Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Материаловедение учебник.doc
Скачиваний:
91
Добавлен:
29.08.2019
Размер:
5 Мб
Скачать
☆

3.4. Определение твердости

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Высокой твердостью должны обладать металлорежущие инструменты (резцы, сверла, фрезы и т.д.), а также поверхностно-упрочненные детали. Твердость металла определяют способами Бринелля, Роквелла, Виккерса и др. (рис.3.9).

Рис.3.9. Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу

Способ Бринелля (ГОСТ 9012-59) основан на том, что в плоскую поверхность металла вдавливают под постоянной нагрузкой закаленный шарик (индентор). Диаметр шарика и величину нагрузки устанавливают в зависимости от твердости и толщины испытуемого металла. Испытание выполняют на приборе ТШ (твердомер шариковый): образец ставят на столик прибора и поднимают столик до соприкосновения шариком. Груз опускается и вдавливает шарик в испытуемый образец. На поверхности образца образуется отпечаток. Чем больше диаметр отпечатка, тем металл мягче.

За меру твердости НВ принимают отношение нагрузки F к площади поверхности отпечатка шарика диаметром D:

НВ = , МПа. (3.21)

Диаметр отпечатка измеряют оптической лупой, значение твердости определяют по таблице. Метод прост, достаточно точен и пригоден для измерения твердости материалов до НВ 450 (средний уровень твердости).

Для испытания твердых материалов применяют способ Роквелла (ГОСТ 9013-59). Способ назван по имени американского металлурга 20 века С.П.Роквелла, разработавшего этот метод.

Способ Роквелла – способ определения твердости металлов вдавливанием в испытываемую поверхность алмазного индентора в виде конуса с углом при вершине 120  (шкалы А и С) или стального закаленного шарика диаметром 1/16 дюйма , т.е. 1.588 мм (шкала В).

Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мкм :

, (3.22)

. (3.23)

Значение твердости отсчитывают по циферблату индикатора, установленного на приборе.

При определении твердости способом Виккерса (ГОСТ 2999-75). Название способа связано с названием английского военно-промышленного концерна «ВИККЕРС». Способ основан на вдавливании в поверхность образца алмазного индентора (наконечника), имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине 136о. При испытаниях применяют нагрузки от 50 до 1000 Н в зависимости от твердости образца.

Числовое значение твердости определяют следующим образом: замеряют с помощью микроскопа длину обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки и по среднему значению длины диагонали находят в таблице соответствующее значение твердости.

Для соизмерения значений твердости, определенных различными способами, применяются переводные таблицы (табл.3.1). Для измерения твердости металлов в малых объемах (например, в зернах металла) применяют способ определения микротвердости, схожий способу Виккерса.

Для оценки механических свойств материалов и приблизительного значения предела прочности можно использовать значение твердости, определенной по испытаниям способом Бринелля. Эмпирическое соотношение выглядит следующим образом:

σв ≈ 0,33НВмаχ ,

где σв – временное сопротивление, НВмаχ - максимальное значение твердости при нагрузке, с которой начинается плавное понижение твердости.

Перевод величин твердости

Таблица 3.1

По Бринеллю

По Роквеллу

По Виккерсу

d10

НВ, МПа

НRА

НRС

НRВ

НV

2,34

6880

84,5

65,0

–

940

2,44

6320

–

62,0

–

832

2,50

6010

81,0

59,0

–

756

2,60

5550

79,0

56,0

–

653

2,68

5220

78,0

53,0

–

594

2,78

4850

76,0

50,0

–

542

2,88

4510

74,5

47,5

–

495

2,98

4200

73,0

44,0

–

449

3,10

3880

71,0

41,0

–

406