Определение твердости металлов по Бринеллю

На поверхности испытываемого образца металла напильником или абразивным материалом зачищают площадку размером 3-5 см². Образец ставят на столик прибора (твердомер шариковый ТШ) и поднимают столик до соприкосновения со стальным шариком, который укреплен на шпинделе прибора. После этого нажимают на кнопку «Пуск». Груз опускается и вдавливает шарик в испытываемый образец. На поверхности металла образуется отпечаток, чем больше отпечаток, тем мягче металл. Диаметр отпечатка замеряют штангенциркулем.

Одинаковые результаты измерения твердости при различных размерах шариков получают только в том случае, если отношения усилия к квадратам диаметров шариков остаются постоянными. Исходя из этого, усилие на шарик необходимо подбирать по следующей формуле:

(3)

Значение К выбирают в зависимости от металла и его твердости в соответствии с табл. 3.

Диаметр шарика D и соответствующее усилие F выбирают (приложение 4) таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:

(4)

Если отпечаток на образце получают меньше или больше допустимого значения d, то нужно увеличить или уменьшить усилие F и провести испытание снова.

Коэффициент К имеет различное значение для металлов разных групп по твердости. Численное же значение его должно обеспечивать выполнение требования, предъявляемого к размеру отпечатка (приложение 5). Толщина образца должна не менее, чем в 8 раз превышать глубину отпечатка.

По найденному диаметру отпечатка определяют, пользуясь таблицей или по формуле, значение числа твердости HB.

Между твердостью по Бринеллю (HB) и пределом прочности пластичных материалов существует следующая зависимость

,

где k – коэффициент пропорциональности: для стали с твердостью до HB 1750 k=0,34; с HB 1750 k=0,35; для отожженной меди, бронзы и латуни k=0,55; для алюминиевых сплавов – k=0,36-0,38.

Таблица 3. Рекомендуемые усилия при испытании твердости по Бринеллю (приложение 5)

Диаметр шарика D, мм	Прикладываемое усилие F, Н
			2,5
					980,7
				612,9	245,2
2,5		612,9	306,5	153,2	61,3
	294,2	98,1	49,0	24,5	9,81
Диапазон твердости HB	55 – 650	35 – 200	<55	8 – 55	3 – 20
Измеряются	Сталь, чугун, медь и ее сплавы, легкие сплавы	Чугун, сплавы меди, легкие сплавы	Медь и ее сплавы, легкие сплавы	Легкие сплавы	Свинец, олово

Значения твердости металлов по Бринеллю приведены в таблице 4.

Таблица 4. Твердость металлов по Бринеллю

Металл	НВ	Металл	НВ
Титан		Алюминий	16-25
Железо	70-80	Серебро
Магний	30-40	Золото
Медь		Олово
Цинк		Свинец

Данные замеров вносят в таблицу 5.

Таблица 5. Результаты определения твердости металлов по Бринеллю

Марка металла	D шарика, мм	F, H (кгс)	Диаметр отпечатка, мм	Среднее арифметич. , мм	HB (HBW)

Контрольные вопросы:

1. Что понимают под твердостью металла?

2. Какими характерными свойствами обладают металлы как материалы для строительных конструкций?

3. Классификация методов определения твердости металлов.

4. Какие из цветных металлов имеют наибольшее применение в строительстве и каковы их свойства?

5. По результатам каких испытаний устанавливают механические свойства металлов?

6. Сущность измерения твердости по Бринеллю.

7. До какого значения твердости при испытании по Бринеллю используют стальные шарики?

8. Какого диаметра шарики используют при испытании на твердость по Бринеллю?

9. Сущность измерения твердости по Роквеллу?

10. Какие типы наконечников используют и в каком методе?

11. Какие два метода измерения твердости применяют чаще всего?

12. При замере какой твердости снимают отсчет показаний по шкалам A, С, В?

13. В чем преимущество метода определения твердости металлов по Виккерсу?

Литература:

1. ГОСТ 9012 - 59 (ИСО 6506 - 81, ИСО 410 - 82). Метод измерения твердости металлов по Бринеллю.

2. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2004, 2007. – 594 с.

3. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов. – М.: Машиностроение, 1989.

4. Болдырев А.М., Орлов А.С. Сварочные работы в строительстве и основы технологии металлов: Учебник. – М.: ИАСВ, 1994.

5. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1983.

6. Лахтин Ю.М. Материаловедение и техническая обработка металлов. – М.: Металлургия, 1984.

7. Гуляев А.П. Металловедение: Учеб. для ВУЗов. – М.: Металлургия, 1986.