Федеральное агентство по образованию

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра материаловедения и автосервиса

Материаловедение

Методическое указание к лабораторной работе «Определение твердости металлов» для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения

Краснодар

2008

Составители: канд. техн. наук, доц. В.Н. Киприянова

канд. техн. наук, доц. С.А. Кобзева

Под редакцией д-ра техн. наук, профессора В.П. Артемьева

УДК 620.22

Материаловедение. Методическое указание к лабораторной работе «Определение твердости металлов» для студентов всех специальностей дневной и заочной форм обучения / Сост.: В.Н. Киприянова, С.А. Кобзева; Кубанский гос. технол. ун-т. Каф. материаловедения и автосервиса. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2008 – 11 с.

Изложены теоретические основы и методика проведения лабораторной работы «Определение твердости металлов».

Печатается по решению методического совета Кубанского государственного технологического университета

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. А.Г. Соколов

канд. техн. наук, проф. Ю.А. Кабанков

Предисловие

Цель предлагаемого методического указания – оказать помощь в подготовке к лабораторным занятиям по курсу "Материаловедение", развить у студентов навык самостоятельной работы, в том числе исследовательской.

Прежде чем приступить к выполнению работы, нужно заранее ознакомиться с ее содержанием, т.е. с элементами теории, заданием и методикой проведения. Таким образом, изучив лекционный материал и данные руководства, студент обязан добросовестно подготовиться к проведению лабораторной работы.

После выполнения работы студент составляет отчет по форме, приведенной в журнале лабораторных работ, который выдают ему одновременно с этим руководством. Преподаватель принимает работу в конце занятия, опрашивает студента по отчету, практической части и теории, относящейся к выполняемой работе. Контрольные вопросы помещены в конце работы.

Во время работы в лаборатории студент обязан строго соблюдать правила техники безопасности.

1. ПЕРЕД ВЫПОЛНЕНИЕМ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ВСЕ СТУДЕНТЫ ПРОХОДЯТ ИНСТРУКТАЖ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ (В ЛАБОРАТОРИИ).

2. Не разрешается трогать приборы, установки и органы их управления, предварительно не ознакомившись с устройством и правилами работы на них, а также включать и трогать оборудование, не относящееся к выполняемой работе.

3. При неисправности оборудования следует немедленно прекратить работу на нем и сообщить об этом лаборанту или преподавателю.

4. Все детали приборов необходимо перемещать плавно, без рывков и больших усилий.

5. При измерении твердости образец должен устойчиво стоять на столе или в призме. Место контакта с индентером надо выбирать в средней части поверхности образца, которая должна быть ровной, плоской, расположенной горизонтально.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Цель работы – освоить методики определения твердости вдавливанием на приборах Бринелля и Роквелла, выбрать условия испытаний для различных материалов, установить связь твердости с другими механическими свойствами.

Задание и порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с сущностью методов измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу.

2. Измерить твердость трех образцов стали, выбрав по табл. 1 и 3 условия испытания; на двух образцах отожженной стали различной толщины измерить твердость на приборах Бринелля и Роквелла; на образце закаленной стали произвести измерение твердости по Роквеллу. Результаты испытаний занести в протокол, сравнить полученные результаты.

3. Определить пределы прочности отожженных образцов стали, зная их твердость по Бринеллю.

Приборы и материалы

Автоматический рычажный пресс Бринелля, прибор типа Роквелла, лупа, стали после различных видов термической обработки.

Основы теории

Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Это одна из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, их применимость в различных конструкциях и условиях работы. Широкое распространение методов измерения твердости объясняется многими причинами:

1. между твердостью и другими механическими свойствами (главным образом пределом прочности), существует количественная зависимость;

2. простота измерения;

3. быстрота оценки качества полуфабрикатов независимо от размеров и формы заготовки;

4. возможностью оценки качества готовых изделий;

5. отсутствием разрушения металла (детали);

6. возможность измерения твердости на деталях небольшой толщины, а также в очень тонких слоях, не превышающих десятых долей миллиметра^.

Часто только по твердости определяют готовность полуфабрикатов и готовых изделий. Так, например, все виды режущего, мерительного инструмента, цементованные, цианирование, азотированные детали контролируют только на твердость. Определение твердости является почти единственным методом контроля качества штампов и металла для холодной штамповки. Твердость металла при необходимости определяют не только при комнатной температуре, но и при повышенной.

Твердость металлов измеряют при помощи воздействия на поверхность металла наконечника, изготовленного из малодеформирующегося металла (закаленная сталь, алмаз, твердый сплав). Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием, царапанием, ударом или по отскоку наконечника-шарика. Наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием. В этом случае твердость характеризует сопротивление материалов местной пластической деформации, возникшей при внедрении в него более твердого тела – индентора. Наиболее распространенными способами определения твердости вдавливанием являются методы Бринелля и Роквелла.