- •6.050502 «Инженерная механика»
- •Введение
- •Лекция №1 производство черных металлов
- •Лекция 2 механические свойтсва металлов и сплавов и методы их определения.
- •Статические испытания
- •Испытания на растяжение
- •Испытания на сжатие
- •Испытания на сжатие
- •Испытание на изгиб
- •Испытания на кручение
- •Испытания на кручение
- •Твердость
- •Другие методы определения твердости
- •Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом
- •Усталость и изнашивание
- •Лекция № 3 атомно – кристаллическое строение металлов и сплавов. Реальное строение кристаллов
- •Реальное строение металлических кристаллов
- •Лекция 4 процесс кристаллизации металлов исплавов
- •Лекция № 4 строение сплавов. Диаграммы состояния двойных сплавов.
- •Лекция №5 диаграмма состояния железо - углерод
- •Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.
- •Лекция 6 формирование структур чугунов. Виды чугунов
- •Практическое применение диаграммы Fe—Fe3c.
- •Лекция 7 общие положения термической обработки
- •Лекция 8 практика термической обработки углеродистой стали
- •Влияние углерода на твердость термически обработанных сталей
- •Определение прокаливаемости стали
- •Лекция 9 химико – термическая обработка: цементация стали
- •Лекция 10 Маркировка и применение легированных сталей Введение
- •Классификация легированных сталей
- •II. Классификация по содержанию углерода:
- •III. Классификация по содержанию легирующих элементов:
- •Маркировка легированных сталей
- •Применение легированных сталей
- •Лекция 11 Маркировка Цветных металлов и сплавов Введение
- •Медь и ее свойства
- •Сплавы на основе меди
- •Алюминий и его сплавы
- •Подшипниковые сплавы
- •Лекция 12 композиционные материалы
- •Классификация композиционных материалов и перспективы развития
- •Металлические композиционные материалы
Другие методы определения твердости
Помимо определения твердости методами статического вдавливания индентора, ограниченно применяют также методы царапания и динамические способы определения твердости.
Метод царапания состоит в нанесении царапины на поверхности образца алмазным или другим недеформирующимся индентором, находящимся под постоянной нагрузкой. Метод не стандартизирован и на практике используют различные критерии твердости, определяемые царапанием Нц. Часто за Нц принимают одну из следующих характеристик:
величину нагрузки Р, при которой получается царапина заданной ширины (обычно b = 10 мкм);
ширину царапины при заданной нагрузке;
величину обратно пропорциональную ширине или квадрату ширины царапины при определенной нагрузке.
В качестве индентора используются обычно либо конус с углом при вершине 90° (реже 120°), либо трех- или четырехгранную пирамиду. Образцы перед испытанием полируют. Для измерения ширины царапины, не превышающей обычно несколько десятков микрометров, применяют измерительный микроскоп.
Твердость царапанием определяют в условиях местного разрушения металла, а не в условиях упругого или пластического деформирования. При образовании царапины металл сначала пластически деформируется, а затем, когда напряжения достигают величины, соответствующей сопротивлению разрушению, происходит разрыв. Так как для одного и того же металла сопротивление разрыву Sк практически не зависит от степени предварительного наклепа, величина Нц не связана со способом подготовки поверхности.
Величина Нц характеризует также износостойкость материала, его обрабатываёмость резанием.
Из динамических методов определения твердости наиболее известен метод упругого отскока бойка (твердость по Шору, ГОСТ 2373 - 78). Твердость определяется при помощи бойка с алмазным наконечником, который падает на поверхность образца с фиксированной высоты. Энергия бойка расходуется на упругую и пластическую деформацию в месте удара и на последующее поднятие бойка. Чем больше высота подъема бойка после удара, тем, следовательно, меньшая энергия израсходована на деформацию образца и тем больше должна быть его твердость. Число твердости по Шору НSD измеряют в условных единицах, соответствующих высоте подъема бойка, причем НSD = 100 принято для закаленной на мартенсит эвтектоидной инструментальной стали.
При комнатной температуре метод Шора используют для сравнения твердых металлических сплавов с близкими упругими характеристиками. Кратковременность соприкосновения образца с бойком и простота метода делают его перспективным для оценки твердости при высоких температурах (> 1400К), когда существующие материалы инденторов уже , не позволяют проводить статические испытания.
Из других динамических методов следует отметить метод ориентировочного определения твердости при помощи переносного прибора путем динамического вдавливания шарового или конического индентора (для стали этот метод стандартизирован, ГОСТ 18771 - 73). Принцип действия прибора сводится к тому, что шарик под действием наносимого вручную удара одновременно вдавливается в испытываемую, поверхность и эталонный образец с известной твердостью.
Результаты испытаний получаются тем точнее, чем больше по твердости эталон и образец.
Метод используют для контроля крупногабаритных изделий и деталей, установка которых на специальных приборах затруднена.
ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
При эксплуатации различные детали и конструкции часто подвергаются ударным нагрузкам. В качестве примера можно привести переезд автомобиля через выбоину на дороге, взлет и посадку самолетов, высокоскоростную обработку металлов давлением (при ковке и штамповке) и др. Для оценки способности металлических материалов переносить ударные нагрузки используют динамические испытания, которые широко применяются также для выявления склонности металлов к хрупкому разрушению. Стандартизированы и наиболее распространены ударные испытания на изгиб образцов с надрезом. Помимо них используются методы динамического растяжения, сжатия, кручения.
Скорости деформирования и деформации при динамических испытаниях на несколько порядков больше, чем при статических. Так, в стандартных испытаниях на динамический изгиб скорость деформирования составляет 3 - 5 м/с, а скорость деформации порядка 102 с-1, в то время как при статических испытаниях эти величины 10-5 - 10-2 м/с и 10-4 - 10-1 с-1 соответственно.