 |
Измерение твердости по методу Роквелла
|
|
|
|
Методические указания к лабораторной работе
По дисциплине «Материаловедение»
Министерство образования РФ
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)
Кафедра технологии конструкционных материалов
Методы замера твердости металлов
и их структурный анализ
Методические указания к лабораторной работе
по дисциплине «Материаловедение»
Составители В. И. Матюхин, Б. Г. Колмаков, М. С. Корытов
Омск
Издательство СибАДИ
УДК 621.785
ББК 34.651
Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю. И. Сердюк
Работа одобрена методической комиссией факультета АТ в качестве методических указаний к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение» для студентов специальностей 170900, 230100, 150200, 291100, 240400, 060800, 210200, 150100, 340100, 030500.15, 072000, 180800, 101200, 240100, 330200.
Методы замера твердости металлов и их структурный анализ: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Материаловедение» / Сост.: В. И. Матюхин, Б. Г. Колмаков, М. С. Корытов. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 12 с.
Рассмотрены методы замера твердости металлов и области применения макро- и микроструктурного анализа металлов и сплавов.
Ил.7. Библиогр.: 2 назв.
Ó Издательство СибАДИ, 2003
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания разработаны в помощь студентам специальностей 170900, 230100, 150200, 291100, 240400, 060800, 210200, 150100, 340100, 030500.15, 072000, 180800, 101200, 240100, 330200 при выполнении ими лабораторной работы по материаловедению.
Цель лабораторной работы – познакомиться с методикой изготовления макро- и микрошлифов для изучения структуры, замера твердости по методам Бринелля, Роквелла и Виккерса. Изучить назначение структурного анализа металлов и сплавов и методику работы с оптическим микроскопом.
|
|
|
Методы измерения твердости металлов и сплавов
Измерение твердости по методу Бринелля
Этот метод применяют для измерения твердости металлов, твердость по Бринеллю которых меньше 450 HB [3]. Схема испытания твердости дана на рис. 1.
Рис. 1. Схема испытания твердости по методу Бринелля: 1 – стальной закаленный шарик; 2 – испытуемый образец
|
Сущность замера твердости: стальной закаленный шарик 1 диаметром D под действием нагрузки P вдавливается в образец 2. После снятия нагрузки P на образце остается отпечаток диаметром d, который является мерой твердости. Чем больше диаметр отпечатка, тем твердость материала меньше [1, 2]. Согласно ГОСТ 9012–59 диаметр шарика, нагрузка и выдержка под нагрузкой зависят от сплава и толщины образца.
Число твердости по Бринеллю (HB) подсчитывается как отношение нагрузки P к площади сферического отпечатка F:
,
где F – площадь поверхности отпечатка, мм2; P – нагрузка на шарик, кг.
На практике пользуются заранее составленными таблицами, указывающими число HB в зависимости от диаметра отпечатка d при постоянных значениях нагрузки P и диаметра шарика D.
Работы Н. А. Минкевича, И. А. Одинга, Н. В. Гевелинга показали, что между пределом прочности sВ и числом твердости HB различных материалов существуют следующие зависимости:
сталь с 12...45 HB – sВ=0,35×HB;
медь, латунь, бронза отожженная – sВ=0,55×HB;
медь, латунь, бронза наклепанная – sВ=0,40×HB;
алюминий и его сплавы с 20...45 HB – sВ=0,35×HB.
Измерение твердости по методу Роквелла
При испытании на твердость по методу Роквелла в поверхность материала вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,588 мм [4]. За условную меру твердости применяется глубина отпечатка. Схема испытания дана на рис. 2.
|
|
|
Рис. 2. Схема испытаний твердости по Роквеллу:
PПР – предварительная нагрузка; PОСН – основная нагрузка
Вначале прикладывается предварительная нагрузка PПР, под действием которой индентор (алмаз, шарик) вдавливается на глубину h0. Затем прикладывается основная нагрузка PОСН, под действием которой индентор вдавливается на глубину h1. После этого снимают основную нагрузку. Под действием упругой деформации индентор поднимается вверх, но не достигает уровня h0. Разность (h – h0) зависит от твердости материала. Чем тверже материал, тем меньше эта разность. Глубина отпечатка измеряется индикатором часового типа с ценой деления 0,002 мм. Число твердости обозначается символом HR. Существуют три способа замера твердости по методу Роквелла:
а) Способ А (HRA 80, HRA 90). Нагрузка вдавливания P= PПР+PОСН =
10+50=60 кг. В качестве индентора используется алмазный конус. Способом А замеряют твердость твердых сплавов.
б) Способ B (HRB 25, HRB 50). Нагрузка вдавливания P= PПР+PОСН =
10+90=100 кг. В качестве индентора используется стальной шарик. Способом B замеряют твердость мягких материалов.
с) Способ С (HRС 30, HRС 60). Нагрузка вдавливания P= PПР+PОСН =
10+140=150 кг. В качестве индентора используется алмазный конус. Способом С замеряют твердость закаленных сталей.
Числа твердости по Роквеллу подсчитываются по формулам
HRA(HRC)=100–[(h–h0)/0,002];
HRB=130–[(h–h0)/0,002],
где 100 и 130 – предельно заданное число делений индикатора часового типа с ценой деления 0,002 мм. Значение твердости по методу Роквелла фиксируется стрелкой индикатора.
|
|
|
