3. ТВЕРДОСТЬ МЕТАЛЛОВ

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.

Определение твердости по Бринеллю. Сущность метода (ГОСТ 9012-59 (СТ СЭВ 468-77) заключается во вдавливании стального шарика диаметром D, мм, в образец (изделие) под действием нагрузки и измерении диаметра отпечатка d, мм, после снятия испытательной нагрузки (рис. 68, а). Если

Рис. 68. Схемш определения твердости по Бринеллю (а), Роквеллу (б) и Виккерсу (в)

поверхность отпечатка выразить через диаметр шарика и диаметр отпечатка, то твердость по Бринеллю определяется по формуле

когда нагрузка выражена в и

когда выражена в

При испытании стали и чугуна обычно принимают мм и при испытании алюминия, меди, никеля и их сплавов и а при испытании мягких металлов и их сплавов) и

Твердость по Бринеллю обозначается цифрами, характеризующими величину твердости и буквами например (при мм и Твердость определяют или по приведенным формулам, или по специальным таблицам, исходя из диаметра отпечатка

Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость.

Между временным сопротивлением и числом твердости существует следующая зависимость: для стали для медных сплавов и для алюминиевых сплавов

Метод Бринелля не рекомендуется применять для стали с твердостью более а для цветных металлов — более

Определение твердости по Роквеллу. Сущность метода (ГОСТ 9013-59 (СТ СЭВ 469-77)) заключается во вдавливании

наконечника с алмазным конусом с углом у вершины 120 °С (шкалы А и С) или со стальным шариком диаметром 1,5875 мм (шкала В) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной и основной нагрузок и измерений остаточного увеличения глубины внедрения наконечника после снятия основной нагрузки и сохранения предварительной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм.

Схема определения твердости по Роквеллу приведена на рис. Под нагрузкой индикатор прибора вдавливается в образец на глубину Затем на испытуемый образец подается полная нагрузка и глубина погружения наконечника возрастает. После снятия основной нагрузки прибор показывает число твердости по Роквеллу Чем меньше глубина вдавливания тем выше твердость испытуемого материала.

При использовании алмазного конуса — по шкале А принимается По шкале (150). Число твердости выражается формулой где мм (0,002 мм — цена деления шкалы индикатора прибора для испытания твердости по Роквеллу). По шкале В предварительная нагрузка составляет 98 (10) основная 883 (90) и общая 981 (100) Твердость по шкале В .

Единица твердости по Роквеллу — безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению индикатора на 0,002 мм. Пределы измерения твердости по шкалам А, В и С устанавливаются следующие шкала единиц, шкала единиц, шкала единиц.. Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами с указанием шкалы твердости. Например, (твердость 61 по шкале С). По шкале С определяют твердость материалов с высокой твердостью когда стальной шарик может деформироваться. Для измерений твердости по шкале Роквелла применяют шкалу, воспроизводимую государственным специальным эталоном. Твердость, измеренную по шкале С Роквелла, воспроизводимой государственным специальным эталоном, обозначают в отличие от обозначения ранее применявшегося в промышленности Перевод чисел твердости шкалы С Роквелла, воспроизводимой государственным специальным эталоном, в числа твердости шкалы С Роквелла, ранее применявшейся в промышленности СССР, дан в ГОСТ 8.064-79.

Шкала А используется для определения твердости тонких (0,5-1,0 мм) поверхностных слоев и очень твердых материалов. По шкале В определяют твердость сравнительно мягких материалов Величина твердости по Роквеллу не имеет точного метода перевода в другие величины твердости или прочности при растяжении.

Твердость по Виккерсу. Метод (ГОСТ 2999-75 (СТСЭВ470-77)) заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды, в образец (изделие) под действием нагрузки и измерении диагонали отпечатка оставшегося после снятия нагрузки.

Нагрузка может меняться от 9,8 (1) до 980 Н Твердость по Виккерсу

если выражена в Н, и

если выражена в

Метод используют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Чем тоньше материал, тем меньше должна быть нагрузка. Число твердости по Виккерсу определяют по специальным таблицам по измеренной величине (диагонали отпечатка в миллиметрах).

Микротвердость ГОСТ 9450-75. Определение микротвердости (твердости в микроскопически малых объемах) необходимо для тонких покрытий, отдельных структурных составляющих сплавов, а также при измерении твердости мелких деталей. Прибор для определения микротвердости состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамиды под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. В испытываемую поверхность вдавливают алмазную пирамиду под нагрузкой . Твердость Н определяют по той же формуле, что и твердость по Виккерсу

если выражена в Н.