Измерение твердости по методу Бринелля

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ

Цель работы:

1.Ознакомление с методами и приборами измерения твердости.

2.Определение твердости по Бринеллю

3.Определение твердости по Роквеллу.

Измерение твердости материалов. Общие положения

Под твердостью понимают свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого, не получающего остаточных деформаций тела. Определение твердости – один из важнейших методов механических испытаний, позволяющий быстро и без разрушения испытуемого изделия получить некоторые механические характеристики. В отличие от испытаний на растяжение, определение твердости позволяет оценить прежде всего свойства поверхностных слоев материала. Поэтому при определении твердости необходимо особое внимание обращать на состояние поверхности. Последняя не должна иметь таких дефектов, как риски, вмятины, выбоины, окалина и др. Наличие их искажает результаты измерения твердости. Поэтому различные поверхностные дефекты перед испытанием удаляются.

Определение твердости является исключительно ценным способом контроля качества изделий после термической, химико-термической обработки и обработки металлов давлением. Испытание металлов на твердость имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами механических испытаний, а именно:

1) при определении твердости изделие не разрушается и может поступить в эксплуатацию;

2) приборы для испытания металлов на твердость портативны, характеризуются высокой производительностью, не требуют высокой квалификации работников, доступны для применения непосредственно в цехе, на складе, у рабочего места.

Кроме того, имеются эмпирические формулы, которые устанавливают связь между твердостью и пределом прочности при растяжении. В настоящее время определение твердости широко применяется для контроля качества металлов и металлоизделий в различных отраслях промышленности.

Разработано большое количество методов измерения твердости. В зависимости от способа проведения испытания, основные методы определения твердости можно разделить на следующие группы:

1) методы статического вдавливания, при котором учитывается преимущественно сопротивление пластической деформации (эти методы применяются для измерения твердости металлов);

2) методы царапания, при котором учитывается сопротивление разрушению (эти методы могут использоваться для определения твердости хрупких материалов);

3) методы упругой отдачи (упруго – динамические методы), при которых учитывается преимущественно сопротивление упругой деформации.

4) динамическое вдавливание стального шарика или наконечника другого вида.

Существует три наиболее распространенных метода определения твердости металлов статическим вдавливанием индентора нормально к поверхности образца.

Измерение твердости вдавливанием закаленного шарика (метод Бринелля) предложено в 1900 г., вдавливанием алмазного конуса (метод Роквелла) – в 1923 г., вдавливанием алмазной пирамиды (метод Виккерса) – в 1925 г.

Указанные три метода определения твердости металлов стандартизированы во всех промышленных государствах мира.

На рис.1 представлены диапазоны твердостей, в пределах которых следует применять каждый из этих методов.

Рис.1. График диапазонов измерения твердости вдавливанием.

Наиболее универсальным и точным методом является метод Викерса (рис.1). Он позволяет производить определение твердости практически всех встречающихся в технике металлов и изделий из них.

Два других метода имеют меньший диапазон измеряемых ими твердостей. Несмотря на кажущийся на первый взгляд параллелизм, существование трех методов является оправданным и необходимым.

Метод Бринелля может быть применен для измерения твердостей, не превышающих в единицах твердости по Викерсу НV – 475. Особенностью этого метода является возможность определения твердости при пластическом деформировании достаточно больших, по сравнению с другими методами, объемов металла и получения благодаря этому усредненной характеристики твердости металла. Усредненная характеристика твердости таких изделий, как отливки, поковки и прокат, особенно важна для оценки их технологичности при обработке на металлорежущих станках. Относительно большие размеры отпечатков, получаемых при вдавливании стальных шариков (метод Бринелля), позволяют проводить их измерение с точностью 8-10 раз большей, чем отпечатков алмазной пирамидой. Все эти особенности, свойственные методу, основанному на вдавливании стального шарика, определили широкое применение его в производственной и лабораторной практике.

Приборы, работающие по методу Роквелла, применяются, как это видно из графика, в основном для измерения высокой твердости.

Несмотря на принципиальный недостаток этого метода, связанный с относительно невысокой точностью измерения, приборы, работающие по этому методу, нашли очень широкое применение при контроле твердости в производственных условиях. Эти приборы позволяют получить числовое значение твердости испытуемого изделия в 3-4 раза быстрее, чем на приборах, работающих по методу Бринелля или Викерса. Высокая производительность приборов Роквелла обуславливается тем, что измерение твердости по этому методу сводится к измерению глубины отпечатка. Измерения в диапазоне малых твердостей производится с помощью дополнительного шарикового наконечника, что расширяет область применения прибора.

Метод вдавливания алмазной пирамиды (метод Викерса) следует считать самым точным и универсальным. Приборы, работающие по этому методу, применяются в том случае, когда возникает необходимость в контроле твердости ответственных деталей, а также при экспериментальных испытаниях сследовательского характера. Контроль твердости тонких и малогабаритных изделий, а также поверхностной твердости обычно производят с помощью приборов, работающих по методу Викерса.

Недостатком приборов, работающих по методу Викерса, как и приборов, работающих по методу Бринелля, является длительность процесса испытания, связанная с необходимостью измерения размеров отпечатков с помощью микроскопа.

В ювелирном производстве для измерения твердости цветных и благородных металлов и их сплавов (металлы малой твердости) широко используется метод Бринелля.

Измерение твердости по методу Бринелля

Испытания на твердость по Бринеллю стандартизированы и регламентируются ГОСТ 9012-59. Этот стандарт распространяется на метод измерения твердости по Бринеллю черных и цветных металлов и сплавов с твердостью от 6 до 450 единиц при температуре 10-20 ^о С.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 300; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!