закаленная сталь, алмаз или твердый сплав) и имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. [c.144] Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием наконечника (способ вдавливания), царапанием поверхности (способ царапания), ударом или же по отскоку наконечника-шарика. Твердость, определенная царапанием, характеризует, как показал Н. Н. Давиденков, сопротивление разрушению (для большинства металлов путем среза) твердость, определенная по отскоку, характеризует упругие свойства твердость, определенная вдавливанием,— сопротивление пластической деформации. [c.144] Таким образом, твердость характеризует сопротивление пластической деформации и представляет собой механическое свойство металла, отличающееся от других его механических свойств способом измерения. Я. Б. Фридман предложил рассматривать измерения твердости как местные механические испытания поверхностных слоев материала . [c.145] Величина твердости характеризует предел прочности металлов, получающих при испытаниях на растяжение местную пластическую деформацию (шейку), а именно для сталей (кроме сталей с аустенитной и мартенситной структурой) и многих цветных сплавов. Это связано с тем, что при испытаниях на растяжение наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению и отнесенной к его первоначальной площади (предел прочности), отвечает местная пластическая деформация (образование шейки), а не разрушение образца. Такая пластическая деформация аналогична деформации, создаваемой в поверхностных слоях металла при измерении твердости вдавливанием наконечника. [c.145] Подобная количественная зависимость не наблюдается для хрупких материалов, которые при испытаниях на растяжение или сжатие, изгиб, кручение) разрушаются без заметной пластической деформации, а при измерении твердости получают пластическую деформацию. Однако в ряде случаев и для этих металлов (например, серых чугунов) наблюдается качественная зависимость между пределом прочности и твердостью возрастанию твердости обычно соответствует увеличение предела прочности. По значениям твердости можно определять также и некоторые пластические свойства металлов. [c.145] Твердость, определенная вдавливанием, характеризует также предел выносливости некоторых металлов, в частности меди, дуралюмина и сталей в отожженном состоянии. [c.145] Стали с мартенситной структурой, главным образом закаленные и низко-отпущенные средне- и высокоуглеродистые при испытаниях на растяжение разрушаются хрупко, без заметной пластической деформации. [c.145] Вместе с тем измерения твердости выполняются быстро, например при вдавливании конуса за 30—60 сек, а при вдавливании шарика за 1—3 мин. [c.146] Значения твердости, также как и остальные механические свойства, зависят от химического состава и структуры металла поэтому измерения твердости широко применяются в промышленности для оценки свойств деталей и качества термической обработки. [c.146] Вместе с тем для полной характеристики свойств металла необходимо наряду с измерением твердости проводить остальные механические испытания (см. гл. IV). Поскольку измерение твердости в большинстве случаев не разрушает детали, то эти измерения применяют обычно в качестве способа сплошного контроля деталей, в то время как определения характеристик прочности и пластичности проводят в качестве выборочного контроля. [c.146] Следует различать два способа определения твердости вдавливанием измерение твердости (макротвердости) и измерение микротвердости. [c.146] Выбор формы, размеров наконечника и величины нагрузки зависит от целей испытания, структуры, ожидаемых свойств, состояния поверхности и размеров испытуемого образца. [c.147] Если металл имеет гетерогенную структуру с крупными выделениями отдельных структурных составляющих, различных по свойствам (например, серый чугун, цветные подшипниковые сплавы), то для испытания твердости следует выбирать шарик большого диаметра. Если же металл имеет сравнительно мелкую и однородную структуру, то малые по объему участки испытуемого металла могут быть достаточно характерными для оценки свойств материала в целом и, в частности, его твердости. В этих случаях испытания можно проводить вдавливанием тела меньшего размера, например алмазного конуса или пирамиды, и на меньшую глубину. [c.147] При испытании металлов, имеющих мелкую однородную структуру и высокую твердость, например закаленной или низкоотпущенной стали, приведенное условие является даже обязательным, поскольку вдавливание стального шарика или алмаза с большой нагрузкой может вызвать деформацию шарика или скалывание алмаза. [c.147] Однако значительное снижение нагрузки нежелательно так как это приведет к резкому уменьшению деформируемого объема и может дать значения, не характерные для основной массы металла. Поэтому величины нагрузок и размеры получаемых в материалах отпечатков не должны быть меньше некоторых определенных пределов. [c.147] Измерение микротвердости имеет целью определить твердость отдельных зерен, фаз и структурных составляющих сплава, а не усредненную твердость, как при измерении макротвердости. В данном случае объем, деформируемый вдавливанием, должен быть меньше объема (площади) измеряемого зерна. Поэтому прилагаемая нагрузка выбирается небольшой. [c.147] НИИ Чем меньше нагрузка при вдавливании, тем более тщательно должна быть подготовлена поверхность образца или детали. [c.148] Поверхность образца, на которой измеряется твердость, должна представлять шлифованную горизонтальную площадку, а для измерения микротвердости — полированную (в этом случае при изготовлении шлифа нельзя допускать наклепа в поверхностном слое. [c.148] Измеряемая поверхность должна быть установлена горизонтально, т. е. перпендикулярно действию вдавливаемого тела. Противоположная сторона образца также должна быть зачищена и не иметь окалины, так как последняя при нагружении образца сминается, что искажает результаты измерения. [c.148] Вернуться к основной статье