Метод Бринелля

Лабораторная работа № 2

Испытание металлов на твёрдость

Цель работы

Ознакомиться с основными методами определения твердости металлов и сплавов, приобрести навыки измерения твердости на различных приборах.

Общие сведения

Большинство методов определения твердости основано на принципе вдавливания. Вдавливаются стальной шарик или алмазный наконечник (ко­нус или четырехгранная пирамида).

Твердость — это свойство поверхностного слоя материала оказывать сопротивление упругой и пластической деформации при местных контакт­ных воздействиях со стороны другого, более твердого и не получающего ос­таточной деформации тела (индентора) установленной формы и размеров. Однако такое определение не является общим, т. к. существуют и другие ме­тоды определения твердости, основанные не на принципе вдавливания, а на принципе царапания, маятниковом методе, методе упругой отдачи, динами­ческом методе и др.

Твердость имеет большое практическое значение, так как характеризу­ет многие рабочие свойства металлов и сплавов, например, износостойкость, режущие свойства и др. Поэтому сложные и требующие времени испытания на растяжение, ударную вязкость и т. д. часто заменяют испытаниями на твердость, которые выполняются значительно быстрее и не требуют больших затрат. Твердость связана определенным соотношением с пределом прочно­сти при растяжении σ_в.

Испытание на твердость может производиться непосредственно на де­тали без ее разрушения. Поэтому оно широко применяется не только для изучения свойств металла, но и как метод контроля качества металла в гото­вых изделиях.

В зависимости от формы индентора (шарик, конус, пирамида) и изме­ряемой величины (отношение нагрузки к площади полученного отпечатка) различают три метода определения твердости материала: определение твер­дости по Бринеллю, по Роквеллу, по Виккерсу.

Основные методы определения твердости

Метод Бринелля

При измерении твердости по Бринеллю в испытуемый образец вдавли­вают индентор в виде стального закаленного шарика диаметром D под на­грузкой Р, приложенной в течение определенного времени твердость изме­ряют на приборах ТШ-2 или ТП-2. После снятия нагрузки на поверхности металла образуется отпечаток в виде сферической лунки диаметром d (рису­нок 2.1).

Число твердости по Бринеллю НВ (МПа) определяется отношением приложенной нагрузки Р (МН) к площади поверхности сферического отпе­чатка F (м²):

Где D – диаметр вдавливаемого шарика, мм;

d – диаметр отпечатка, мм.

Число твердости по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 записывают без еди­ниц измерения. На практике при измерении твердости расчет по указанной формуле не проводят, а используют таблицы. Необходимо отметить, что оп­ределение твердости по методу Бринелля допускается для сталей, твердость которых не более 450 НВ, цветных металлов с твердостью не более 200 НВ.

Рисунок 2.1 - Схема измерения твердости по методу Бринеллю

3.2. Прибор ТШ-2 для испытания металлов на твердость по мето­ду Бринелля

Прибор ТШ-2 (рисунок 2.2) предназначается для измерения твердости по методу вдавливания стального шарика в соответствии с методикой ГОСТ 90 12-59.

Рис.2.2. Прибор ТШ-2

При испытаниях на твердость применяют шарики диаметром 10; 5 или 2,5 мм в зависимости от толщины испытуемого материала.

Механизмы прибора (механизмы привода, подъема стола, подъема рычажного устройства, реверсирования, нагружения) смонтированы на ли­той чугунной станине 1.

Механизм нагружения состоит из подвески с грузами 2, которые через систему рычагов создают необходимые нагрузки на шаровом инденторе 3.

Механизм привода состоящий из электродвигателя и червячного редуктор, обеспечивают работу механизма нагружения и возврата его в исходно состояние. Работа прибора протекает в автоматическом цикле.

Механизм подъёма стола состоит из сменного стола 5, винта 6 и маховика 7. Включение прибора осуществляется пусковой кнопкой 8.

Перед проведением испытаний в зависимости от твердости материала производят выбор испытательной нагрузки и соответствующий индентор.

Для шарика диаметром 10 мм при стандартном испытании применяют нагрузку 29.420 Н (3.000 кг).

Поиск по сайту: