Tvrdoća metala. Tablica tvrdoće metala

Da bi se osiguralo da su dijelovi i mehanizmi dugi i pouzdani, materijali iz kojih su izrađeni moraju zadovoljiti nužne radne uvjete. Zato je važno kontrolirati dopuštene vrijednosti njihovih glavnih mehaničkih pokazatelja. Mehanička svojstva uključuju tvrdoću, čvrstoću, udar snage,

Koncept

Tvrdoća metala i legura je svojstvo materijala za stvaranje otpora kada drugo tijelo prodire u svoje površinske slojeve, što se ne deformira i ne slomi pod pratećim opterećenjima (indenter). Odredite s namjerom:

• dobivanje informacija o dopuštenim značajkama dizajna i mogućnostima rada;
• analiza države pod djelovanjem vremena;
• kontrola rezultata temperaturne obrade.

Snaga i stabilnost površine na starenje djelomično ovise o ovom indeksu. Istražite si sirovinu i gotove dijelove.

Mogućnosti studiranja

Pokazatelj je količina pod nazivom tvrdoća. Postoje razni metode mjerenja tvrdoća metala. Najtočnije studije sastoje se u upotrebi različitih vrsta računanja, indentora i odgovarajućih ispitivača tvrdoće:

1. Brinell: suština aparata je lopta koja se istiskuje u ispitivanje metala ili legure, izračun promjera ispisa i naknadni matematički izračun mehaničkog parametra.
2. Rockwell: koristi se kugla ili dijamantni konusni vrh. Vrijednost je prikazana na ljestvici ili određena izračunom.
3. Vickers: Najtočnije mjerenje tvrdoće metala pomoću dijamantnog piramidalnog vrha.

Da bi se odredile parametarske korespondencije između pokazatelja različitih metoda mjerenja za isti materijal, postoje posebne formule i tablice.

Čimbenici koji određuju opciju mjerenja

U laboratorijskim uvjetima, u prisutnosti potrebnog asortimana opreme, odabire se metoda ispitivanja ovisno o određenim karakteristikama izradaka.

1. Približna vrijednost mehaničkog parametra. za konstrukcijski čelici i materijala s malom tvrdoćom do 450-650 HB, Brinellova metoda se koristi za instrumentalne, legirane čelike i druge legure - Rockwell - za tvrde legure - Vickers.
2. Dimenzije ispitnog uzorka. Osobito sitni i sitni detalji se ispituju pomoću Vickersovog ispitivača tvrdoće.
3. Debljina metala na mjestu mjerenja, naročito, cementiranog ili nitriranog sloja.

Svi zahtjevi i sukladnosti dokumentiraju GOST.

Značajke metode Brinell

Ispitivanje tvrdoće metala i legura pomoću Brinellove tvrdoće provodi se sa sljedećim značajkama:

1. Indenter je lopta čelik od legure ili od legure karbid-volframa promjera 1, 2, 2,5, 5 ili 10 mm (GOST 3722-81).
2. Trajanje statički uvlačenje: za željeza i čelika - 10-15 koj obojenih legura - 30, također je moguće u trajanju od 60 godina, au nekim slučajevima - 120 i 180 ...
3. Granična vrijednost mehaničkog parametra: 450 HB kada se mjeri čeličnom kuglicom-650 NW pri korištenju tvrde legure.
4. Moguća opterećenja. Uz pomoć tereta koji su uključeni u skup, ispravlja se stvarna sila deformacije za ispitni uzorak. Njihove minimalne dopuštene vrijednosti su: 153.2, 187.5, 250 N, maksimum - 9807, 14710, 29420 N (gost 23677-79).

Pomoću formula, ovisno o promjeru odabrane kugle i ispitnog materijala, moguće je izračunati odgovarajuću dopuštenu silu za probijanje.

Primjer oznake:

400HB10 / 1500-1520, gdje 400HB - metal tvrdoća Brinellyu- 10 - promjer Ball, 10 mm-1500 - statičko opterećenje, 1500 kgs- 20 - period od udubljenja 20.

Da bi se odredile točne brojke, racionalno je proučiti isti uzorak na nekoliko mjesta, a ukupni rezultat određuje se pronalaženjem prosječne vrijednosti od dobivenih.

Određivanje Brinellove tvrdoće

Proces istraživanja započinje sljedećim redom:

1. Provjera pojedinosti za sukladnost sa zahtjevima (GOST 9012-59, gost 2789).
2. Provjerite upotrebljivost uređaja.
3. Odabir potrebne kugle, određivanje mogućeg napora, postavljanje tereta za njegovo stvaranje, razdoblje uvlačenja.
4. Pokretanje ispitivača tvrdoće i deformacija uzorka.
5. Mjerenje promjera udubljenja.
6. Empirijski izračun.

HB = F / A,

gdje F je opterećenje, kgf ili H-A je područje ispisa, mm².

HB = (0,102 * F) / (pi- * D * h),

gdje je D promjer lopte, mm-h je dubina ispisa, mm.

Tvrdoća metala mjerenih ovom metodom ima empirijski odnos s izračunavanjem parametara čvrstoće. Metoda je točna, posebno za meke legure. To je temelj u sustavima za određivanje vrijednosti ove mehaničke osobine.

Značajke Rockwellove tehnike

Ova metoda mjerenja je izumljena u 20-ih godina 20. stoljeća, više automatizirana nego prethodna. Koristi se za teže materijale. Njegove glavne karakteristike (GOST 9013-59 - gost 23677-79):

1. Prisutnost primarnog opterećenja od 10 kgf.
2. Razdoblje držanja: 10-60 s.
3. Granične vrijednosti mogućih indikatora: HRA: 20-88- HRB: 20-100- HRC: 20-70.
4. Broj se vizualizira na brojčaniku mjerača tvrdoće, a može se izračunati i aritmetički.
5. Vage i indenters. Postoji 11 različitih vaga, ovisno o vrsti indentora i maksimalnom dopuštenom statičkom opterećenju. Najčešće korišteni su A, B i C.

A: vrh dijamantnog konusa, kut pri vrhu od 120˚, ukupna dopuštena sila statičkog utjecaja je 60 kgf, istražuju se HRA-tanki proizvodi, uglavnom valjanje.

C: također dijamantni konus dizajniran za maksimalnu snagu od 150 kgf, HRC, pogodan za tvrde i otvrdnute materijale.

B: kugla veličine 1,588 mm, izrađene od kaljenog čelika ili od tvrdog karbida-volfram legure, opterećenje - 100 KGF, HRB, koristi za procjenu tvrdoće žarene proizvoda.

Grudica-tip (1,588 mm) je pogodna za scale Rockwell B, F, G E skala također postoje, H, K, za što se koristi promjera lopte od 3.175 mm (GOST 9013-59).

Broj uzoraka napravljenih pomoću Rockwellovog ispitivača tvrdoće u jednom području ograničen je veličinom dijela. Ponovljeni test dozvoljen je na udaljenosti od 3-4 promjera od prethodnog mjesta deformacije. Debljina ispitivanog proizvoda također je regulirana. To bi trebalo biti ne manje od 10 puta dubine prodiranja vrha.

Primjer oznake:

50HRC - Rockwellova tvrdoća, izmjerena dijamantnim vrškom, broj je 50.

Rockwellov plan istraživanja

Mjerenje tvrdoće metala pojednostavljeno je nego za Brinellovu metodu.

1. Procjena dimenzija i karakteristika površine dijela.
2. Provjerite upotrebljivost uređaja.
3. Određivanje vršnog tipa i dopušteno opterećenje.
4. Uzorak instalacije.
5. Primjena primarne sile na materijalu, vrijednost od 10 kgf.
6. Provedba punog odgovarajućeg napora.
7. Čitanje primljenog broja na biranju brojeva.

Također, matematički proračun moguće je točno odrediti mehanički parametar.

Pri korištenju dijamantnog konusa s opterećenjem od 60 ili 150 kgf:

HR = 100 - ((H-h) / 0,002;

pri ispitivanju s loptom pod snagom od 100 kgf:

HR = 130 - ((H-h) / 0,002,

gdje h - dubina prodiranja indenter 10 za vrijeme inicijalne uslugu kgs- H - dubina penetracije u indenter pod punim nagruzke- 0,002 - faktor reguliranja količine gibanja vrha kad je broj tvrdoće od 1 jedinicu.

Rockwell metoda je jednostavna, ali nije dovoljno precizna. Istovremeno omogućuje mjerenje mehaničkih svojstava tvrdih metala i legura.

Značajke Vickersove tehnike

Određivanje tvrdoće metala u ovoj metodi je najjednostavnije i točnije. Rad ispitivača tvrdoće temelji se na uvlačenju dijamantnog piramidalnog vrha u uzorak.

Glavne značajke:

1. Indenter: dijamantna piramida s kutom od 136 °.
2. Maksimalno dopušteno opterećenje: za legirani lijevano željezo i čelik - 5-100 kg - za legure bakra - 2,5-50 kg - za aluminij i legure na bazi - 1-100 kgf.
3. Statičko vrijeme zadržavanja opterećenja: 10 do 15 s.
4. Ispitni materijali: čelik i obojenih metala s tvrdoćom većom od 450-500 HB, uključujući proizvode nakon kemijsko-termičke obrade.

Primjer oznake:

700HV20 / 15,

gdje je 700HV broj Vickersove tvrdoće - 20 je opterećenje, 20 kg-15 je razdoblje statičke sile, 15 s.

Vickersova studijska sekvenca

Postupak je iznimno pojednostavljen.

1. Provjerite uzorak i opremu. Posebna se pozornost posvećuje površini dijela.
2. Izbor dopuštenog napora.
3. Ugradnja ispitnog materijala.
4. Pokretanje mjerača tvrdoće u pogon.
5. Čitanje rezultata na brojčaniku.

Matematički proračun za ovu metodu je sljedeći:

HV = 1.8544 * (F / d²)

gdje je F opterećenje, kg-d je prosječna vrijednost duljine dijagonale ispisa, mm.

Omogućuje vam mjerenje visoke tvrdoće metala, tankih i malih dijelova, pružajući visoku točnost rezultata.

Načini prebacivanja između vage

Određivanje promjera tiska uz pomoć posebne opreme, možete koristiti tablice za određivanje tvrdoće. Tablica tvrdoće metala je provjereni asistent u izračunu ovog mehaničkog parametra. Dakle, ako znate vrijednost Brinella, lako možete odrediti odgovarajući broj Vickersovih ili Rockwellovih.

Primjer nekih vrijednosti podudaranja:

Tablica tvrdoće metala sastavlja se na temelju eksperimentalnih podataka i ima visoku točnost. Postoje i grafičke ovisnosti Brinellove tvrdoće na sadržaju ugljika legure željeza i ugljika. Dakle, u skladu s takvim ovisnostima, za čelik s količinom ugljika u sastavu jednakom 0,2%, to je 130 HB.

Zahtjevi za uzorak

U skladu s uvjetima GOST-a, dijelovi ispitivanja moraju ispunjavati sljedeće karakteristike:

1. Radni dio mora biti ravno, čvrsto leži na stolu mjerila tvrdoće, rubovi moraju biti glatki ili pažljivo obrađeni.
2. Površina mora imati minimalnu hrapavost. Treba ga temeljiti i očistiti, uključujući kemijske spojeve. Istovremeno, tijekom procesa obrade, važno je spriječiti stvaranje hladnog rada i povećati temperaturu tretiranog sloja.
3. Dio mora odgovarati odabranoj metodi za određivanje tvrdoće parametarskim svojstvima.

Ispunjavanje primarnih zahtjeva preduvjet je za točnost mjerenja.

tvrdoća metala - važan temeljni mehaničko svojstvo koje ih identificira neke od mehaničkih i tehnoloških svojstava, rezultati prethodnih postupaka obrade, učinak privremenih faktora, moguće uvjete za rad. Izbor metode ispitivanja ovisi o orijentacijskim karakteristikama uzorka, njegovim parametrima i kemijskom sastavu.