Измерение твердости по методу Р о к в е л л а




При измерении твердости по Роквеллу внедрителем (индентером) служит или алмазный конус с углом при вершине 120° и радиусом закругления 0,2 мм, или стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм (1/16). Внедритель вдавливается в испытуемый материал под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Р0, равной 10 кгс и основной Р1 таким образом, общая нагрузка Р на внедритель в момент нагружения равна Р=Р0-P1 (рис.3). Предварительная нагрузка всегда равна 10 кгс (независимо от внедрителя), а основная нагрузка колеблется в зависимости от внедрителя и испытуемого материала. Если внедрителем служит алмазный конус, то основная нагрузка Р1 может быть или 50, или 140 кгс (общая нагрузка 60 и 150 кгс); если внедрителем является шарик, то основная нагрузка всегда равна 90 кгс (общая 100 кгс).

При использовании в качестве внедрителя алмазного конуса твердость материала оценивается по двум шкалам - А и С. На индикаторе прибора обе эти шкалы совмещены в одну, имеющую 100 делений (черная шкала). При нагрузке на индентор 60 кгс эта шкала называется шкалой Л и твердость в этом случае обозначается как HRA, если нагрузка составляет 150 кгс, то шкала называется шкалой С и твердость в этом случае обозначается как HRC.

Если же внедрителем служит шарик (нагрузка на него 100 кгс), то отсчет твердости производится по шкале В (красная шкала), имеющей 130 делений и твердость в этом случае обозначается как HRB.

Мерой твердости в методе Роквелла является глубина проникновения внедрителя в испытуемый материал: одной единице твердости соответствует внедрение индентора на 0,002 мм. Схема измерения твердости конусом показана на рис.3; схема измерения шариком совершенно аналогична. Из рисунка видно, что вначале испытания индентор под действием предвари­тельной нагрузки Р0 = 10 кгс вдавливается в поверхность на глубину h0 (поз.1). Затем прикладывается основная нагрузка P1 и под действием этой суммарной нагрузки Р = Р0 + P1 индентор внедряется в испытуемую поверхность на максимальную глубину, производя пластическую и упругую деформацию материала (поз.2). После того как нагружение закончилось (примерно в течение 5с), снимают основную нагрузку, оставляя предварительную. Под действием упругих сил внедритель частично поднимается вверх и занимает положение, соответствующее глубине проникновения h (поз.З), которая и характеризует твердость металла.

Шкалы прибора, с которых снимаются показания твердости, проградуированы в соответствии с глубиной h0.Численное значение твердости (безразмерная величина) указывается стрелкой индикатора по соответствующей шкале. Это обстоятельство объясняет удобство, простоту и быстроту определения твердости методом Роквелла. Достоинством этого метода является возможность измерения твердости в широком диапазоне как очень твердых, так и сравнительно мягких материалов. Но методом Роквелла не рекомендуется измерять, например, твердость серых чугунов и цветных сплавов, содержащих структурные составляющие, резко отличающиеся по своим механическим свойствам. Это объясняется тем, что отпечаток, получаемый при вдавливании конуса «или шарика диаметром 1,588 мм, достаточно мал и не всегда может равномерно охватить все составляющие, что приведет к большому разбросу данных но твердости.

Выбор режимов испытания

При выборе режимов испытания твердости необходимо ориентировочно знать примерную твердость сплава (твердый, мягкий) и толщину образца.

Измерение шариком по шкале В применяется для отожженных и нормализованных сталей, меди и ее сплавов, дуралюминов и других сплавов, с твердостью HRB в диапазоне 25... 100 ед. (НВ - 65...240). Минимальная толщина образца 0,7 мм.

Измерение твердости конусом по шкале С применяется для закаленных сталей и сталей после отпуска. Пределы измерения в этом случае составляют примерно HRC 20...67 (НВ 220...710). Минимальная толщина образца 0,7 мм.

Измерение твердости конусом по шкале А применяется в тех случаях, когда нельзя применить измерение по шкале С. Это бывает в двух случаях:

1 - когда измеряется твердость очень твердых материалов (твердые и минералокерамические сплавы и др. инструментальные материалы). Применение в этом случае шкалы С, т.е. нагрузки на конус 150 кгс, может привести к поломке алмаза,

2- когда необходимо измерить твердость тонких и твердых пластин и слоев, например, цементационного слоя (толщиной 0,4...0,7 мм). Применение в этом случае нагрузки 150 кгс приведет к продавливанию измеряемого слоя (образца).

Пределы измерения твёрдости по HRA составляют обычно 70...85 ед. (НВ 360...710).

В таблице 3 приведены режимы испытания твёрдости по Роквеллу.

Материал Тверд., НВ Внед­ритель Наг- руз ка, кгс Шка­ла Обозн. Твёрд. Пределы изм. ТВ. Min толщина, мм
Мягкие металлы <230 Стальной шарик   В HRB 25...100 0,7
Закал.и отпущен-ные стали 230- 700 Алмазн. Конус   С HRC 20...67 0,7
Твёрдые сплавы и тонкие изд. >700 Алмазн. конус   А HRA 70...85 0,4

Измерение твердости производится на специальном приборе - твердомере Роквелла, который позволяет устанавливать нужный внедритель и прилагать на него соответствующую нагрузку. Работа на приборе проводится в присутствии преподавателя (лаборанта).

 

Задание по работе

- Изучить и занести в отчет основные положения по определению твердости методом Роквелла.

- Выбрать режимы испытания твердости образца, предложенного преподавателем.

- Результаты испытания занести в таблицу 4.

- Таблица 4. Результаты измерения твердости по Роквеллу

Материал Тип внедрителя Нагрузка Р, кгс Шкала Обозначение твердости Значение твердости Твердость по Бринеллю, НВ
             
             
             

Для сравнения твердости материалов, определенной различными способами, существует переводная таблица - см. приложение. По этой же таблице можно определить твердость по Бринеллю, зная нагрузку и диаметр отпечатка.

Контрольные вопросы

1. Что такое твёрдость?

2. Какие требования предъявляются к поверхности изделия (образца) при измерении твёрдости.

3. Какие материалы можно измерить методом Бриннеля.

4. Как выбрать режим испытания на твёрдость на приборе Бриннеля.

5. Каким прибором и как замерять диаметр отпечатка от внедрителя на приборе Бриннеля.

6. Как подсчитать твёрдость образца (детали) по Бриннелю после его испытания.

7. Какие существуют зависимости между твёрдостью и пределом прочности материала на растяжение.

8. Какие имеются внедрители и нагрузки при испытании материалов но методу Роквелла.

9. Как правильно выбрать режим испытания на приборе Роквелла?

10. На каком твёрдомере результаты измерения твёрдости точнее?

11.Что обозначает HRB, HRC, HRA.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Твёрдость по Бринеллю Твёрдость по Роквеллу Твёрдость по Виккерсу, HV Твёрдость по Шору HSD
Диаметр отпечатка d, мм D =10 мм Р 3000 кгс HRC HRA HRB
             
2,20       -    
2,30       -    
2,40       -    
2,50       -    
2,55       -    
2,60       -    
2,65       -    
2,70       -    
2,75       -    
2,80       -    
2,85       -    
2,90       -    
2.95       -    
3,00       -    
3,05       -    
3,10       -    
3,15       -    
3,20       -    
3,25       -    
3,30       -    
3,35       -    
3,40       -    
3,45       -    
3,50       -    
3,55       -    
3,60       -    
3,65       -    
3,70       -    
3,75       -  
3,80       -    
3,85       -    
3,90            
3,95            
4,00            
4,05            
4,10            
4,15            
4,20            
4,25            
4,30            
4,35   -        
4,40   -        
4,45   -        
4,50   -        
4,55   -        
4,60   -        
4,65   -        
4,70   -        
4,75   -        
4,80   -        
4,85   -        
4,90   -        
4,95   -        
5,00   -        
5,05   - -      
5,10   - -      
5,15   - -      
5,20   - -      
5,25   - -      
5,30   - -      
5,35   - -      
5,40   - -      
5,45   - -      
5,50   - -      
5,55   - -      
5,60   - -      
5,65   - -      
5,70   - -      
5,75   - -      
5,80   - -      
5,85   - -      
5,90   - -      
5,95   - -      
6,00   - -      

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-27 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: