3. Твердость по бринелю (нв) (гост 9012-59)

Этот способ используется для определения твердости как металлов так и полимерных материалов путем вдавливания в испытуемый материал стального закаленного шарика (см.рис.9).

Мерой твердости (НВ) служит отношение нагрузки (кгс к площади поверхности сферического отпечатка (мм²)

Испытание проводится на автоматических рычажных прессах типа ТШ (твердомер шариковый).

Стальной закаленный шарик диаметром D вдавливается в испытуемый образец под действием нагрузки Р в течение времени τ, после чего из­меряется диаметр сферического отпечатка d, оставшегося на поверхнос­ти образца. Число твердости определяется по формуле:

и измеряется в кгс/ мм².

Рис. 6 Схема автоматического рычажного пресса для определе­ния твердости

Рис.7 Кинематическая схема прибора Виккерса

Рис. 8 Прибор ТК-2 (типа Роквелла): а — общий вид; 6 — схема

4.1. Условия испытания: Диаметр шарика d выбирается в зависимос­ти от толщины испытуемого образца и материала.

при толщине более 6 мм D = 10 мм

при толщине от 3 до 6 мм D = 5 мм

при толщине менее 3 мм D = 2,5 мм

Нагрузка Р рассчитывается по формуле: Р = KD²,

где К - коэффициент, зависящий от материала;

сталь, чугун к = 30

медь, бронза к = 10

алюминий к = 2,5

Нагрузка создается весом рычажной системы - подвески и набо­ром сменных грузов.

Время выдержки τ подбирается в зависимости от материала и пред­полагаемой твердости –

черные металлы и сплавы с НВ 130-450 - 10с

цветные металлы и сплавы с НВ 35-130 - 30с

пластмассы и цветные металлы я сплавы с НВ 8-35-60с

Рис.9 Схема испытания на твердость по Бринелю

4.2. Методика проведения испытания на прессе "ТШ"

4.2.1. Подготовка образца

Поверхность образца перед испытанием обрабатывается наждачным кругом или шлифовальной бумагой, на ней не должно быть дефектов и окалины. Минимальная толщина образца должна быть не менее 10-ти кратной глу­бины отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до края образца дол­жно быть не менее, чем 2,5 D, расстояние между центрами соседних отпечатков должно быть не менее 4,0. С помощью пресса ТШ (метод Бринеля) можно испытывать материалы с твердостью в диапазоне от 8 до 450 кг/мм².

4.2.2. Проведение испытания

Образец устанавливается на стол пресса и с помощью маховика поднимается к шарику до упора. При этом создается предварительная нагруз­ка в 100 кг. Электродвигатель, который включается нажатием кнопки, при­водит во вращение эксцентрик, шатун перемещается вниз, опускает подвес­ку с грузами, создавая при этом нагрузку на шарик, который внедряется в образец. Этот момент фиксируется загоранием лампочки. После соответ­ствующей выдержки вращение эксцентрика продолжается по часовой стрел­ке, шатун поднимается и возвращает грузы в исходное положение, после чего пресс автоматически отключается. Образец отводят от шарика с по­мощью маховика.

4.2.3. Измерение диаметра отпечатка

Измерение проводят с помощью отсчетного микроскопа в двух взаимноперпендикулярных направлениях и за диаметр отпечатка принимают среднее арифметическое по этим замерам. Для измерения микроскоп ста­вят нижним отверстием на лунку (отпечаток), чтобы окно (прорезь) ми­кроскопа было обращено к источнику света. Перемещая микроскоп, совме­щают край отпечатка с началом шкалы и по диаметру считывают величи­ну сферического отпечатка.

4.2.4. Определение твердости

По найденному диаметру отпечатка d число твердости можно рас­считать по формуле или найти его значение по таблице. Записывается число твердости по Бринелю НВ 400 (при условии, что испытание прово­дилось шариком D = 10 мм, при нагрузке Р = 3000 кг в течение времени τ = 10с). При других условиях испытания запись имеет следующий вид НВ 5/250/30 = 250, что означает: испытание проводилось шариком D = 5 мм, при нагрузке Р = 250 кг в течение τ = 30 с.

5. ЗАДАНИЕ

Провести испытания стальных образцов и результаты занести в таб­лицу I.

ПРОТОКОЛ

испытания твердости по Бринелю

Таблица I

№ пп	Условия испытания			Размер отпечатка, мм			Твердость НВ кг/мм2
	D мм	Р кг	τ сек	1	2	3	1	2	3	Средн. арифмет

6. ТВЕРДОСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ (ГОСТ 9013-59)

НRA, НRВ , HRC - условная величина, обратная глубине вдавлива­ния стального шарика или алмазного конуса.

Испытание проводится на автоматических рычажных прессах типа ТК (твердомер конусный).

Условия испытания выбираются по таблице 2 в зависимости от пред­полагаемой твердости.

Таблица 2

Примерная твердость по Бринелю	шкала	Наконечник	Пределы измерения	Нагрузка	Обозначение
60 - 240 240-700 700 и выше	В С А	ст. шарик алм. конус алмазн. конус	25-100 20-67 70-95	10÷90 10÷140 10÷60	НRВ HRC НRA

Рис.9.1 Схема испытания на твердость по Роквеллу

6.1. Методика проведения испытания на прессе «ТК»

6.2. Подготовка образца

Опорные поверхности образца для испытания должны быть плоскопараллельными и отшлифованными без следов грубой обработки, царапин, окалины и каких-либо покрытий. Толщина образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка. На приборе нельзя испытывать неод­нородные по структуре сплавы, хрупкие изделия, изделия, которые при испытаний пружинят или деформируются.

6.1.2. Проведение испытания

Образец устанавливают на столик пресса и с помощью маховичка подводят его к наконечнику так, чтобы маленькая стрелка шкалы инди­катора совместилась с красной точкой, а большая установилась параллельно маленькой, затем ободком индикатора нулевое деление черной шкалы (или деление 30 красной) совмещают с концом большой стрелки. Такая установка соответствует предварительной нагрузке в 10 кгс. Пос­ле этого легким нажимом клавиши прибора включают рычажную систему с грузами. Под действием основной нагрузки (90, 140, 50 кгс) наконечник в течение 4-6 с внедряется в испытуемый материал. После автоматичес­кого отключения пресса, не снимая предварительной нагрузки, по соот­ветствующей шкале индикатора считывают условные числа твердости, на­несенные в порядке обратном вращению стрелки.