Измерения твердости при высоких температурах

Существующие методы измерения твердости при повышенных температурах можно разделить на две группы 1) статические (методы вдавливания наконечника, царапания, взаимного вдавливания, одностороннего сплющивания) 2) динамические (методы отпечатка, упругой отдачи, качания маятника). Принципы, на которых основаны эти методы, общеизвестны. Рассеяние результатов измерения твердости динамическими методами при высоких температурах довольно велико, поэтому возможности широкого использования этих методов ограничены. [c.23]

В последнее время созданы испытательные установки для определения динамической твердости при высоких температурах (методом упругой отдачи Шора) [107, 108, 127, 128, 221 ] и проведен ряд исследований [73, 88, 222]. Достигнутые максимальные температуры составляют 2070 К [222] и 2850 К [128]. Подробно рассмотрены погрешности измерений [128, 214, 215]. [c.23]

Простота и более высокая производительность по сравнению со стандартными испытаниями на ползучесть характерна также для метода длительной твердости, предложенного А. А. Бочваром для ускоренной оценки жаропрочности. Это испытание отличается от обычного измерения твердости при повышенной температуре только большей выдержкой индентора под нагрузкой (от 0,5 до нескольких часов, чаще всего 1 ч). Величина отпечатка со временем увеличивается в соответствии с формулой (128). Поэтому результаты испытаиий можно экстраполировать с помощью графика в координатах Ig с — Ig т сторону больших выдержек. Основной характеристикой, получаемой в результате испытания, является величина длительной твердости за заданное время. Сопротивление ползучести тоже связано с интенсивностью изменения длительной твердости во времени. [c.259]

Наибольшее распространение получили статические методы измерения твердости. Среди них как при низких, так и при высоких температурах доминируют методы вдавливания индентора с наконечником в виде шарика, конуса или пирамиды. [c.23]

Большинство приведенных в литературе результатов измерения твердости металлов и сплавов при высоких температурах получено методом статического вдавливания наконечника в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями [80, 95, 116, 152, 202]. [c.23]

При сравнительно низких температурах для измерения твердости тугоплавких материалов используется алмаз. Высокая твердость алмаза связана с локализацией валентных электронов у остовов атомов с образованием весьма устойчивых конфигураций, определяющих в свою очередь жесткость и направленность химических связей. Эти положительные свойства позволяют применять кристаллы алмаза в качестве материала инденторов при измерении твердости тугоплавких соединений и материалов на их основе до температуры 1100 К. Алмазные наконечники, характеризующиеся высокой твердостью при низких температурах, обнаруживают быстрое притупление и уменьшение стойкости в условиях высоких температур. Установлено [112], что при температурах, начиная с 1200 К, измерение твердости вызывает быстрый износ алмазных пирамид, а при температуре 1370—1470 К в результате одного вдавливания наконечник выводится из строя. В процессе длительного пребывания при высоких температурах алмазный наконечник постепенно подвергается графитизации, резкой потере прочности и разупрочнению. При температурах свыше 1100—1150 К происходит превращение алмаза в графит. [c.55]

Наконечники, изготовленные из синтетического корунда (искусственный сапфир), которые успешно применяются для измерения твердости металлов при нагреве до 2030 К [18, 20], часто нельзя использовать для измерения твердости тугоплавких соединений и материалов на их основе при нагреве свыше 1270 К, так как твердость корунда при высоких температурах практически не отличается от твердости испытываемых материалов [71, 178]. Необходимым условием проведения испытаний на твердость методом вдавливания является существенное отличие в твердости материала индентора и испытываемого материала. Твердость материала индентора должна быть согласно выражению (11.12) в 2,6 раза выше твердости испытываемых материалов. Таким образом, [c.55]

Инденторы из чистого карбида бора позволяют проводить измерения твердости при температурах от 1100 до 2100—2200 К. При более высоких температурах происходит сплющивание вершины наконечника, а при более низких наблюдается хрупкое разрушение. [c.58]

Результаты вычисления предельных относительных ошибок определения твердости вольфрама и молибдена приведены в табл. 4 и 5. Оказалось, что значения этих ошибок при высоких температурах достаточно малы и что наибольший вклад в значение б дает ошибка измерения температуры (при 2800—3300 К). С увеличением точности измерения температуры резко повышается точность определения твердости. Например, если увеличить точность измерения температуры на 0,5%, предельная относительная ошибка определения твердости вольфрама при 3300 К уменьшится почти на 3%. [c.62]

Твердость стали, измеренная при высоких температурах, зависит от стабильности фаз, образующих ее структуру, Некоторые фазы сохраняют свою твердость до начала их распада. На рис. 11 показано изменение твердости разных легированных сталей, содержащих, следовательно, разные типы карбидов в зависимости от температуры испытания. [c.28]

Для измерения твердости металлов и сплавов при высоких температурах часто используют вакуумные установки с пирамидальными 136° наконечниками из алмаза (до 1000 — 1100° С) или синтетического сапфира (до 1300—1500° С) [15]. Этим методом удалось установить более точно переломы на кривых 1п НУ — Т для большинства металлов, определить скачкообразное изменение твердости при полиморфных превра- [c.74]

Сопротивление разрушению и пластичность при длительных статических нагрузках здесь речь идет уже об испытаниях образцов до разрушения с измерением времени, выдерживаемого материалом до разрушения при данной постоянной нагрузке, и максимальной пластичности при разрушении. Такие испытания, называемые испытаниями на длительный разрыв или на длительную прочность, являются столь же ценным дополнением к испытаниям на ползучесть и релаксацию, как определение сопротивления разрушению и сужения шейки — в дополнение к пределу текучести, или твердости при вдавливании при обычных статических испытаниях в условиях нормальной температуры. Следует различать еш.е группу методов, оценивающих стабильность структуры материала при вылеживании или при выдержке под нагрузкой при высокой температуре (способность к старению, склонность к охрупчиванию и т. п.) [27]. [c.144]

Требования, предъявляемые в данном случае к шарику или конусу, — определенный уровень твердости и прочности, — обеспечивают неизменяемость формы индентора под давлением груза. Совершенно иное положение имеет место при высоких температурах. Стальной индентор размягчается при нагреве и не может быть использован для измерения твердости. При переходе от инденторов, изготовленных из углеродистой стали, к инден-горам, изготовленным из специальной высоколегированной жаропрочной стали, удается повысить температуру испытания примерно до 700°. [c.297]

Диаграмма состояния. Золото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состояниях. Такой характер диаграммы состояния системы Аи — Си был впервые установлен в работах Н. С. Курнакова и С. Ф, Жемчужного [1, 2]. выполненных методами термического и микроструктурного анализов и измерением твердости и электропроводности. [c.80]

Диаграмма состояния. Исследованиями [1], выполненными методами микроструктурного, рентгеновского, магнитного и дилатометрического анализов, а также измерением твердости установлено, что при высоких температурах (несколько ниже линий солидус) иридий и кобальт обладают не- [c.552]

Для точных измерений твердости при нагреве и особенно для ее определения при высоких температурах (до 2000° С) испытания производят в специальных установках, многие оригинальные конструкции которых разработаны М. Г. Лозинским. В этих установках испытания проводят в вакууме или в других средах. Нагружение осуществляется с использованием той же пирамиды, что и в приборе Викерса. Образец нагревается или проходящим током, или излучением от специальных нагревателей. Контроль температуры образца осуществляется с помощью термопары, привариваемой к образцу. [c.164]

ПО изменению упрочнения получаются при измерениях твердости по Виккерсу на поверхности шлифованных стальных образцов, выдержанных под нагрузкой при высокой температуре. При нагружении образца твердость феррита сначала увеличивается под действием пластической деформации, а затем прн длительной выдержке под нагрузкой снова уменьшается, благодаря влиянию процесса диффузии, уменьшающему местную концентрацию потенциальной энергии в кристаллической решетке металла. Чем выше температура, тем быстрее происходит уменьшение твердости материала прн выдержке гюд нагрузкой н, следовательно, тем ниже оказывается мгновенный модуль упругости и тем ниже прочность стали при высокой температуре (рис. 178, а). [c.248]

В начале текуш его столетия были заложены основы квантовой физики. Вскоре после этого Эйнштейн [75], Борн и Карман [76] и Дебай [77] применили принципы квантовой теории для объяснения результатов, полученных при измерении теплоемкости твердых тел. Б несколько более поздней работе Эйнштейн [78] признал, что его первоначальное предположение о наличии одной частоты колебаний у всех атомов твердого тела не может рассматриваться как точная физическая модель. Тем не менее его первую работу характеризует глубокое понимание основных особенностей теплоемкости, что полностью оправдывает использование в качестве первого приближения сравнительно грубой первоначальной модели. Теоретическим результатом первостепенной важности было введение представления о свойственной каждому веществу характеристической температуре 0, выше которой тепловое движение полностью нивелирует индивидуальные особенности любой решетки и поэтому действительна универсальная классическая формула Е = 31 кТ. При температурах ниже в теплоемкость, а также многие другие экспериментально определяемые свойства твердых тел весьма критическим образом зависят от особенностей данной решетки. Так, например, аномальная теплоемкость алмаза, значительно меньшая классического значения, в свете этой теории получает прямое объяснение как результат высокой характеристической частоты колебаний решетки v (это подтверждается также исключительной твердостью алмаза). Характеристическая температура алмаза в (A 0=/zv) много выше комнатной температуры, а потому и его теплоемкость при комнатной температуре много ниже значения, которое следует из закона Дюлонга и Пти. Иными словами, алмаз при комнатной температуре находится в низкотемпературной области . [c.186]

Начиная, по-видимому, с работ Бринелля, ведется интенсивное изучение термопрочности материалов методами исследования твердости при все более высоких температурах. В наших работах была достигнута наивысшая температура измерения твердости — 3300 К. [c.22]

Измерения твердости при высоких температурах обычно проводят по методу Брннелля с применением специальной установки (рис. 2.5). Она состоит из вертикальной трубчатой электропечи сопротивления 5, имеющей боковой канал для термопары, плунжера [c.27]

Применение динамического метода для измерения твердости при высоких температурах.— В кн. Металлокерамические и тугоплавкие материалы. М., МИФИ, 1967, с. 29—37. [c.79]

В качестве наконечника индентора для измерений твердости при температурах выше 1370 К используют монокристаллы синтетического корунда (сапфира AljOg). Нами установлено, что сапфировый наконечник хорошо работает до 2030 К, но при несколько более высокой температуре (около 2070 К) происходит его сплющивание [18, 20]. [c.32]

Специальная работа была посвящена выяснению возможности применения инденторов из карбида бора и ди-борида титана для измерения твердости карбидов при высоких температурах в вакууме [71, 178]. Исходными материалами для изготовления заготовок инденторов служили аморфный бор (чистотой 99,5%), ламповая сажа зольностью 0,2%, а также мелкодисперсный порошок карбида бора состава 76,8% В, 21,9% Си порошокдиборида титана состава 69,3% Ti, 30,4% В. [c.56]

Для экспрессной оценки предела длительной прочности используют метод длительной горячей твердости. Сущность метода заключается в определении длительной твердости металлов при различных выдержках образца под нагрузкой при высокой температуре. Для измерений стандартный твердомер Брииелля оснащают шариком из никелевого сплава и муфельной трубчатой печью. Нагрузка при испытании сохраняется постоянной и составляет 5000 Н. Отпечатки измеряют с точностью 0,05 мм на отсчетном микроскопе МПБ-2. Для обеспечения необходимой точности измерения отпечатка поверхность образца шлифуют на микронной бумаге. Хорошие результаты дает легкое антикоррозионное хромирование поверхности. [c.220]

Для предупреждения образования КЭП с шеро ховатой поверхностью используют смачивающие до бавки, перемешивают суспензию до осаждения, увели чивают скорость движения суспензии и проводят осаждение при низких плотностях тока. Указанные приемы, кроме последнего, способствуют измельчению агломератов частиц и предупреждают их образование Механические свойства таких керметов описаны кривыми рис. 21 (измерения проводили при комнатной температуре). Покрытия имеют высокие значения, твердости (сохраняющейся после термообработки), прочности и предела текучести, но одновременно снижается относительное удлинение по сравнению [c.69]

В настоящее время нет окончательного обоснованного мнения о том, какими механическими характеристиками должен обладать металл для лучшего сопротивления эрозии. Этот факт может найти свое объяснение в том, что при принятии тепловой теории эрозионного разрушения, устанавливающей вынос с поверхности изделия тонкого слоя полужидкого или совсем расплавленного металла, механические свойства поверхностного слоя, по-видимому, не играют определяющей роли. Действительно, при расплавлении границ зерен или отдельных структурных составляющих, вероятно, не имеет значения, твердый или мягкий был материал, с высоким или низким пределом упругости и прочности, с большим или малым значением ударной вязкости и т. д. Однако совсем не учитывать механические свойства материала изделий, конечно, нельзя. Следует признать, что высокие характеристики прочности, при одновременной хорошей пластичности и вязкости, безусловно, способствуют лучшей работе изделий в условиях воздействия горячих газовых струй. Основным здесь является не то, какими свойствами обладает металл при комнатной температуре, а то, как эти свойства изменяются с повышением температуры и какие характеристики имеет металл при высоких рабочих температурах. Проведенные исследования показали, что, например, образцы из чистого молибдена или хрома, имеющие твердость по Виккерсу в пределах 40—50 кПммР-, при измерении в вакууме на приборе Гудцова—Лозинского в диапазоне 1050—1100° С, обладают значительно более высокой эрозионной стойкостью, чем образцы из конструкционной стали, имеющей при тех же температурах твердость 3—5 кГ/мм . В данном случае малое разупрочнение сплавов при высоких температурах способствует лучшей сопротивляемости эрозионному разрушению. [c.146]

Поскольку до недавнего времени считалось, что все загрязнения, в том числе и пленку окисла, можно удалить с поверхности вольфрамового образца простым нагреванием до температуры свыше 2600 К, то на измерения работы выхода вольфрама было затрачено больше усилий, чем на какой-либо другой материал. Вольфрам обладает также некоторыми другими преимуществами. Его твердость мало уменьшается при высоких температурах. Из-за большой энергии связи очень тонкое вольфрамовое острие способно выдерживать очень большие напряженности поля, прикладываемого в опытах по холодной эмиссии. Вольфрам образует большие монокристаллы просто за счет перекристаллизации проволок или лент, нагретых до температур, необходимых для очистки и дегазации. Однако наблюдением дифракции медленных электронов было установлено, что одну из растворимых примесей, а именно углерод, невозможно удалить с поверхности простым нагреванием. Это было показано Тейлором [35] и Стерном [36] соответственно для кристаллических плоскостей (И1) и (110). При обсуждении последующих данных следует всегда помнить, что приводимые значения работы выхода различных плоскостей вольфрама и любых других эмиссионных параметров поликристаллического вольфрама могут [c.219]

Время нагружения определяется изменением числа твердости во времени при постоянной приложенной нагрузке, которое является затухающим с течением времени процессом. Наиболее значительные изменения происходят непосредственно после приложения нагрузки. Поэтому при измерении обычьюй (кратковременной) твердости необходима определенная выдержка индентора под нагрузкой с тем, чтобы последующие изменения твердости не превышали погрешности измерений. Проведенные в широком интервале температуры измерения показали, что при высокой температуре время приложения нагрузки должно составлять 40... 60 с, при нормальной температуре можно, как правило, ограничиться временем нагружения 5... 10 с. [c.204]

Из приведенных данных следует, что для соблюдения условий подобия при измерении твердости в условиях высоких температур целесообразно увеличить нагрузки на ИЕ1денторе. [c.32]

Если прикладываемая нагрузка при повторных ударах не превышает первоначальную, то выступы деформируются упруго, и сближение значительно меньше, чем при первом ударе (при первом ударе сближение определяется в основном исходной шероховатостью поверхности, пределом текучести или твердостью, а при повторных сближение зависит от модуля упругости и геометрии поверхности после первоначальной деформации). Пр-и небольшой внешней нагрузке местные давления на площадках фактического контакта при ударе могут достигать высоких значений и приводить область контакта в состояние пластического течения даже у металлов со значительной твердостью. Высокоскоростная пластическая деформация, которой при ударе подвергаются микровыступы, вызывает их мгновенный разогрев до высоких температур. Небольшие геометрические размеры единичной микронеровности (для шлифованой поверхности /г=10 мкм, г=50 мкм) затрудняют, а иногда делают невозможным непосредственное измерение температуры на ней. В таких случаях применяют моделирование, которое позволяет качественно или количественно исследовать интересущий нас процесс на модели. Исследователи, занимающиеся изучением механических процессов на поверхности контакта, для моделирования микровыступа использовали различные модели в виде тел правильной геометрической формы конусоидальные, стержневые, клиновые, эллипсоидальные, цилиндрические, сферические и др. [c.129]

Влияние относительной плотности т (т = 1 - 0, где 0 — пористость) на твердость и модуль упругости нанокристаллического Т1К, полученного обработкой ультрадисперсного порощка в условиях высоких давлений и температур, показано на рис. 3.23. Как видно, зависимость имеет линейный характер, причем в случае модуля упругости эффект наноструктуры в изученных условиях не проявляется. Для небольщого интервала значений пористости при измерении твердости по Виккерсу Ну к модуля Юнга Е справедливы линейные зависимости типа [c.79]

Образцы сверхтвердых фуллеритов (консолидированных фул-леренов Сбо) были получены компактированием при высоких давлениях (9—13 ГПа) в интервале температур 200— 1600 °С [6]. Оптимальные значения твердости этих образцов составляют 100 ГПа (в отдельных случаях до 300 ГПа), а модуль объемной упругости превышал таковой для алмаза и составлял более 500 ГПа. Эти материалы с уникальными механическими свойствами уже нашли применение для изтотовления инденторов в устройствах для измерения твердости и трибологических характеристик твердых материалов, включая наноструктурные пленки. [c.154]

Слек [215] использовал формулу (7.3) для того, чтобы предсказать, какие неметаллические кристаллы должны иметь очень высокую теплопроводность при комнатной температуре. Поскольку в формулу входит величина 0 , важно, чтобы она была большой, даже если средний атомный вес Ма мал (при больших значениях 6 должна быть сильная связь Jieждy легкими атомами, и, в самом деле, величина Ма0 хорошо коррелирует с твердостью, измеренной по шкале Mo a). Также необходимо, чтобы v и у были малыми. Такие комбинированные критерии лучше всего вы- [c.85]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...