2.1 Вивчити методику визначення твердості металів та сплавів за Бринелєм, Роквеллом, Віккерсом
2.2 Визначити навантаження, діаметр кульки, наконечник та час витримки
2.3 Знайти твердість зразків з відпаленої сталі марок 10, 20, 30, 45, У8, загартованої сталі У8, чавунного, мідного, латунного, алюмінієвого зразків. Результати твердості внести до протоколу випробувань
2.4 Побудувати графік твердості відпаленої сталі у залежності від вмісту вуглецю
2.5 Оформити звіт
3 ПИТАННЯ ДО САМОПІДГОТОВКИ
3.1 Вибір метода визначення твердості
3.2 Вибір приладу для визначення твердості
3.3 Вибір умов випробувань
3.4 Методика визначення діаметра відбитка за Бринелєм
3.5 Співвідношення значень твердості, визначених за різними приладами
3.6 Методика визначення твердості за Роквеллом
3.7 Визначення твердості за Віккерсом та ПМТ-3 [2, с.56-99]
4 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Визначення твердості та її оцінка дає можливість в деяких випадках робити висновки про механічні властивості металів (наприклад, про межу міцності). Крім того, для деталей, які проходять хіміко-термічну обробку (цементацію, азотування та ін.) та гартування, визначення твердості є основним засобом випробувань при оцінках якості виробів.
Випробування на твердість завдяки швидкості, простоті та можливості проводити випробування готових виробів без їх руйнування знайшли велике поширення.
З чого ж починати визначення твердості заданого виробу?
Перш за все, з вибору методу визначення. Для м’яких, в’язких матеріалів застосовують метод удавлювання, для крихких (скло) – метод дряпання. Однак для практичного використання інженер-механік найчастіше буде мати справу з в’язкими матеріалами, тому й буде використовувати метод тиску. Існує багато приладів, які працюють за методом тиску (прес Бринеля, Роквелла, Віккерса, прилад для визначення мікротвердості ПМТ-3, переносний прилад Польді).
Який же використовувати прилад?
Якщо матеріал м’який (відпалена сталь, кольорові метали та сплави – мідь, алюміній, латунь, бронза та ін.), можливо проводити випробування на пресах Бринеля або Роквелла (використовуючи індентором стальну загартовану кульку).
Навантаження вибирається в залежності від властивостей та розмірів зразка матеріалу. Умови випробувань вибираються згідно таблиці 1 журналу лабораторних робіт (лабораторна робота № 2). Результати випробувань на твердість зразків різних матеріалів заносять до протоколу випробувань. Якщо твердість матеріалу, що випробують, більше 450 одиниць за Бринелєм (наприклад, загартована сталь), то приладом Бринеля користуватись не можна, тому що сама кулька приладу буде руйнуватися. За Бринелєм не можна також проводити випробування на твердість деталей після хіміко-термічної обробки, які мають дуже малі поверхневі шари, бо стальна кулька тільки продавить ці шари.
Необхідно користуватись приладом Роквелла, який дає можливість проводити випробування твердих матеріалів. У цьому випадку замість кульки використовують алмазний конус і в залежності від навантаження відраховують твердість за шкалами приладу А або С. Випробування займає мало часу, а величину твердості одразу ж можна прочитати з відповідної шкали приладу. Твердості, виміряні за Роквеллом, можна перекласти у значення твердостей за Бринелєм.
При випробуванні твердості тонких поверхневих шарів деталей використовують прилад Віккерса, у якого мінімальне навантаження на індентор може бути рівним 5 кг. Якщо потрібно визначити твердість тонких напівфабрикатів (стрічок, фольги), гальванічних покриттів, окремих структурних складових сплавів, металевих ниток, штучних окисних плівок та ін., застосовують прилад ПМТ-3 для випробування на мікротвердість. Величина навантаження на індентор у цьому приладі може змінюватися від 0,5 до 200 г.
Згідно таблиці 1, яка зроблена за експериментальними даними, твердості, випробувані на різноманітних приладах, можна співвідносити. Твердість сталі випробується в залежності від кількості вуглецю, який вона містить. Для визначення залежності твердості від вмісту вуглецю необхідно випробувати твердість кількох марок сталей – 10, 20, 30, 45, У8, які вміщують 0,10; 0,20; 0,30; 0,45 та 0,8 %С. Результати випробувань занести до протоколу та за цими даними побудувати графік залежності твердості сталі від вмісту вуглецю.
Таблиця 1 - Співставлення чисел твердості, які отримані
після заміру на різних приладах
| Твердість за Бринелєм, НВ | Твердість за Роквеллом | Твердість за Віккерсом, HV | Твердість за Шором | |||||
| Діаметр відбитку, мм | D = 10мм, D = 5 мм | HRC | HRA | HRB | ||||
| Р=3000 кг | Р=1000кг | Р=750 кг | ||||||
| 2,00 2,05 2,10 2,15 2,20 2,25 2,30 2,35 2,40 2,45 2,50 2,55 | - - - - | - - - - | - - - - - - - - - - - - | - - - - | - - - - |
Продовження таблиці 1
| 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 3,10 3,15 3,20 3,25 3,30 3,35 3,40 3,45 3,50 3,55 3,60 3,65 3,70 3,75 3,80 3,85 3,90 3,95 4,00 4,05 4,10 4,15 4,20 4,25 4,30 4,35 4,40 4,45 4,50 | 99,5 96,5 92,0 88,0 85,5 82,4 79,5 76,8 74,1 71,6 69,1 66,8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | - - - - - | - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
Продовження таблиці 1
| 4,55 4,60 4,65 4,70 4,75 4,80 4,85 4,90 4,95 5,00 5,05 5,10 5,15 5,20 5,25 5,30 5,35 5,40 5,45 5,50 5,55 5,60 5,65 5,70 5,75 5,80 5,85 5,90 5,95 6,00 | 38,5 38,0 37,0 36,0 35,5 35,0 34,0 33,5 33,0 32,5 32,0 | - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - |
5 ОСНАЩЕННЯ РОБОЧОГО МІСЦЯ
5.1 Прилад Бринеля, зразки сталей та сплавів кольорових металів, ручний мікроскоп для визначення діаметра відбитка
5.2 Прилад Роквелла, зразки загартованої сталі
5.3 Зразки сталей, які містять різну кількість вуглецю
5.4 Таблиця співвідношення твердостей, випробуваних на різних приладах
6 РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ
ТА ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ
6.1 Вибрати метод випробування твердості
6.2 Вибрати тип приладу для випробування твердості зразку з даного матеріалу
6.3 Провести випробування твердості зразків матеріалів на приладах Бринеля та Роквелла
6.4 Співставити твердості зразків, які отримані при випробуванні на різних приладах
6.5 Заміряти твердість різних марок сталей, збудувати графік залежності твердості сталі від вмісту вуглецю