🗊Презентация Определение твёрдости металлов и сплавов

Лабораторная работа №2 Определение твёрдости металлов и сплавов Автор: профессор Сафонов Б.П. Техническое исполнение: Холопова А.С. НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева Кафедра ОХП

Цель работы: знакомство с конструкцией твердомеров: освоение методики определения твёрдости сплавов по методу Бринелля и Роквелла; изучение возможности взаимного пересчёта предела прочности и твёрдости стали.

Метод Бринелля ГОСТ 9012 Определение числа твёрдости по Бринеллю НВ производится по результатам вдавливания в исследуемую поверхность стального закаленного шарика диаметром D под действием заданной нагрузки Р в течение определённого времени. Измеряемым параметром является диаметр отпечатка d.

Твердомер Бринелля ТШ-2М 1 – предметный столик; 2 – оправка с индентором; 3 - грузы

Схема твердомера Бринелля 1 – оправка с индентором 2 – предметный столик 3 – грузы 4 - рычаг

Измерительный микроскоп (лупа) МПБ-2 Техническая характеристика: Диаметр отпечатка dmax =7 мм. Цена деления – 0,05 мм.

Схема испытаний по Бринеллю. 1 – образец (темплет) 2 – индентор 3 – предметный столик D – диаметр индентора P – нагрузка на индентор d – диаметр отпечатка на образце

Измерение отпечатка лупой Измерение d=5,9 мм По таблице ГОСТ 9012 для D=10 мм; P=3000 кгс имеем НВ 99

Темплеты из чёрных металлов и сплавов

Темплеты из цветных металлов и сплавов

Выбор условий определения твёрдости по Бринеллю

Получение результата определения НВ Число твёрдости по Бринеллю НВ представляет собой отношение нагрузки на индентор (шарик) к площади поверхности отпечатка Fотп. Отпечаток при испытании по Бринеллю представляет собой шаровой сегмент диаметром d или

Таблица для определения числа твёрдости по Бринеллю НВ (кгс/мм2) (Приложение к ГОСТ 9012)

Пояснения к таблице ГОСТ 9012 Диаметры отпечатков в таблице даны для испытания шариком D=10 мм при нагрузках P = 30D2 = 3000 кгс; Р = 10D2 = 1000 кгс; Р = 2,5D2 = 250 кгс. Для определения по таблице числа твердости при испытании шариком D=5 мм при нагрузках P = 30D2 = 750 кгс; Р = 10D2 = 250 кгс; Р = 2,5D2 = 62,5 кгс d5=2 d10. Для определения по таблице числа твердости при испытании шариком D=2,5 мм при нагрузках P = 30D2 = 187,5 кгс; Р = 10D2 = 62,5 кгс; Р = 2,5D2 = 15,6 кгс d2,5=4 d10. Например, при испытании шариком D=5 мм при нагрузке P = 30D2 = 750 кгс получен отпечаток диаметром d =1,65 мм. Число твердости в таблице следует искать для d5=2 d10=2·1,65=3,30 мм, в итоге получим НВ341. Аналогичный результат НВ341 получим, если Р=750 кгс, D=5 мм, d =1,65 мм подставим в расчетную формулу для определения числа твёрдости по Бринеллю

Метод Роквелла ГОСТ 9013 Определение числа твёрдости по Роквеллу HR производится по результатам вдавливания индентора стандартного типа (конус или стальной шарик) в поверхность темплета или изделия. Твёрдость по Роквеллу – величина безразмерная.

Твердомер Роквелла ТК-2 1 – предметный столик; 2 –оправка с индентором; 3 – грузы;4 – маховик; 5 - барабан; 6 – клавиша; 7 – индикатор со стрелками.

Схема твердомера Роквелла 1 – оправка с индентором, 2 – предметный столик, 3 – грузы, 4 - электродвигатель

Схема испытаний конусом 1 – образец (темплет), 2 – индентор, 3 – предметный столик

Условия испытаний по методу Роквелла

Материал темплетов

Последовательность действий при проведении испытаний 1 – приложение предварительной нагрузки Р0 =10 кгс вращением маховика (малая стрелка совмещается с красной точкой на шкале прибора); 2 – установка большой стрелки на «0» вращением барабана; 3 – приложение основной нагрузки Р1 нажатием клавиши; 4 – выдержка при суммарной нагрузке РΣ 2-4 с производится автоматически; 5 – считывание результата: HRA, HRC по чёрной шкале; HRB по красной шкале.

Метод Виккерса ГОСТ 2999 Измерение твёрдости по Виккерсу основано на вдавливании алмазного индентора в форме правильной четырёхгранной пирамиды с углом при вершине 136° в темплет (изделие) под действием нагрузки Р и измерении диагоналей отпечатка, оставшегося на поверхности образца после снятия нагрузки. Твёрдость по Виккерсу обозначается HV и имеет размерность МПа или кгс/мм2.

Твердомер Виккерса Нагрузки Н (кгс): 10 (1); 20 (2); 50 (5); 100 (10); 200 (20); 300 (30); 500 (50); 1000 (100). Материалы: чёрные и цветные металлы и сплавы. Пределы измеряемого показателя HV 80 … 20000 МПа (8 … 2000 кгс/мм2)

Схема твердомера Виккерса 1 – узел индентора, 2 – предметный столик, 3 – грузы 4 – отсчётное устройство

Ранжирование материалов по твёрдости Количественное сравнение материалов по твёрдости возможно только в пределах одной шкалы. При необходимости сравнить между собой твёрдость HB, HRA, HRB, HRC используется универсальный показатель твёрдости HV. Для перехода к HV можно использовать или уравнения регрессии или переводные таблицы.

Переход к HV по уравнениям регрессии Уравнения регрессии получены обработкой данных по твердости сталей и сплавов. Интервалы изменения аргумента: HB =75-712 кгс/мм2; HRA=50-85; HRB=55-100; HRC =18-66.

Переход к HV по переводной таблице

Формула интерполяции для перевода Hx→HVx здесь Hx– значение твёрдости (HBx, HRAx, HRBx, HRCx), подлежащее ранжированию; H1, H2 – интервал твёрдости ранжируемых показателей, внутри которого находится значение Hx (слайд 27); HVx– искомое значение сравниваемого показателя Hx→HVx; HV1, HV2 – табличные значения сравниваемого показателя твёрдости по Виккерсу (H1→ HV1, H2→ HV2), индекс 2 присвоен большему значению показателей твёрдости.

Отожжённые стали: оценка твёрдость ↔ предел прочности

Закалённые стали: оценка твёрдость ↔ предел прочности

Спасибо за работу!