Библиографический список

1. Смирнов-Аляев Г.А. Экспериментальные методы исследования в обработке металлов давлением / Смирнов-Аляев Г.А., Чикидовский В.П. – Ленинград: Машиностроение, 1972, -360с.

2. Андрейченко В.А. Теоретические основы экспериментальных исследований пластического формоизменения: учеб. пособие / В.А. Андрейченко. – Тула: ТулГУ, 2002. -68с.

Лабораторная работа №4 исследование состояния материала по распределению микротвердости

I. Цель работы

Целью работы является исследования деформированного состояния материала по распределению твердости.

При выполнении работы студенты решают следующие задачи:

1. Замерить твердость металла в исходном состоянии при помощи пртбора ПМТ-3 и в процессе и после завершения растяжения.

2. Построить диаграмму .

2. Основные теоретические положения

Метод твердости используется для определения степени деформации и интенсивности напря­женного состояния в пластической области деформируемого тела.

Этот метод основан на предположении о том, что между твер­достью деформированного металла и интенсивностью напряжен­ного состояния существует однозначная функциональная зави­симость. Производимая для осуществления того или иного процесса формоизменения работа затрачивается на изменение формы заготовки и приводит к более или менее сущест­венным изменениям физико-механических свойств металла. Одним из весьма ярких показателей произошедшего изменения физико-механических свойств металла, подвергнутого пластической де­формации в холодном состоянии, является изменение его твердости (наклеп). Таким образом, если заранее установить для исследуе­мого металла функциональную связь между его твердостью и сте­пенью деформации, а следовательно, и интенсивностью напряжен­ного состояния, то по замеренной твердости в исследуемых зонах пластически деформируемой заготовки из данного металла можно судить о степени произошедшей деформации и об интенсивности напряженного состояния в соответствующей стадии формоизме­нения.

Существует связь между твердостью и интенсивностью напряжений и деформаций для различных схем напряженного состояния и не зависит от пути нагружения, т.е. единая для различных напряженных состояний и путей нагружения зависимость между твердостью и интенсив­ностью напряжений . Некоторое расхождение зависимости в значительной мере объясняется различием в исходной твердости испытываемых образцов.

При исследовании напряжен­но-деформированного состояния пользуются различными методами определения твердости. Выбор ме­тода измерения твердости зави­сит от размеров исследуемой мо­дели или области пластической деформации, степени неоднород­ности деформации. Усло­вия проведения испытания по определению твердости ГОСТ 9450—60 (микротвердость). Использование методов измерения методом микротвердости обычно рекомендуется пользоваться только для качественной оценки твердости металла, так как счи­тается, что связи между макро- и микротвердостью металлов не су­ществует.

3.Объекты и средства исследования

Для проведения исследования используются плоские образцы для растяжения.

Для замера твердости используется микротвердомер ПМТ-3, представляющий собой специальный микроскоп для измерения микротвердости различных материа­лов.

Метод измерения микротвердости на приборе ПМТ-3 основан на измерении линейной величины диагонали отпечатка, получае­мого от вдавливания алмазной пирамиды в исследуемый мате­риал под определенной нагрузкой.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ПРИБОРА

1. Общее увеличение микроскопа с прилагаемыми объективами 487х и 130х.

2. Перемещение предметного столика осуществляется двумя микрометрическими винтами в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Цена деления барабана винтов 0,01 мм.

3. Алмазная пирамида имеет квадратное основание и угол при вершине 136° между противолежащими гранями.

4. Нагрузка на алмазную пирамиду производится гирями весом от 2 до 200 г.

5. В осветителе используется лампа накаливания 8 в, 20 вт, работающая от трансформатора ТР-10, который питается от сети переменного тока напряжением 127 и 220 в.

КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА

Прибор состоит з штатива, предметного столика, винтового окулярного микрометра, нагружающего механизма и специаль­ного осветителя.

Штатив состоит из основания 15 (рис. 1) и колонки 16, имеющей снаружи ленточную резьбу для перемещения в верти­кальном направлении кронштейна 18 с тубусом при помощи гайки 17. Кронштейн 18 закрепляется на колонке при помощи разрезной втулке зажимным винтом 19. Работать на приборе следует при зажатом винте 19. В кронштейне 18 размещены механизмы грубого и микрометрического движения. При вращении барашка 20 грубого дви­жения и барашка 21 микрометрического движения тубус микроскопа перемещается вверх или вниз.

Механизм грубого движения имеет регулировку хода. Если один барашек грубого движения несколько развернуть относи­тельно другого барашка, то ход движения тубуса будет тяже­лее или легче в зависимости от того, в какую сторону развернуты барашки. Кроме того, грубое движение может быть застопорено при помощи рукоятки 22 (рис. 3). Барашек 23 снабжен шкалой с делениями; одно деление шкалы соответствует 0,002 мм подъ­ема или опускания тубуса.

Предметный столик 24 (рис. 2) укреплен на основании микроскопа тремя винтами. Верхняя часть столика, на которую устанавливается объект, имеет возможность крестообразно дви­гаться с помощью двух микрометрических винтов 25 и 26 (рис. 3). Максимальный ход столика 10 мм. Цена деления шкалы на барабане микрометрических винтов 0,01 мм. Отпустив стопорный винт 27 (рис. 3), рукояткой 41 (рис. 2) можно поворачивать столик от упора до упора.

Столик снабжен призмой 47 (рис. 5) для исследования по­верхностей цилиндрических деталей и планкой 40 (рис. 2), на которую с помощью пластилина можно установить деталь лю­бой конфигурации.

Винтовой окулярный микрометр 28 закрепляется на трубке насадки винтом 29. Винтовой окулярный микрометр при уста­новке должен быть развернут так, чтобы направление движе­ния измерительной сетки проходило через диагональ отпечатка, а барабанчик микрометра приходился с правой стороны от наб­людателя.

Нагружающий механизм состоит из штока 30, укрепленного на двух пружинах, расположенных внутри корпуса механизма.

В нижний конец штока вставляется оправка 31 с алмазным наконечником, а на утолщенную часть штока кладется гиря 32 (из разновеса). Для получения отпечатка нужно опустить шток 30 плавным вращением рукоятки 33 арретира против часовой стрелки.

Пружины механизма отрегулированы так, что под действием собственного веса штока и наконечника с алмазом на испытуе­мой поверхности отпечатка не получается. Отпечаток получится только при установке контрольного груза (юстировочного) ве­сом 0,5 г. Испытание производится на шлифе из монокристаллического алюминия или олова при увеличении 487^Х. До полу­чения отпечатка прибор должен быть сфокусирован на исследуемый участок объекта.