Реферат: Методы измерения твердости материалов по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу

--PAGE_BREAK--Измерение твердости по Бринеллю
<img width=«244» height=«292» src=«ref-1_114465078-11888.coolpic» hspace=«12» alt=«Подпись: Рис. 1. Схема испытаний на твердость по Бринеллю» v:shapes="_x0000_s1026">            Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра Dпод действием заданной нагрузки Pв течение определенного времени (Рис. 1). В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка). Число твердости по Бринеллю, обозначаемое HB, представляет собой отношение нагрузки Pк площади поверхности сферического отпечатка Fи измеряется в кгс/мм2 или МПа:

<img width=«55» height=«41» src=«ref-1_114476966-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">                                                  (2)

Площадь шарового сегмента составит:

            <img width=«76» height=«19» src=«ref-1_114477208-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">, мм2                                   (3)

где D–диаметр шарика, (мм);

       h– глубина отпечатка, (мм).

Так как глубину отпечатка измерить трудно, а проще измерить диаметр отпечатка d, выражают hчерез диаметр шарика Dи отпечатка d:

            <img width=«115» height=«47» src=«ref-1_114477467-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">,   (мм)                                                                                     (4)

Тогда  <img width=«160» height=«41» src=«ref-1_114477818-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">,  (мм2)                                                                         (5)

Число твердости по Бринеллю определяется по формуле:

            <img width=«164» height=«48» src=«ref-1_114478222-437.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">,  (кгс/мм2)                                                                  (6)

Для перевода твердости по Бринеллю в единицы СИ необходимо умножить число твердости в кгс/мм2 на 9,81, т.е. HB=9,81*HB(МПа).

           

Для получения сопоставимых результатов при определении твердости HBшариками различного диаметра необходимо соблюдать условие подобия.
Подобие отпечатков при разных Dи Pбудет обеспечено, если угол jостается постоянным (Рис. 1.1). Подставив в формулу (6) <img width=«69» height=«41» src=«ref-1_114478659-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">, получим следующее выражение:

<img width=«228» height=«122» src=«ref-1_114478973-1415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">

<img width=«388» height=«436» src=«ref-1_114480388-43443.coolpic» hspace=«12» alt=«Подпись: Рис. 1.1 Схемы испытаний на твердость: а – по Бринеллю, б – по Виккерсу, в – по Роквеллу» v:shapes="_x0000_s1030">            Из этой формулы видно, что значение HBбудет оставаться постоянным, если <img width=«77» height=«41» src=«ref-1_114523831-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> и <img width=«65» height=«19» src=«ref-1_114524125-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">.

            В практике при определении твердости не делают вычислений по формуле (6), а пользуются таблицами, составленными для установленных диаметров шариков, отпечатков и нагрузок. Шарики применяют диаметром 10,5 и 2,5 мм. Диаметр шарика и нагрузка выбираются в соответствии с толщиной и твердостью образца (табл. 1). При этом для получения одинаковых чисел твердости одного материала при испытании шариками разных диаметров необходимо соблюдать закон подобия между получаемыми диаметрами отпечатков. Поэтому твердость измеряют при постоянном соотношении между величиной нагрузки Pи квадратом диаметра шарика D2. Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости.

Метод Бринелля не рекомендуется применять для материалов с твердостью более 450 HB, так, как стальной шарик может заметно деформироваться, что внесет погрешность в результаты испытаний.
            Таблица 1

Условия испытания металлов на твердость по Бринеллю

<img width=«612» height=«409» src=«ref-1_114524377-4061.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

Число твердости по Бринеллю, измеренное при стандартном испытании (D= 10 мм, P= 3000 кгс), записывается так: HB350. Если испытания проведены при других условиях, то запись будет иметь следующий вид: HB5/250/30-200, что означает – число твердости 200 получено при испытании шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 250 кгс и длительности нагрузки 30 с.

            При измерении твердости по методу бринелля необходимо выполнять следующие условия:

Ø  образцы с твердостью выше HB450 кгс/мм2 (4500 МПа) испытывать запрещается;

Ø  поверхность образца должна быть плоской и очищенной от окалины и других посторонних веществ;

Ø  диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D£d£0,6D;

Ø  образцы должны иметь толщину не менее 10 – кратной глубины отпечатка (или менее диаметра шарика);

Ø  расстояние между центрами соседних отпечатков и между центром отпечатка и краем образца должны быть не менее 4d.

<img width=«352» height=«388» src=«ref-1_114528438-38643.coolpic» hspace=«12» alt=«Подпись: Рис. 2 Схема прибора для измерения твердости по методу Бринелля» v:shapes="_x0000_s1027">Определение твердости HBпроизводится на прессе Бринелля (твердомер типа ТШ) в следующем порядке. Испытываемый образец (деталь) устанавливают на столике 1 (Рис. 2) шлифованной поверхностью кверху. Поворотом маховика 2 по часовой стрелке столик прибора поднимают так, чтобы шарик 4 мог вдавиться в испытываемую поверхность. Маховик 2 вращают до упора, и нажатием кнопки включают электродвигатель 6. Двигатель перемещает коромысло и постепенно нагружает шток с закрепленным в нем шариком. Шарик под действием нагрузки 3, сообщаемой приведенным к коромыслу грузом, вдавливается в испытываемый материал. Нагрузка действует в течение определенного времени (10 … 60 с), задаваемого реле времени, после чего вал двигателя, вращаясь в обратную сторону, соответственно перемещает коромысло и снимает нагрузку. После автоматического выключения двигателя, поворачивая маховик 2 против часовой стрелки, опускают столик прибора и снимают образец.

Диаметр отпечатка измеряют при помощи отсчетного микроскопа (лупы Бринелля), на окуляре которого имеется шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Измерение проводят с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин.
    продолжение
--PAGE_BREAK--