ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Испытания на твердость из "Материаловедение Технология конструкционных материалов Изд2 " Испытания на твердость - испытания в условиях неравномерного всестороннего сжатия. Твердость - характеристика прочности материала в условиях сложнонапряженного состояния, возникающего при внедрении индентора и сопровождающегося большими пластическими деформациями в зоне испытания. Твердость определяется силами атомного и молекулярного взаимодействия, и ее значение коррелирует с рядом механических свойств многих металлов и сплавов. [c.191] Индентор - твердое тело определенной геометрической формы (шарик, ко-нус, пирамидка), вдавливаемое в поверхность образца при определении твердости материала. [c.191] Люминесценция- неравновесное излучение света телами, избыточное над их тепловым излучением и имеющее длительность т после прекращения действия возбудителя люминесценции, во много раз превышающую период световых волн а 10- с). [c.192] Твердость, определенная вдавливанием, характеризует сопротивление пластической деформации определенная царапаньем - сопротивление разрушению (путем среза) определенная по отскоку - упругие свойства. Наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием. [c.192] Методы определения твердости подразделяются также на исследование твердости (макротвердости) и микротвердости. Измерение твердости заключается в том, что индентор значительных размеров (например, стальной шарик диаметром до 10 мм) проникает в испытуемый материал на сравнительно большую глубину. В результате в деформированном объеме оказываются представленными все фазы и структурные составляющие сплава в количестве и с расположением, характерными для испытуемого материала. Таким образом, измеренная твердость характеризует в этом случае твердость всего материала. Цель исследования микротвердости - определение твердости отдельных зерен, фаз и структурных составляющих сплава, а не измерение усредненной твердости. Деформируемый объем в данном случае должен быть меньше объема (площади) измеряемого зерна, а прилагаемая нагрузка при этом невелика. Кроме того, микротвердость измеряют для характеристики свойств очень малых по размерам деталей. [c.192] Существует несколько способов измерения твердости вдавливанием по Бринеллю (НВ, мерой твердости служит отношение нагрузки к площади поверхности сферического отпечатка шарика) по Роквеллу (НКА, НКВ, яле - условная величина, обратная глубине вдавливания шарика или алмазного конуса в зависимости от твердости испытуемого металла, с соответствующим отсчетом на приборе Роквелла) по Виккерсу (НУ - определяется отношением нагрузки к квадрату средней длины диагоналей отпечатка от вдавливания четырехгранной алмазной пирамидки). [c.193] Этот способ измерения твердости используют для испытания металлических и неметаллических материалов в образец (издел) ё) под действием нагрузки, приложенной без удара перпендикулярно его поверхности, вдавливают стальной шарик. В результате на поверхности образца образуется отпечаток, диаметр которого измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью. . 0,25.% диаметра шарика. Шарик вдавливают с помощью пресса (рис. 2.34), в некоторых конструкциях давление осуществляют гидравлическим способом, в других - грузами, которые передвигаются электродвигателем. [c.193] Образец устанавливают на столике 1 зашлифованной поверхностью кверху. Поворотом маховика 2 столик прибора поднимается так, чтобы шарик 4 мог вдавиться в испытуемую поверхность. Затем включают электродвигатель 5, который сначала перемещает коромысло и постепенно нагружает шток, а следовательно, и вдавливает шарик под действием нагрузки 3, сообщаемой привешенным к коромыслу грузом. Эта нагрузка действует определенное время (10+15 с для черных и 10+180 с для цветных металлов в зависимости от твердости), после чего вал, вращаясь в обратном направлении, снимает нагрузку. [c.193] Часть первая. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ... [c.194] При нескольких испытаниях одного и того же материала диаметр шарика и нагрузку выбирают в соответствии с таблицей механического подобия, равную степени нагружения /Г = 0,102Р/1) = onst, (табл. 2.4). [c.194] Между твердостью пластичных металлов, определяемой способом вдавливания, и другими механическими свойствами (главным образом временным сопротивлением) существует количественная зависимость. Величина твердости взаимосвязана с временным сопротивлением металлов и сплавов, проявляющих при растяжении сосредоточенную пластическую деформацию шейку), а именно сталей (кроме сталей с аустенитной и мартенситной структурой) и многих цветных сплавов. Это вызвано тем, что при испытаниях на растяжение наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению, отвечает предельная равномерная деформация, после которой начинает развиваться шейка. В этих случаях предельная равномерная деформация при растяжении примерно совпадает со средней пластической деформацией поверхностных слоев металла при измерении твердости вдавливанием сферического индентора. Обычно такая зависимость не наблюдается для хрупких материалов, однако в ряде случае (например, серые чугуны) она есть. [c.195] Это соотношение основывается на том, что для углеродистых и перлитных легированных сталей с увеличением твердости возрастает условный предел текучести. [c.195] В выражениях (2.33) и (2.34) размерности [5к] = [аод] = [Яо,г] = = [НВ] = МПа. Взаимосвязь (2.33) обосновывается тем, что на пределе текучести - начальный акт разрушения, а при напряжении разрыва происходит полное разрушение. [c.196] Соотношения (2.35)-(2.37) получены с учетом того, что в некоторых частных случаях с увеличением твердости пластичность материала падает, что, например, верно для углеродистых сталей при определенном виде термообработки. [c.196] Измерение твердости вдавливанием стального шарика - это не универсальный способ. Он не позволяет испытывать материалы твердостью НВ 4,5 ГПа и измерять твердость тонкого поверхностного слоя толщиной менее 1-5-2 мм, так как стальной шарик продавливает этот слой и проникает на большую глубину. [c.197] В способе испытания на твердость по Роквеллу измеряют глубину отпечатка, получаемого вдавливанием наконечника индентора в образец под действием последовательно прилагаемой предварительной Ро и основной Р] нагрузок (табл. 2.5) на глубину./го я к = к - Ио соответственно (рис. 2.35). В качестве индентора используется алмазный конус с углом при вершине 120° (шкалы А и С) или стальной шарик диаметром 1,5875 мм = /[б дюйма (шкала В). В результате измеряют остаточное увеличение глубины проникновения индентора е/после снятия основной нагрузки, но при сохранении предварительной (рис. 2.35). Твердость по Роквеллу по шкалам А и С равна 100 - е, а по шкале В равна 130-е. Именно эти значения и отмечает стрелка индикатора прибора. Чем меньше величина е, выраженная в делениях шкалы циферблата, тем выше твердость. Цена одного деления составляет 0,002 мм. [c.197] Часть первая. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ... [c.198] Твердость по Роквеллу обозначается цифрами и буквами НК с указанием шкалы твердости (А, В и С). Пределы измерения твердости для шкалы А 70+85 единиц, для шкалы В 25- ]100 единиц, для шкалы С 20+67. [c.198] При изменении нагрузки твердость в условиях вдавливания алмазного конуса не изменяется, так как условия деформации под вершиной конуса остаются постоянными. Именно поэтому при испытании твердости по Роквеллу сохраняется закон подобия. [c.198] В соответствии с ГОСТ 8.064-79 введен новый эталон, и твердость НКС обозначается как НКС , значения которой немного больше. Для пересчета используются специальные таблицы. [c.198] Вернуться к основной статье