Випробування на твердість методом ударного відбитка

Метод заснований на впровадженні в поверхні випробуваного об'єкта твердосплавного конічного індентора (для випробування стали з твердістю <HV850) або сталевої кулі (для випробування стали з твердістю <HV350). Вимір порівняльної твердості стали за Виккерсу, Бринеллю й пластичної твердості здійснюється за допомогою переносних твердомірів ударної дії при початковій швидкості удару від 1 до 5 м/с.

При вимірі порівняльної твердості стали за Виккерсу твердосплавний наконечник у формі двостороннього й однобічного конуса з кутами 136° при вершинах впроваджують у поверхні випробуваного об'єкта під дією короткочасного динамічного навантаження, створюваному ударним механізмом. Після зняття індентора з випробуваної поверхні вимірюють діаметри відбитків конуса на поверхнях контрольного бруска d3 і випробуваного зразка d0.

Число порівняльної твердості випробуваного об'єкта за Виккерсу (Hvc) обчислюють по формулі:

де HV3 - середнє значення твердості контрольного бруска по Виккерсу, обмірюване за допомогою статичного стаціонарного приладу;

к0 к3 - динамічні коефіцієнти твердості матеріалів сталевого контрольного бруска й випробуваного об'єкта при ударному впровадженні конуса.

При вимірі цим методом порівняльної твердості за Бринеллю сталевий кулька діаметром D одночасно впроваджують у поверхні сталевого контрольованого бруска й випробуваного об'єкта під дією короткочасного навантаження Рд, створюваної ударним методом. Після зняття індентора з випробуваної поверхні вимірюють діаметри відбитків кульки на поверхнях контрольного бруска d., і випробуваного об'єкта d0 або глибини відновлених відбитків на поверхнях об'єкта И0і сталевого контрольного бруска h3.

Число порівняльної твердості випробуваного об'єкта за Бринеллю (HВc) обчислюють по формулі:

де HB, - середнє значення твердості контрольного бруска за Бринеллю сталевого контрольного бруска, обмірюване за допомогою статичних стаціонарних приладів ТШ і ТК;

D - діаметр кульки, мм;

d3 - діаметр відновленого ударного відбитка на поверхні контрольного бруска, мм;

d0 - діаметр відновленого ударного відбитка на поверхні випробуваного зразка, мм;

та - динамічні коефіцієнти твердості матеріалів сталевого контрольного бруска випробуваного об'єкта при ударному впровадженні кульки з швидкістю 0,72 - 2 м/с.

Діаметри відбитків вимірюють у дві взаємно перпендикулярні напрямках і визначають як середньоарифметичне результатів двох вимірів. Вимір діаметрів ударних відбитків конічного індентора на випробуваної поверхні й поверхні контрольного бруска повинне здійснюватися за допомогою відлікового оптичного мікроскопа, погрішність якого не повинна перевищувати ±0,01 мм на один найменший розподіл шкали. Вимір діаметрів ударних відбитків кульки на випробуваній поверхні й поверхні контрольного бруска повинне здійснюватися за допомогою відлікового оптичного мікроскопа, погрішність якого не повинна перевищувати ±0,5 мм на один найменший розподіл шкали.

Косвенныеметоды виміру твердості метод виміру твердості металів і сплавів за шору

Твердість за Шору - метод визначення твердості дуже твердих матеріалів, переважно металів, по висоті, на яку після удару відскакує спеціальний бойок, що вільно й вертикально падає з певної висоти. Твердість по методу Шора оцінюється в умовних одиницях, пропорційних висоті отскакивания бойка.

Метод і шкала запропоновані американським промисловцем Альбертом Ф. Шором в 1906 році.

Суть методу полягає в тому, що бойок певної маси з алмазним наконечником вільно й вертикально падає з певної висоти на випробувану поверхню. Висота відскоку бойка ухвалюється за характеристику твердості й виміряється в умовних одиницях. Маса виробу при вимірі твердомірами, установленими безпосередньо на виріб,повинна бути не менш 5 кг. Зразки, установлювані на столик твердоміра,повинні мати масу не менш 0,1кг і товщину не менш 10 мм.

Прилад для виміру твердості за Шору повинен забезпечувати:

- висоту відскоку бойка для 100 одиниць твердості по Шору 13,6 ± 0,3 мм;

- висоту падіння бойка 19,0 ± 0,5 мм;

- ціну розподілу індикатору (вимірника висоти відскоку бойка) не більш 1 единици шкали HSP;

- маса бойка з алмазним наконечником повинна бути 36 г.

Твердість за Шору вказують із округленням до цілої одиниці. У шкалі Шора за 100 одиниць прийнята максимальна твердість стабілізованого після загартування на мартенсит зразка з углеродистой інструментальної стали, що відповідає висоті падіння бойка13,6± 0,3 мм.

Твердість за Шору (Метод вдавлення) - твердість визначається по глибині проникнення в матеріал спеціальної загартованої сталевої голки (індентора) під дією каліброваної пружини. У даному методі вимірювальний прилад йменується дюрометром. Звичайно метод Шора використовується для визначення твердості низкомодульных матеріалів (полімерів). Метод Шора, описаний стандартом ASTM D2240, обмовляє 12 шкал виміру. Найчастіше використовуються варіанти A (для м'яких матеріалів) або D (для більш твердих). Твердість, певна по цьому методу, позначається буквою використовуваної шкали, записуваної після числа з явним вказівкою методу.

Твердість за Шору (Метод відскоку) - метод визначення твердості дуже твердих (высокомодульных) матеріалів, переважно металів, по висоті, на яку після удару відскакує спеціальний бойок (основна частина склероскопа - вимірювального приладу для даного методу), що падає з певної висоти. Твердість по цьому методу Шора оцінюється в умовних одиницях, пропорційних висоті отскакивания бойка. Основні шкали C і D. Позначається Hsx, де H - Hardness, S - Shore і х - латинська буква, що позначає тип використаної при вимірі шкали.

Позначається Hsx, де H - Hardness, S - Shore їх - латинська буква, щопозначає тип шкали, використаної при вимірі. Наприклад: 85HSD.

Рис. 3. Універсальний електронний динамічний твердомер зі шкалою Шора (склероскоп)

Метод не дає точних показань, тому що висота відскакування бойка залежить не тільки від твердості випробуваного металу, але й від безлічі інших причин: від товщини металу, від ступеня шорсткості його поверхні, внутрішньої структури і т.д. Однак цей метод, внаслідок його простоти й оперативності, часто застосовується в заводській практиці – переважно для швидкого контролю результатів термічної обробки сталевих виробів (загартування й відпустки). Він так само дозволяє робити виміри прямо на готових виробах, великогабаритних деталях і криволінійних поверхнях.

Величина твердості по Шору не має точного методу перекладу її на інші величини твердості й міцності при розтяганні.

Основні шкали C і D.

Шкала приладу має 140 рівних розподілів. Нормована висота відскоку бойка відповідає 100 розподілам. Ціна розподілу повинна бути не більш 1- й одиниці твердості по Шору.

У склероскопі моделі C висота падіння бойка h1 = 254 мм; висота відскоку h2 = 181,4 мм (Відповідно 100 одиниць твердості по Шору).

У склероскопі моделі D висота падіння бойка h1 = 19,0 мм; висот відскоку h2 = 13,6 мм (Відповідо 100 одиниць твердості по Шору).

Твердість по Шору для углеродистой стали пов'язана із твердістю за Бринеллю й межею міцності при розтяганні σb наступною залежністю: