- •Содержание
- •Макроскопический метод исследования металлов и сплавов
- •Реактивы для травления
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания.
- •Измерение твердости металлов
- •Соотношение диаметров шарика и нагрузки при испытании металлов по методу Бринелля
- •Твердость по Бринеллю
- •Практика определения твердости по Бринеллю
- •Пределы измерения твердости
- •Практика определения твердости по Роквеллу
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания.
- •Различными методами
- •Механические испытания металлов
- •Стандартные размеры образцов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Влияние холодной пластической деформации и рекристаллизации на структуру и свойства стали
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерения твердости и определения микроструктуры сталей в зависимости от степени пластической деформации
- •Контрольные вопросы и задания
- •Диаграмма состояния железо - углеродистых сплавов
- •Порядок выполнения работы
- •Пояснения к выполнению работы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Варианты индивидуальных заданий
- •Изучение структуры и свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение структуры и свойств чугунов
- •Механические свойства чугунов
- •Серые чугуны (гост 1412-85)
- •Высокопрочные чугуны (гост 7293-85)
- •Ковкие чугуны (гост 1215–79)
- •Марки и свойства легированных чугунов (гост 7769-82)
- •Марки антифрикционных чугунов, их свойства и назначение (гост 1585-85)
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Термическая обработка углеродистых сталей
- •Порядок выполнения работы
- •Результаты измерения твердости и определения микроструктуры сталей в зависимости от скорости охлаждения
- •Результаты измерения твердости и определения микроструктуры сталей в зависимости от температуры отпуска
- •Контрольные вопросы и задания
- •Инструментальные стали
- •Порядок выполнения работы
- •Состав и твердость твердых сплавов
- •Контрольные вопросы и задания
- •Медные и антифрикционные сплавы
- •Химический состав и механические свойства деформируемых латуней после отжига (гост 15527-70)
- •Механические свойства и область применения литейных латуней (гост 17711-93)
- •Химический состав и механические свойства оловянных бронз
- •Химический состав и назначение алюминиевых бронз
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и задания
- •Химический состав и назначение баббитов
- •Библиографический список
Соотношение диаметров шарика и нагрузки при испытании металлов по методу Бринелля
Материал |
Число твердости |
Толщина образца, мм |
Диаметр шарика, мм |
Нагрузка, кгс |
Выдержка под нагрузкой, сек |
Черные металлы |
140–450 |
Более 6 От 6 до 3 Менее 3 |
10 5 2,5 |
3000 750 187,5
|
10 |
Черные металлы |
До 140 |
Более 6 От 6 до 3 Менее 3 |
10 5 2,5 |
3000 750 187,5
|
30 |
Цветные металлы и сплавы (медь, латунь, бронза, магниевые сплавы и др.)
|
31,8–130 |
Более 6 От 6 до 3 Менее 3 |
10 5 2,5 |
1000 250 62,5 |
30 |
Цветные металлы и сплавы (алюминий, подшипниковые сплавы и др.)
|
3–35 |
Более 6 От 6 до 3 Менее 3 |
10 5 2,5 |
250 62,5 15,6 |
60 |
Измерение твердости вдавливанием стального шарика не является универсальным способом. Этот способ не позволяет: а) испытывать материал с твердостью более НВ450; б) измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщиной менее 1–2 мм), так как стальной шарик продавливает этот слой.
Таблица 3
Твердость по Бринеллю
Диаметр отпечатка, мм d10, или 2d5, или 4d2,5 |
Число твердости при нагрузке Р, кгс |
Диаметр отпечатка, мм d10, или 2d5, или 4d2,5 |
Число твердости при нагрузке Р, кгс | ||||||||
30D2 |
10D2 |
2,5D2 |
30D2 |
10D2 |
2,5D2 | ||||||
2,0 |
945 |
315 |
78,8 |
3,6 |
285 |
95 |
23,7 | ||||
2,1 |
856 |
285 |
71,4 |
3,7 |
269 |
89 |
22,4 | ||||
2,2 |
780 |
260 |
65,0 |
3,8 |
255 |
85 |
21,2 | ||||
2,3 |
712 |
237 |
59,4 |
3,9 |
241 |
80 |
20,0 | ||||
2,4 |
653 |
218 |
54,4 |
4,0 |
229 |
76 |
19,1 | ||||
2,5 |
601 |
200 |
50,2 |
4,1 |
217 |
72 |
18,0 | ||||
2,6 |
555 |
185 |
46,3 |
4,2 |
207 |
69 |
17,2 | ||||
2,7 |
514 |
171 |
42,9 |
4,3 |
197 |
65 |
16,4 | ||||
2,8 |
477 |
159 |
39,8 |
4,4 |
187 |
62 |
15,5 | ||||
2,9 |
444 |
148 |
37,9 |
4,5 |
179 |
59 |
14,9 | ||||
3,0 |
415 |
138 |
34,6 |
4,6 |
170 |
57 |
14,2 | ||||
3,1 |
388 |
129 |
32,3 |
4,7 |
163 |
54 |
13,6 | ||||
3,2 |
363 |
121 |
30,3 |
4,8 |
156 |
52 |
13,0 | ||||
3,3 |
341 |
114 |
28,5 |
4,9 |
149 |
50 |
12,4 | ||||
3,4 |
321 |
107 |
26,7 |
5,0 |
143 |
47 |
12,4 | ||||
3,5 |
302 |
101 |
25,2 |
5,1 |
137 |
45 |
11,4 |
Практика определения твердости по Бринеллю
1. Пользуясь табл. 2 для заданного образца определить диаметр шарика, величину нагрузки Р и время выдержки образца под нагрузкой.
2. Закрепить шарик в держателе 15 (рис. 11).
3. Установить необходимую нагрузку Р на приборе. Минимальная нагрузка 187,5 кгс обеспечивается только массой подвески и рычажной системы.
4. Перемещением чашки 8 (см. рис. 11) по отношению шкалы, расположенной на станине прибора, установить время выдержки образца под нагрузкой.
5. Установить испытуемый образец на столик 14 так чтобы центр отпечатка располагался от края образца и от центра соседнего отпечатка на расстоянии не менее двух диаметров шарика.
Рис. 11. Схема пресса Бринелля:
1 – станина; 2 – рычаг большой; 3 – микропереключатель; 4 – подвеска;
5 – грузы; 6 – шатун; 7 – кривошип; 8 – чашка; 9 – червячная пара;
10 – электродвигатель; 11 – кнопка пусковая; 12 – маховик; 13 – контактная группа;
14 – стол сменный; 15 – держатель шариковой оправки; 16 – ограничитель;
17 – втулка шпинделя; 18 – шпиндель; 19 – лампа сигнальная.
6. Подвести образец к шарику, вращая маховик 12 до упора в ограничитель 16.
7. Нажатием кнопки 11 включить электродвигатель 10, который через червячный редуктор 9, кривошип 7, шатун 6 отведет вниз рычаг 2 и соединенную с ним подвеску 4 с грузами 5. Тогда нагрузка через систему рычагов, шпиндель 18 и втулку сообщается шариковому наконечнику. Этот момент фиксируется загоранием лампочки. После соответствующей выдержки груза вращение электродвигателя автоматически переключается на обратное и нагрузка с образца снимается. Когда подвеска с грузами достигнет, исходного положения, автоматически выключается электродвигатель.
8. Отвести столик прибора с образцом от шарика вращением маховика 12 против часовой стрелки.
9. Снять образец и с помощью микроскопа измерить диаметр отпечатка в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Значение диаметра отпечатка принимается как среднее арифметическое из указанных двух измерений.
10. По измеренному диаметру отпечатка, известной нагрузке и диаметру шарика определить твердость по Бринеллю НВ по табл. 3.
Определение твердости по Роквеллу. Определение твердости на приборах типа ТК осуществляется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика (метод Роквелла) с определением твердости по глубине получаемого отпечатка.
При измерении твердости металлов по Роквеллу (ГОСТ 9013-59) наконечник стандартного типа – алмазный конус или стальной шарик вдавливается в испытуемый образец или изделие под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительно Р0 и основной Р1 нагрузок (рис. 12).
Рис. 12. Испытание металла на твердость по Роквеллу
Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм.
Числа твердости по Роквеллу НR выражаются формулами (5): при измерении по шкалам А и С:
HR = 100 – e (5)
при измерений по шкале В:
HR = 130 – e
Величина е определяется по формуле (6):
(6)
где h0 – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием нагрузки P0; h – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием общей нагрузки Р, измеренной после снятия основной нагрузки Р1 и оставленной предварительной нагрузки Р0.
Твердость по шкале С измеряется вдавливанием в испытуемый образец алмазного конического наконечника под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:
Р = 10 + 140 = 150 кгс.
Например, HRC 60 означает, что твердость материала составляет 60 единиц по Роквеллу по шкале С с нагрузкой 150 кгс.
При измерении твердости алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс значение твердости также характеризуется цифрой, указываемой стрелкой на черной совмещенной шкале С циферблата, но обозначается НRА. Например, НRА 82 означает, что твердость материала составляет 82 единицы с нагрузкой 60 кгс при вдавливании алмазного конуса. При измерении по шкале А:
Р = 10 + 50 = 60 кгс.
Числа НRА можно перевести на числа НRС по формуле (7):
НRС = 2 НRА – 104. (7)
Твердость по красной шкале В измеряется вдавливанием в испытуемый образец стального шарика 1/16" (1,588 мм) под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:
Р = 10 + 90 = 100 кгc.
Твердость обозначается НRВ. Например, НRВ 90 означает, что твердость материала составляет 90 единиц с нагрузкой 100 кгс при вдавливании стального шарика.
Пределы измерения твердости по указанным шкалам приведены в
табл. 4.
Таблица 4