Ознакомление с современными методами и приборами определения твёрдости материалов

1. Ознакомление с современными методами и приборами определения твёрдости материалов

Практическое задание №1

2. ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1. Сформулировать цель работы.
2. Изучить общие положения (методика,
объекты измерения, диапазоны измерения,
индентор, описать общий вид твердомера)
3. Сравнить три метода измерения твердости
и выявить различия.
4. Сделать выводы по проведенной работе и
записать их.
Справка: индентор — элемент прибора
для измерения твёрдости, вдавливаемый в
испытываемый материал.

3.

Цель работы:
Оборудования и материалы:
Твердометр типа ТК алмазный конус, образцы.
Ход работы:
• 1. Ознакомление с сущностью методов
измерения твёрдости.
• 2. Схемы определения твердости.
• 3. Ознакомление с устройством твердометра.
• 4 Практические испытания образцов.
• 5 Вывод.
• 6. Ответить на контрольные вопросы.

4. Теоретическая часть

• Твердость — свойство материала
оказывать сопротивление упругой и
пластической деформации или
разрушению при внедрении в
поверхностный слой материала
другого, более твердого и не
получающего остаточной
деформации тела - индентора.

5. Какие существуют методы измерения твердости материала?

Метод Бринелля
Метод Роквелла
Метод Виккерса
Твёрдость по Шору
(Метод вдавливания)
Метод Польди

6. Метод Бринеля

• Метод Бринелля — твёрдость
определяется по диаметру отпечатка,
оставляемому металлическим
шариком, вдавливаемым в
поверхность.
• Метод измерения твердости по
Бринеллю регламентирован
ГОСТ 9012.
• Твёрдость вычисляется как отношение
усилия, приложенного к шарику, к
площади отпечатка
• Размерность единиц твердости по
Бринеллю МПа (кг-с/мм²).
• Твёрдость, определённая по этому
методу, обозначается HB, где H —
hardness (твёрдость, англ.), B —
Бринелль
Рисунок 1 –
Диаметр отпечатка
по методу Бринелля

7.

8. Метод Роквелла

• Метод Роквелла — твёрдость
определяется по относительной
глубине вдавливания
металлического шарика или
алмазного конуса в поверхность
тестируемого материала.
• Твёрдость, определённая по этому
методу, является безразмерной и
обозначается HR, HRB, HRC и HRA;
• Твёрдость вычисляется по формуле
HR = 100 (130) − kd, где d —
глубина вдавливания наконечника
после снятия основной нагрузки,
а k — коэффициент.
• Таким образом, максимальная
твёрдость по Роквеллу по шкалам A
и C составляет 100 единиц, а по
шкале B — 130 единиц.

9. Схема измерения твердости по Роквеллу

Р- приложенная общая нагрузка в течении 3…5 сек.
P1- основная нагрузка
P0- Предварительно оставшаяся нагрузка
h0 — глубина внедрения индентора в испытуемый
образец под действием предварительной нагрузки P0.

10. Шкалы, использующиеся при измерении твердости по Роквеллу

11. Метод Виккерса

• Метод Виккерса — твёрдость
определяется по площади отпечатка,
оставляемого четырёхгранной алмазной
пирамидкой, вдавливаемой в
поверхность.
• Твёрдость вычисляется как отношение
нагрузки, приложенной к пирамидке, к
площади отпечатка (причём площадь
отпечатка берётся как площадь части
поверхности пирамиды, а не как
площадь ромба);
• Размерность единиц твёрдости по
Виккерсу кг-с/мм².
• Твёрдость, определённая по этому
Рисунок - Схема измерения
твердости по Виккерсу
методу, обозначается HV
• Метод измерения твердости по Виккерсу
регламентируется ГОСТ 2999.

12. Твёрдость по Шору

• Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость
определяется по глубине проникновения в материал
специальной закаленной стальной иглы под
действием калиброванной пружины.
• В данном методе измерительный прибор
именуется дюрометром.
• Обычно метод Шора используется для определения
твердости низкомодульных материалов (полимеров).
Чаще всего используются шкалы A (для мягких
материалов) или D (для более твердых).
• Твёрдость, определённая по этому методу,
обозначается буквой используемой шкалы,
записываемой после числа с явным указанием метода.
• Метод измерения твердости по Шору
регламентирован ГОСТ 23273

13. Схема измерения твердости по Шору

14.

15. Микротвёрдость

• Микротвёрдость - это твёрдость отдельных фаз и
структурных составляющих, твёрдость внутри
отдельных зёрен, тонкого поверхностного слоя
(после химико-термической обработки) и тонких
листов и фольги.
• Микротвёрдость измеряется вдавливанием алмазной
пирамидки под нагрузкой менее 2н (200 гс).
• Выбор участка для испытания микротвёрдости и
определение размеров отпечатка производят под
микроскопом, затем по специальным таблицам
пересчитывают на так называемое число твёрдости —
отношение нагрузки к площади поверхности
отпечатка.

16.

• Прибор для
определения микротвёрдости
обеспечивает возможность
выбора участка
микроструктуры, где будет
произведено вдавливание;
благодаря малым размерам
отпечатка можно
измерять микротвёрдость отд
ельных фаз или даже
отдельных зёрен.
• Микротвердость используют
для изучения
неоднородности
распределения растворимых
примесей по зерну,
исследования пластической
деформации, построения
диаграмм фазового
равновесия и т. д.