ФБТ БИ 1курс / TKM / #12 / ТКМ 12 преклад

Лабораторна робота № 12

Тема: Вплив пластичної деформації на структуру і твердість матеріалів.

Мета роботи: - вивчити вплив пластичної деформації на структуру, головним чином на величину зерна, і на механічні властивості (твердість) металів.

Прилади, матеріали та інструменти:

Прилади типу Роквелла, і Брінедля зразки пластичних кольорових металів або сплавів, деформованих з різним ступенем деформації, штангенциркуль, лінійка, лупа для вимірювання діаметра відбитка.

Методика визначення відносних подовжень і поперечного звуження

Характеристиками пластичності матеріалу є відносні подовження і звуження. Подовження δ представляє собою відношення приросту довжини обріз після розтягнення до первісної розрахункової довжині, .

Довжину зразка до і після пластичної деформації вимірюють штангенциркулем з точністю до 0,1 мм.

Відносне звуження - відношення зменшення площі поперечного перерізу зразка до початкової площі поперечного перерізу,%.

Де і - Площі перерізу зразка соотведственно до і після розтягування.

Щоб отримати площа поперечного перерізу, необхідно штангенциркулем виміряти діаметр D поперечного перерізу з точністю до 0,1 мм у двох взаємно перепендикулярно направелніях і за середньою арифметичною вичесліть площа, :

Відносне звуження є більш стабільною характеристикою пластичності металу, ніж відносне подовження.

Істинну деформацію визначають відношенням зміни довжини (або перетину) зразка до його довжини (або перетин) в даний момент. Загальна справжнє подовження

Де і - Кінцева і початкова довжина зразка і - Початкове і кінцеве перетин зразка - звуження поперечного перерізу зразка.

Полу результати визначення δ, f,, а також виміряні величини і записують у табл. 1.

Методика визначення твердості

Широке поширення випробувань матеріалів на твердість пояснюється тим, що при цьому не требуетса виготовлення спеціальних зразків методика випробувань досить проста і може виконуватись безпосередньо на готовій деталі без її руйнування. У більшості случаевпрі випробувань твердості вдавлюють і досліджуваний материал індентор, ізготовленнийіз значно болем твердого матеріалу. Про твердості судять або по голубине проникнення індентора (твердість за Роквеллу HRC, HRB, HRA), або за величиною відбитка від вдавлення індентора при відповідній навантаженні (твердість по Брінеллю HB, Віккерс HV мікро-твердість Н). У всіх перерахованих випадках при вдавлюванні індентора відбувається пластична деформація досліджуваного матеріалу під індентора. Чим більше опір матеріалу пластичної деформації, тим менша глибина, на яку проникає індентор і тим вище твердість.

Таким чином, твердість при випробуваннях методам вдавлювання характерезует опір металу пластичним деформаціям, т. д, по суті, визначаються ті ж механічні властивості матеріалу, які знаходять і при випробуваннях на розтяг але в інших умовах напруженого стану.

Найбільш широко застосовується випробування твердості по Брінеллю і по Рокквеллу. При опреділеніі твердості по Брінеллю індентор у вигляді сталевого кульки певного діаметра D вдавлюється при певного навантаження Р в іспиіуемий матеріал. Твердість по Юрінеллю визначається за діаметром відбитка d за формулою, МПа:

За Брінеллю знаходять твердість відносно м'яких матеріалів (чавунів, відпаленого сталі, кольорових металів і їх сплавів). При визначення твердості по Роквеллу в випробовувані тіло вдавлюється алмазний конус з кутом при вершині 1200 при випробуванні твердості дуже твердих металів або сталевий загартований кульку діаметром 1,588 мм при випробуванні м'яких матеріалів. Конус чи кулька вдавлюється при додатком двох послідовних навантажень: попередньою Р = 100 Н та основної. Сумарне навантаження для шкали У дорівнює Р = 1000 Н; для шкалою С, Р = 500 Н і для шкали А, Р = 600; остання шкала застосовується при випробуванні дуже твердих матеріалів (шкала А).

Твердість по Роквеллу встановлюється в умовних одиницях. За одиницю твердості прийнята величина, відповідна осьовому переміщенню індентора на 0,002 мм. Твердість HR опреділяется за формулою HR = 100-е (при вимірюванні за шкалою А і С, HR = 130-е (при вимірюванні зі шкали В). Значення е опреділяю за формулою:

Де - глибина впровадження індентора під дією навантаження .

При визначенні твердості HR немає необхідності в проведенні таких розрахунків, так як твердість визначається за показаннями приладу.

Були проведені дослідження, присвячені встановленню зв'язку між різними характеристиками міцності і твердістю матеріалу. У результаті встановлені емпіричні формули для деяких технічних важливих сплавів.

Для багатьох пластичних матеріалів є наступна залежність між межею міцності і твердості по Брінеллю HB:

Де с - коефіцієнт пропорційності, для сталей е = 0,33 ... 0,36. Слід зазначити, що для тендітних - матеріалів (чавун, сілуман) надійної кореляції між твердістю та границю міцності отримати не вдається.

Недоліком вимірювання твердості є те, що за показниками твердості не вдається встановити досить достовірно характеристик пластичності матеріалу.

Підготовка зразків для випробування

Для більшої наочності краще вибрати для випробувань пластичні матеріали (міді, латунь, низьковуглецевий сталь). Рекомендується використовувати циліндричні зразки діаметром 10 і висотою 15 мм. Холодну деформацію осадкою цих зразків можна проводити під пресом, а зразків з міді і латуні - вручну, поміщаючи зразок в сталеву матрицю і б'ючи молотком по пуансонів.

При віджатою на пресі ступінь деформації складає до 50 ... 60% первісної висоти, висоту зразка до і після деформації вимірюють штангенциркулем з точністю до 0,1 мм. Твердість зразків, а також рекомендується вимірювати сталевим кулькою по Рокцеллу (шкала В), а зразків міді та однофазного латуні - по Брінеллю (кулькою діаметром 2.5 мм при навантаженні 62,5 Л). Мікроструктуру треба вивчати на зразках до і після деформації (з малої і великої ступенем обтиснення). Шари металу у торцевій поверхні циліндричного зразка відчувають меншу деформацію, ніж шари на циліндричній поверхні, тому мікроаналіз (при збільшенні 200 - 300 разів) і вимірювання твердості слід виконати на бічній поверхні деформованих зразків. Для вимірювання твердості поверхні зразка (як випробовувана, так і опорна) повинні бути плоскими, паралельними один одному і не повинні мати таких дефектів, як окалини, забоїн, бруд, різні покриття. Всі дефекти поверхні зразка видаляються дрібно-зернистим наждаковим колом, напилком або наждачним папером. При обробці поверхні образ не повинні нагріватися вище 100 - 150 ° C.

Підготовка поверхні зразка необхідна для одержання правильного відбитка і щоб краї його були чітко видні для вимірювання (за Брінеллю).

Методичні вказівки по провидінням

Лабораторної роботи

Механізм пласт деформації. Пластична деформація в кристалах здійснюється ковзанням частин кристалу відносно один одного під дією напружень, що перевищують межу пружності (рис. 1 - 3). Ковзання виникає з певних кристалів-графічним площинах з найбільш щільною упаковкою атомів. Такі площині мають