Определение микротвердости металлов

Цель работы: ознакомление с методами определения микротвердости металлов, а также с устройством и принципом действия приборов для измерения микротвердости.

Оборудование и материалы: микротвердомер Duramin 5, микрошлифы различных материалов.

Задания: 1. Ознакомиться с основными методами определения микротвердости. 2. Изучить устройство и принцип действия микротвердомера Duramin 5. 3. Подготовить отчет по работе.

Общие сведения

Метод микротвердости является единственным методом, который позволяет определить твердость фаз и структурных составляющих многокомпонентных сплавов и дает возможность решать вопросы, связанные с влиянием отдельных составляющих на упрочнение. Этим методом можно установить, какие легирующие компоненты играют главную роль в упрочнении исследуемого сплава.

Цель измерения микротвердости:

‑ определение твердости отдельных зерен и структурных составляющих многокомпонентных сплавов (здесь метод микротвердости единственный), что имеет большое значение при изучении свойств и превращений в сплавах при их термической обработке в производстве, структурных изменениях в эксплуатации и многих др.

‑ определение твердости отдельных микрообъемов образцов и деталей, имеющих отличия от основной массы их материала; это могут быть местные (поверхностные) упрочнения и разупрочнения (различные покрытия, наклепанные деформированием слои, разогрев и соответственно разупрочнение режущего лезвия инструмента и т. п.).

Метод микротвердости применяется для изучения внутрикристаллической ликвации, используется для построения диаграмм состояния.

Метод микротвердости можно с успехом применять для исследования процессов диффузии в металлических сплавах, так как величина микротвердости зависит от концентрации легирующего компонента в той или иной фазе.

Для исследования процессов диффузии в поверхностных слоях образца следует делать его косые срезы, что увеличивает размер исследуемой поверхности и точность измерений.

Метод микротвердости очень чувствителен к незначительным изменениям состава фаз, поэтому им можно пользоваться для изучения пределов растворимости. В случае ограниченной растворимости в твердом состоянии микротвердость растет по мере увеличения концентрации второго компонента в сплаве; при переходе за предел насыщения рост микротвердости раствора практически прекращается.

По данным ряда исследований для некоторых случаев взаимодействия компонентов построены диаграммы состав–микротвердость (рис. 5.1).

Микротвердость эвтектической смеси практически не меняется и определяется твердостью той составляющей, количество которой преобладает в эвтектической смеси. Наиболее интересен тот факт, что микротвердость эвтектики почти не зависит от высокой твердости кристаллов химического соединения, входящих в эвтектику.

а б в

Рис. 5.1 Диаграммы состав – микротвердость для некоторых случаев взаимодействия компонентов: а ‑ случай с ограниченной растворимостью и эвтектикой; б – случай с перитектикой; в ‑ случай с ограниченной растворимостью, химическим соединением и эвтектикой

В приложении (табл. 1–3) приведены значения микротвердости некоторых металлов, сплавов, а также фаз и структурных составляющих.