Твърдостта на материалите - Научете като в Steam!
1.1 Да изучава методите за определяне на твърдостта на материалите, дизайна и работата на тестери за твърдост.
1.2 Придобиване на умения за самостоятелно провеждане на тестове за твърдост на вдлъбнатина.
2 Основи
Твърдостта се разбира като способността на материала да устои на проникването в него на друго по-твърдо тяло (индентор), което не получава трайна деформация.
2.1 Тест за вдлъбнатина по Бринел на стоманена топка
С помощта на специална преса закалена стоманена топка (фиг. 2.1) с диаметър 10,5 и 2,5 mm се пресова в изпитвания материал под действието на дадено натоварване F за определено време (фиг. 2.1).
Числото на твърдост по Бринел HB се определя от съотношението на приложеното натоварване F, действащо върху топка с диаметър D, към площта на сферичната повърхност на получения отпечатък:
HB = F/A, kgf/mm2 (2,1)
Където F е натоварването на топката, kgf; A е площта на сферичната повърхност на отпечатъка, mm2, където площта A в mm на сферичната повърхност на отпечатъка може да се определи по формулата:
Тогава формула (2.1) приема формата:
Тази формула определя твърдостта по Бринел чрез измерване на диаметъра на вдлъбнатината, получена при определено натоварване, и познаване на диаметъра на топката.
Твърдостта по Бринел се определя както за меки пластични материали, така и за крехки материали. Когато топка се притисне към повърхността на чуплив материал, последният също претърпява пластична деформация. Това се обяснява с факта, че деформацията протича само в малък обем, заобиколен от недеформиран материал. Деформируемият материал е в напрегнато състояние, близко до обемното състояние, при което е елиминирана възможността за нарушаване на адхезията на неговите частици и следователно е крехък.унищожението е невъзможно.
Предимствата на метода Brinell включват: достатъчна скорост на тестване, простота и надеждност на дизайна на тестовото устройство, липса на необходимост от внимателна подготовка на повърхността за измервания.
Недостатъците включват невъзможността за изпитване на материали с твърдост над 450 HB, което се обяснява с деформацията на върха - стоманена топка.
Основният недостатък на метода на Бринел е липсата на точно геометрично сходство на отпечатъците. Това прави количественото сравнение на стойностите на твърдостта на различни материали, получени при различни d/D стойности, нестриктно.
1.4. Измерване на твърдост чрез вдлъбнатина на диамантен конус или стоманена топка по метода на Рокуел.
Същността на този метод е, че твърдостта се определя от дълбочината на вдлъбнатина в изпитвания продукт на диамантен конус с ъгъл на върха 1200 или стоманена топка с диаметър 1,588 mm под действието на две последователно приложени натоварвания: предварителноF0, равно на 10 kgf, и общоF, равно на 60, 100 и 150 kgf ( Фиг. 1.2).
Разликата между дълбочините на проникване при натоварванияF0иFхарактеризира твърдостта. На практика числото на твърдостта по Рокуел се измерва по скалата на индикаторно устройство.
Предимствата на метода Rockwell в сравнение с метода Brinell са висока производителност и запазване на висококачествената повърхност на продукта след тестване (малък размер на отпечатъка), което ви позволява да контролирате твърдостта на готовите части.
Използването на диамантен конус позволява измерване на твърдостта на закалена стомана и други много твърди сплави.
Недостатък на метода е и необходимостта от внимателна подготовка на повърхността - шлайфане. На инструмента Рокуел,където дълбочината на вдлъбнатината е малка и измерена с точност от 0,002 mm, замърсяването, вибрациите и други производствени условия могат да повлияят.
Основният недостатък на метода на Рокуел е, че твърдостта по Рокуел е още по-условна характеристика от HB.
Методът на Рокуел не се препоръчва за сплави с разнородна структура (напр. сиви чугуни). Този метод не може да се използва за определяне на твърдостта на крехки продукти.
Фиг.1.2
Liy, имащи черупки и чужди включвания по повърхността, както и тънки продукти, например по-малки от 0,7 mm в скалиBиCили 0,4 mm в скала A.
Таблица 1.1 „Експериментални и изчислени данни за твърдостта по Бринел“