Вимірювання твердості металів - методичка, сторінка 2

Порядок вимірювання твердості на приладі Брінелля

Після того, як підібрані навантаження, діаметр кульки і встановлено час витримки, випробуваний зразок поміщають на столик і за допомогою маховичка призводять до зіткнення з кулькою до упору, створюючи цим попередню навантаження в 1000 Н. Натисканням кнопки включають електродвигун. Навантажувати зразок, витримка і зняття навантаження здійснюються автоматично. Тривалість витримки сигнализируется запалюванням лампочки. Після відключення електродвигуна столик опускають і вимірюють отриманий відбиток спеціальної лупою. Діаметр відбитка вимірюють в двох взаємно перпендикулярних напрямках і беруть середнє значення. Знаючи діаметр відбитка і прикладену навантаження, по табл. 1 знаходять величину твердості випробуваного зразка.

При вимірі твердості на приладі Роквелла студент повинен керуватися наступними порадами:

Випробування твердості на цьому приладі можуть проводитися вдавленням загартованого кульки (D = I, 588 мм), алмазного конуса. При цьому алмазний конус застосовується для випробування твердих металів (НВ - 2500 МН / м 2).

Залежно від типу індентора і обраної навантаження вимірювання твердості проводять за шкалами A, B, C, F. Отримане значення твердості є величиною безрозмірною і виражається в одиницях даної шкали відповідно HRA, HRB, HRC, HRF (див. Табл. 3).

Прилад вимірює глибину відбитка. Кожне ділення шкали індикатора відповідає глибині вдавлення (h) в 0,002 мм, тому, чим менше h, тим більше твердість.

Співвідношення між твердістю і глибиною вдавлення визначається виразами

для алмазного конуса (3)

Перед початком випробування необхідно вибрати шкалу вимірювання, тобто навантаження, шкалу відліку і индентор (кульку або конус). Шкали А і С застосовує для вимірювання загартованої сталі, причому, коли потрібно виміряти твердість в поверхневому шарі, наприклад, після хіміко-термічної обробки, після гарту ТВЧ, навантаження знижують до 500 Н, тобто використовує для вимірювання шкалу А. Для визначення твердості відпалений і нормалізованої сталі застосовують шкалу В, навантаження 1000 Н. Дня кольорових металів, що мають малу твердість, вимірювання проводять за шкалою F. Навантаження в цьому випадку знижена до 500 Н, щоб зменшити глибину проникнення сталевої кульки .

Поверхня випробуваного зразка повинна бути очищена шліфуванням від окалини та інших сторонніх речовин.

Перпендикулярність прикладання навантаження забезпечується за рахунок створення паралельності опорних поверхонь зразка.

Мінімальна товщина зразка повинна бити не менше восьмикратною глибини впровадження наконечника після зняття основного навантаження. На зворотному боці зразка не повинно бути помітно після вимірювання твердості слідів деформації. Відстань від краю зразка або між сусідніми відбитками має бути не менше 3 мм.

Відлік результатів вимірювання твердості проводиться в цілих поділках шкали індикатора з точністю 0,5 одиниці шкали. За число твердості приймається результат окремого вимірювання. Причому на кожному зразку слід виконувати не менше трьох вимірів.

Порядок вимірювання твердості на приладі Роквелла

Після підготовки поверхні зразка і вибору шкали встановлюється відповідне навантаження і индентор (кульку або алмазний конус). Зразок поміщають на столик приладу і за допомогою маховичка призводять до зіткнення з наконечником, створюючи попередню навантаження в 100 Н, що відзначається на циферблаті установкою маленької стрілки проти червоної точки. При цьому велика стрілка повинна зайняти вертикальне положення, вказуючи вгору з відхиленням ± 5 поділок шкали від вертикалі. Якщо відхилення стрілки перевищує 5 поділок, попереднє навантаження повинна бути знята, а вимір твердості вироблено в іншій точці зразка.

Потім поєднує велику стрілку з нулем чорної шкали (незалежно від обраної шкали вимірювання) і натисканням на важіль дають основне навантаження.

Після повної зупинки руху стрілки (через 2-3 с) починається відлік твердості за шкалою індикатора. Необхідно пам'ятати, що при вимірюванні алмазним конусом відлік твердості проводиться по чорній шкалі, а при вимірюванні сталевим кулькою - по червоній шкалі. Незважаючи на ряд недоліків методу Роквелла: умовність величини визначається твердості, мала точність вимірювання цей метод широко застосовується для масового контролю. Причиною цього є ряд переваг методу:

Швидке визначення твердості завдяки автоматизації приладів.

Можливість визначення твердості матеріалів з НВ> 500 од.

Можливість вимірювання твердості на малих і тонких зразках.

Твердість по Роквеллу HRA, HRB, HRC, HRF може бути переведена в твердість по Бринеллю за допомогою таблиці (див. Табл. 4), складеної на підставі експериментальних даних

При вимірі твердості по Віккерсу згідно ГОСТ 2999 - 59 в випробуваний метал вдавлюється чотиригранна алмазна піраміда з кутом при вершині 135 °. Для випробування можуть застосовуватися навантаження 50, 100, 200, 300, 500, 1000 і 1200 Н. Відбиток виходить у вигляді квадрата. За допомогою мікроскопа, що знаходиться на приладі, вимірюється діагональ відбитка. Твердість по Віккерсу HV визначають як питомий тиск, що припадає на одиницю поверхні відбитка Н / м 2

де Р - навантаження на піраміду, Н;

d - довжина діагоналі відбитка, мм 2.

Числа твердості по Бринеллю і Віккерсу мають однакову розмірність, а для металів з твердістю до 450 од. вони однакові.

Вимірювання твердості алмазної пірамідою дає більш точні значення для металів з високою твердістю, ніж вимірювання кулькою або конусом, так як діагоналі відбитка досить великі навіть при малій глибині відбитка. При вдавливании піраміди співвідношення між діагоналями виходить відбитка при зміні навантаження залишається постійним, що дозволяє в широких межах змінювати навантаження. Величину навантаження вибирають в залежності від цілей дослідження, товщини і твердості досліджуваного зразка. Тривалість витримки під навантаженням становить: для чорних металів 10-15 с, для кольорових металів 30-60 с.

Прилад Віккерса (рис.2) забезпечений важільним пристроєм 1 для навантаження алмазної піраміди 5, спеціальним мікроскопом 6 для вимірювання діагоналей відбитка, а також вантажним приводом 7.

Поверхня зразків для визначення твердості по Віккерсу попередньо ретельно відшліфувати наждачним папером тонкого номера або відполірувати. Товщина досліджуваного зразка повинна бути не менше, ніж 1,5 діагоналі відбитка.

На приладі Віккерса можна вимірювати твердість м'яких металів і дуже твердих сплавів і, крім того, твердість в тонких поверхневих шарах, наприклад при обезуглероживание, поверхневому наклеп, хіміко-термічній обробці і т.д.

Однак кожне визначення по Віккерсу займає порівняно багато часу і вимагає ретельної підготовки поверхні зразка, що є основним недоліком цього методу, що перешкоджає широкому застосуванню його в цехових умовах.

Порядок вимірювання твердості по Віккерсу

Визначають необхідну величину навантаження в залежності від матеріалу і Форму випробуваного вироби, користуючись таблицею 5.

Зразок поміщається на столику 4, встановленому на гвинті 3, який переміщається обертанням маховичка 2 до тих пір, поки не відбудеться зіткнення алмазної піраміда об поверхню зразка.

Чи включається рукоятка 1, і навантаження системою важелів передається на зразок.

Відводять виріб від зіткнення з алмазним наконечником поворотом маховика проти годинникової стрілки і, повертаючи головку мікроскопа вправо до упору, поєднує об'єктив мікроскопа з відбитком.

Відбиток фокусують і вимірюють величину діагоналей. Для цього обертанням гвинта підводять до краю діагоналі нульову позначку шкали, а потім, обертаючи мікрогвинт, підводять до протилежного кінця діагоналі рухливу лінію. При відліку користуються шкалою мікроскопа, одну поділку якої дорівнює 0,1 мм, і мікрогвинти, одну поділку якого на лімбі відповідає 0,001 мм при збільшенні в 100 разів. Для вимірювання другий діагоналі повертають голівку мікроскопа на 90 ° - за годинниковою стрілкою. Після виміру двох діагоналей визначає середнє значення d.

Користуючись таблицею, за значенням d визначають твердість по Віккерсу (HV) або знаходять її за формулою (5).