1. Шероховатость образцов или изделий в месте испытания должна соответствовать Rа ≤ 0,16 мкм, поверхность должна быть свободной от оксидной пленки.
2. Изделие или образец должны быть жестко закреплены для устойчивости.
3. Минимальная толщина изделия (образца) должна быть больше диагонали отпечатка: для черных металлов в 1,2 раза, для цветных металлов в 1,5 раза.
При измерении твердости на криволинейных поверхностях радиус кривизны поверхности должен быть не менее 5 мм. В этом случае для чисел твердости используют поправочные коэффициенты, имеющиеся в ГОСТ 2999—75.
Особенности проведения испытаний
При испытаниях применяют следующие нагрузки Р, кгс (Н): 1 (9,807); 2 (19,61); 2,5 (24,52); 3 (29,42); 5 (49,03); 10 (98,07); 20 (196,1); 30 (294,2); 50 (490,3); 100 (980,7). Испытания обычно производят при температурах от 10 до 35 °С и плавном возрастании нагрузки до необходимого значения. Если имеются разногласия в определении твердости, то в зоне умеренного климата испытания проводят в интервале 18 22 °С. Продолжительность времени выдержки под нагрузкой составляет 10 15 с. Расстояние от центра отпечатка до края образца или до края соседнего отпечатка должно быть ≤ 2,5d (d длина диагонали отпечатка). Если определяют твердость слоя материала неизвестной толщины, то проводят несколько последовательных измерений с уменьшающейся величиной нагрузки. При изменении твердости нагрузку следует уменьшать до тех пор, пока при двух смежных нагрузках значения твердости будут близки или совпадать. Диагонали отпечатка измеряют с погрешностью не более: ±0,001 мм (если d≤0,2 мм) и ±0,5 % (если d > 0,2 мм). Разность диагоналей одного отпечатка не должна превышать 2 % от меньшей из них. Для анизотропных материалов различие в величине диагоналей допускается устанавливать в соответствии со стандартами на конкретный материал.
|
|
Обозначения
Число твердости по Виккерсу при нагрузке Р = 294 Н (30 кгс) и времени выдержки под нагрузкой τ = 10 15 с обозначают цифрами, характеризующими величину твердости со стоящим после них символом НV (например, 400 НV). При других условиях испытаний после символа НV указывается нагрузка и время выдержки, например: 330 НV 10/40 — твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке Р = 98,07 Н (10 кгс) и времени выдержки под нагрузкой τ = 40 с.
В ГОСТе указывается, что точного перевода чисел твердости по Виккерсу на числа твердости, полученные другими методами, или на механические свойства при растяжении не существует и таких переводов (за исключением особенных частных случаев) следует избегать.
Содержание работы
Студенты получают от преподавателя или лаборанта 4 образца, имеющих вид пластин 10 х 50 х 50 мм, и разную твёрдость. Одна из пластин имеет поверхностное упрочнение на глубину 0,15 – 0,20 мм при мягкой сердцевине. Вторая пластина закалена, третья – отожжена.
|
|
Студентами производится испытания на твёрдость методами Бринелля, Роквелла и Виккерса, результаты оформляются в отчёте в виде таблиц.
После окончания работы полученные результаты анализируются при консультации преподавателя, студенты самостоятельно формулируют выводы.
Результаты работы оформляются в виде протокола – отчёта по лабораторной работе. Отчёт по работе принимается преподавателем.
Содержание отчёта
1. Цель работы: изучить методику испытаний материалов на твёрдость методами Бринелля, Роквелла.
2. Описание сущности и методика испытаний твёрдости методами Бринелля, Роквелла и Виккерса. Описание произвести ориентируясь на контрольные вопросы после изучения по методическому указанию к работе и литературным источникам.
3. Результаты испытаний по методу Бринелля.
Материал образца | Условия испытания | Диаметры отпечатков | Твёрдость НВ | ||||||
Р, кгс | D ш, мм | Время | 1 | 2 | 3 | Сред. | Расч. | Табл. | |
Ст.1 | 3000 | 10 | 20 | 2.8 | 2.7 | 2.9 | 2.8 | 477 | |
Ст.2 | 3000 | 10 | 20 | 3.4 | 3.2 | 3.5 | 3.4 | 321 | |
Ст.3 | 3000 | 10 | 20 | 4.8 | 4.7 | 4.9 | 4.8 | 156 |
4. Результаты испытаний по методу Роквелла.
Материал образца | Условия испытания | Твёрдость | Твёрдость НВ (по табл.) | |||||
Нагрузка, кгс | Наконеч- ник | шкала | 1 | 2 | 3 | Сред. | ||
Ст.(после цементации) | 60 | алмаз | А | 77 | 78 | 79 | 78 | 532 |
Сталь | 100 | шарик | В | 58 | 59 | 60 | 59 | 202 |
Ст.(после закалки) | 150 | Алмаз | С | 59 | 61 | 60 | 60 | 627 |
5. Анализ результатов испытаний и выводы.
1.8 Контрольные вопросы:
1. Что является мерой твёрдости при испытании по методу Бринелля?
2. Каковы условия испытаний по методу Бринелля и как они выбираются?
3. Как вычисляется твёрдость по Бринеллю?
4. Преимущества и недостатки испытаний на твёрдость по методу Бринелля?
5. Что является мерой твёрдости при испытании по методу Роквелла?
6. Каковы условия испытаний по методу Роквелла и как они выбираются?
7. Как пользоваться таблицей для перевода измеренной по методу Роквелла твёрдости в единицы твёрдости по Бринеллю?
8. Что является мерой твёрдости при испытании по методу Виккерса?
9. Каковы условия испытаний по методу Виккерса и как они выбираются?