Механические свойства и способы определения их количественных характеристик: твердость, вязкость, усталостная прочность

Твердость – сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), недеформирующегося при испытании.

Широкое распространение объясняется тем, что не требуются специальные образцы.

Это неразрушающий метод контроля. Основной метод оценки качества термической обработке изделия. О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости).

Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость.

Наибольшее распространение получили методы Бринелля, Роквелла, Виккерса и микротвердости. Схемы испытаний представлены на рисунке 7.1.

 

 

а	б	в
Рисунок 7.1 –Схемы определения твердости: а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу

Твердость по Бринеллю (ГОСТ 9012)

Испытание проводят на твердомере Бринелля (рисунок 7.1а).

В качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром D 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия.

Нагрузка Р, в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически обработанной стали и чугуна – Р=30D²; литой бронзы и латуни – P=10D²; алюминия и других очень мягких металлов – P=2,5D².

Продолжительность выдержки τ: для стали и чугуна – 10 с, для латуни и бронзы –30 с.

Полученный отпечаток измеряется в двух направлениях при помощи лупы Бринелля.

 

Твердость определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F: .

Стандартными условиями являются D=10мм; Р=3000кгс; τ=10с. В этом случае твердость по Бринеллю обозначается НВ 250, в других случаях указываются условия: НВ D/Р/τ, НВ 5/250/30 – 80.