Часть I(нов). Практикум для студентов технических специальностей Часть 1 Могилев 2012 удк 669. 01 Ббк 30. 3 М 34
 Скачать 1.73 Mb.
|
|
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Технологии металлов» Материаловедение.Материаловедение и технология конструкционных материалов. Материаловедение и технология материаловЛабораторный практикум для студентов технических специальностей Часть 1  Могилев 2012 УДК 669.01 ББК 30.3 М 34 Рекомендовано к опубликованию учебно-методическим управлением ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» Одобрено кафедрой «Технологии металлов» «29» мая 2012 г., протокол № 9 Составители: д-р техн. наук, проф. Ф. Г. Ловшенко, канд. техн. наук., доц. А. И. Хабибуллин. Рецензент канд. техн. наук, доц. А.В. Капитонов В первой части лабораторного практикума содержатся основные теоретические положения и методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Материаловедение».Учебное издание МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВЧасть 1 Ответственный за выпуск Д. И. Якубович Технический редактор А. Т. Червинская Компьютерная верстка И. А. Алексеюс Подписано в печать . Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная. Усл.-печ. л. . Уч.-из. л. . Тираж 180 экз. Заказ № Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ № 02330/375 от 29.06.2012 г. 212005, г. Могилев, пр. Мира, 43 © ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет», 2012 Содержание
1 Лабораторная работа № 1. Определение твердости металлов и сплавов Цель работы 1 Ознакомление с основными методами измерения твердости и микротвердости. 2 Приобретение навыков в работе с приборами для измерения твердости. Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Измерение твердости вследствие быстроты и простоты осуществления, а также возможности без разрушения изделия судить о его свойствах получило широкое применение для контроля качества металла в металлических изделиях и деталях. Наибольшее применение в промышленности нашли статические методы по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу, схема реализации которых приведена на рисунке 1.1.  Рисунок 1.1 – Схема определения твердости по Бринеллю (а), Роквеллу (б), Виккерсу (в) Определение твердости по Бринеллю. Сущность метода заключается во вдавливании стального шарика диаметром D, мм, в образец (изделие) под действием нагрузки F, Н, и измерении диаметра отпечатка d, мм, после снятия испытательной нагрузки (рисунок 1.1, а). Твердость определяют, как отношение приложенной нагрузки к поверхности сферического отпечатка по формуле HB =  ,где F – прилагаемая нагрузка, Н; D – диаметр шарика, мм; d – диаметр отпечатка, мм. Для железа, стали, чугуна и других прочных сплавов рекомендуются следующие условия испытаний: D = 1,0 мм, F = 294,2 H; D = 2 мм, F = 1177 H; D = 2,5 мм, F = 1839 H; D = 5,0 мм, F = 7355 H; D = 10,0 мм, F = 29420 H. Минимальная толщина испытуемого образца – 0,09 мм. При этом испытания проводятся шариком диаметром 1,0 мм при нагрузке 49,03 Н. Обычно определение твердости осуществляется шариком диаметром 10,0 мм при нагрузке 29420 Н и продолжительностью выдержки под нагрузкой 10 с. В этом случае твердость обозначается цифрами, характеризующими ее величину, и буквами НВ, например: 170 НВ. При других условиях испытаний после букв НВ указываются условия испытания в следующем порядке: D, F – и время выдержки под нагрузкой (в секундах), например: 190 НВ 5/7350/20. Между временным сопротивлением В и числом твердости НВ существует зависимость: для стали и алюминиевых сплавов В ≈ 0,33 НВ, для медных сплавов В ≈ 0,45 НВ. Метод Бринелля не рекомендуется применять для стали с твердостью более 450 НВ, а для цветных металлов – более 200 НВ. При использовании вместо стального шарика твердосплавного предельное значение твердости не должно превышать 650 единиц. В этом случае в обозначение твердости вводится дополнительно буква W, например: 570 HBW. Определение твердости по Роквеллу. Сущность метода заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом с углом у вершины 120° (шкалы А и С) или со стальным шариком диаметром 1,58 мм (шкала В) в испытуемый образец под действием последовательно прилагаемых предварительной Fo и основной F1 нагрузок и измерений остаточного увеличения глубины внедрения наконечника е (е = (h – ho) / 0,002) после снятия основной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм. При испытании с использованием шкалы А нагрузка составляет 588 Н, шкалы В – 980 Н, шкалы С – 1470 Н. Схема определения твердости по Роквеллу приведена на рисунке 1, б. Под нагрузкой Fo индикатор прибора вдавливается в образец на глубину hо. Затем на испытуемый образец подается полная нагрузка F = Fо + F1, и глубина погружения наконечника возрастает. После снятия основной нагрузки F1 прибор показывает число твердости по Роквеллу HR. Твердость является величиной, обратной глубине вдавливания. Единица твердости по Роквеллу – безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индикатора на 0,002 мм. Числа твердости определяются по формулам: HRC (A) = 100 – е; HRB = 180 – e. Шкала А используется для измерения твердости очень твердых, но хрупких материалов, а также для тонких и твердых поверхностных слоев (0,5–1,0 мм). По шкале В определяют твердость сравнительно мягких (незакаленных) материалов (< 400 HB). Шкала С используется для испытания материалов, имеющих высокую твердость (после закалки) (> 450 НВ). Пределы измерения твердости по шкале А – 70–85 единиц, шкале В – 25–100 единиц, шкале С – 22–63 единицы. Условная запись твердости для разных шкал – HRА, HRB, HRC. Например, 60 HRC (твердость 60 единиц по шкале С). В настоящее время применяется обозначение HRCэ – это твердость, воспроизводимая государственным специальным эталоном. Твердость по Виккерсу. Метод заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды (угол при вершине 136о), в образец под действием нагрузки F и измерении диагонали отпечатка d (в миллиметрах), оставшегося после снятия нагрузки (рисунок 1, в). Нагрузка может изменяться в пределах 9,8–980 Н. Твердость по Виккерсу определяется по формуле HV = 0,189  .Метод используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость. Чем тоньше материал, тем меньше должна быть нагрузка. В стандартных условиях испытаний (при нагрузке 294Н, времени выдержки 15с) обозначение твердости по Виккерсу выглядит как, например, 430 HV. При других условиях испытаний указывается нагрузка и продолжительность выдержки под нагрузкой (например, 250 HV 10/40). Методы НВ и HRB применяются для мягких материалов, HRC – для твердых, HRA – для твердых и тонких покрытий. Метод Виккерса является универсальным. |