Прежде чем приступить к измерению твердости образца, необходимо выбрать методику определения твердости (Бринелль, Роквелл). Для этого необходимо знать, в каком состоянии находится данный образец или деталь (в отожженном или закаленном). Если нет данных, то для ориентировки можно попробовать определить твердость обыкновенным напильником. Если напильник скользит по поверхности или лишь незначительно царапает металлическую поверхность, то образец имеет высокую твердость, и тогда следует применять метод определения твердости по Роквеллу. Если же образец хорошо режется напильником (легко снимается часть металла), то он имеет сравнительно низкую твердость, и тогда следует применять метод определения твердости по Бринеллю.
После выбора метода испытания необходимо подготовить образец для испытания. При использовании метода Бринелля образец подготавливают так, чтобы его поверхности (испытуемая и опорная) были параллельны и не имели окалины, ржавчины и других неровностей, влияющих на результат испытания. Это достигается (при необходимости) обработкой резанием, зачисткой или обработкой указанных поверхностей наждачной бумагой, наждачным кругом или напильником без разогрева. Минимальная толщина образца должна быть не менее 10-ти кратной глубины отпечатка.
При определении твердости по Роквеллу поверхности образцов (испытуемая и опорная) зачищаются на мелкой наждачной шкурке или на мелкозернистом шлифовальном круге. Зачистка не должна сопровождаться нагревом образца выше 150 °С. Опорная поверхность образца должна обеспечивать плотное и устойчивое прилегание его к опорному столику.
При определении твердости по методу Виккерса и микротвердости испытуемая поверхность образцов обязательно шлифуется и полируется (иногда для определения микротвердости отдельных зерен шлиф подвергается травлению). Опорную поверхность достаточно зачистить на наждачной бумаге. При любом методе испытания образец не должен сдвигаться, качаться или деформироваться, на нем не должно быть грубых царапин, забоин, следов предыдущих испытаний.
Все результаты испытания твердости по Бринеллю вносятся в общую таблицу 1.
Таблица 1
| Материал | Нагрузка, кгс | Диаметр шарика D, мм | Диаметр отпечатка d, мм | Твердость, НВ | Предел прочности sВ, МПа |
Студенты должны проанализировать данные, приведенные в таблице 1. При этом обратить внимание на то, как отличается твердость черных металлов и сплавов (сталь и чугун) от цветных (медь, латунь, бронза, дуралюмин и т.д.). Кроме того, необходимо обратить внимание на отличие в твердости чистых металлов и их сплавов. Анализ результатов испытания должен приводиться в выводах по данной работе.
Все студенты должны познакомиться с методом определения твердости по Роквеллу и провести испытания твердости данных образцов. Пользуясь переводной таблицей (Приложение 2), сопоставить значение твердости по Бринеллю закаленных образцов и образцов, не подвергнутых закалке. Данные внести в таблицу 2.
Таблица 2
| Материал | Нагрузка, кгс | Твердость, НRС | Значение твердости НВ по переводной таблице |
Содержание отчета
В отчете по данной лабораторной работе должны быть приведены:
1. Наименование работы и ее цель.
2. Оборудование и материалы, используемые при выполнении работы.
3. Краткое описание методов определения твердости и область их применения.
4. Значение данного метода испытания для определения свойств металлов и сплавов.
5. Таблицы экспериментальных данных всей подгруппы и выводы по этим данным.
Таблица определения твердости по Бринеллю
Приложение 1
| Диаметр отпечатка d 10 или 2 d 5, или 4 d 2,5 | Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р (кгс), равной | Диаметр отпечатка d 10 или 2 d 5, или 4 d 2,5 | Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р (кгс), равной | ||||
| 30 D 2 | 10 D 2 | 2,5 D 2 | 30 D 2 | 10 D2 | 2,5 D 2 | ||
| 2,00 | 4,00 | 76,3 | 19,1 | ||||
| 2,05 | 4,05 | 74,3 | 18,6 | ||||
| 2,10 | 4,10 | 72,4 | 18,1 | ||||
| 2,15 | 4,20 | 68,8 | 17,2 | ||||
| 2,20 | 4,25 | 67,1 | 16,8 | ||||
| 2,25 | 4,30 | 65,5 | 16,4 | ||||
| 2,30 | 4,35 | 63,8 | 16,0 | ||||
| 2,35 | 4,40 | 62,4 | 15,6 | ||||
| 2,40 | 4,45 | 60,9 | 15,2 | ||||
| 2,45 | 4,50 | 59,5 | 14,9 | ||||
| 2,50 | 4,55 | 58,1 | 14,5 | ||||
| 2,55 | 4,60 | 56,8 | 14,2 | ||||
| 2,60 | 4,65 | 55,5 | 13,9 | ||||
| 2,65 | 4,70 | 54,3 | 13,6 | ||||
| 2,70 | 4,75 | 53,0 | 13,3 | ||||
| 2,75 | 4,80 | 51,9 | 13,0 | ||||
| 2,80 | 4,85 | 50,7 | 12,7 | ||||
| 2,85 | 4,90 | 49,6 | 12,4 | ||||
| 2,90 | 4,95 | 48,6 | 12,2 | ||||
| 2,95 | 5,00 | 47,5 | 11,9 | ||||
| 3,00 | 34,6 | 5,05 | 46,5 | 11,6 | |||
| 3,05 | 33,4 | 5,10 | 45,5 | 11,4 | |||
| 3,10 | 32,3 | 5,15 | 44,6 | 11,2 | |||
| 3,15 | 31,3 | 5,20 | 43,7 | 10,9 | |||
| 3,20 | 30,3 | 5,25 | 42,8 | 10,7 | |||
| 3,25 | 29,3 | 5,30 | 41,9 | 10,5 | |||
| 3,30 | 28,4 | 5,35 | 41,0 | 10,3 | |||
| 3,35 | 27,6 | 5,40 | 40,2 | 10,1 | |||
| 3,40 | 26,7 | 5,45 | 39,4 | 9,86 | |||
| 3,45 | 25,9 | 5,50 | 38,6 | 9,66 | |||
| 3,50 | 25,2 | 5,55 | 37,9 | 9,46 | |||
| 3,55 | 97,7 | 24,5 | 5,60 | 37,1 | 9,27 | ||
| 3,60 | 95,0 | 23,7 | 5,65 | 36,4 | 9,10 | ||
| 3,65 | 92,3 | 23,1 | 5,70 | 35,7 | 8,93 | ||
| 3,70 | 89,7 | 22,4 | 5,75 | 35,0 | 8,76 | ||
| 3,75 | 87,2 | 21,8 | 5,80 | 34,3 | 8,59 | ||
| 3,80 | 84,9 | 21,2 | 5,85 | 33,7 | 8,43 | ||
| 3,85 | 82,6 | 20,7 | 5,90 | 99,2 | 33,1 | 8,26 | |
| 3,90 | 80,4 | 20,1 | 5,95 | 97,3 | 32,4 | 8,11 | |
| 3,95 | 78,3 | 19,6 | 6,00 | 95,5 | 31,8 | 7,96 |
Таблица сопоставления значений твердости
Приложение 2
| HV | HB | HRC | HRA | HV | HB | HRC | HRA |
| 20,3 21,3 22,2 23,1 24,0 24,8 25,6 26,4 27,1 27,8 28,5 29,2 29,8 31,0 32,2 33,3 34,4 35,5 36,6 37,7 38,8 39,8 40,8 41,8 42,7 43,6 44,5 45,3 46,1 46,9 47,7 48,4 | 60,7 61,2 61,6 62,0 62,4 62,7 63,1 63,5 63,8 64,2 64,5 64,8 65,2 65,8 66,4 67,0 67,6 68,1 68,7 69,2 69,8 70,3 70,8 71,4 71,8 72,3 72,8 73,3 73,6 74,1 74,5 74,9 | 49,8 50,5 51,1 51,7 52,3 53,0 53,6 54,1 54,7 55,2 55,7 56,3 56,8 57,3 57,8 58,3 58,8 59,2 59,7 60,1 61,0 61,8 62,5 63,3 64,0 64,7 65,3 65,9 66,4 67,0 67,5 68,0 | 75,7 76,1 76,4 76,7 77,0 77,4 77,8 78,0 78,4 78,6 78,9 79,2 79,5 79,8 80,0 80,3 80,6 80,8 81,1 81,3 81,8 82,2 82,6 83,0 83,4 83,8 84,1 84,4 84,7 85,0 85,3 85,6 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
