По методу Роквелла твердость металлов определяют вдавливанием в испытуемый образец шарика из закаленной стали диаметром 1,588 мм или алмазного конуса с углом при вершине 120о под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Р0 = 10 кгс и общей Р , равной сумме предварительной Р0 и основной Р1нагрузок (рис. 3).
Число твердости по Роквеллу HR измеряется в условных безразмерных единицах и определяется по формулам:
HRc = 
– при вдавливании алмазного конуса
HRв = 
– при вдавливании стального шарика,
где 100 – число делений черной шкалы С, 130 – число делений красной шкалы В циферблата индикатора, измеряющего глубину вдавливания;
h0 – глубина вдавливания алмазного конуса или шарика под действием предварительной нагрузки. Мм
h – глубина вдавливания алмазного конуса или шарика под действием общей нагрузки, мм
0,002 – цена деления шкалы циферблата индикатора (перемещение алмазного конуса при измерении твердости на 0,002 мм соответствует перемещению стрелки индикатора на одно деление), мм
Вид наконечника и величина нагрузки выбирается по таблице 2, в зависимости от твердости и толщины испытуемого образца. .
Число твердости по Роквеллу (HR) является мерой глубины вдавливания индентора и выражается в условных единицах. За единицу твердости принята безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению на 0,002 мм. Число твердости по Роквеллу указывается непосредственно стрелкой на шкале С или В индикатора после автоматического снятия основной нагрузки. Твердость одного и того же металла, определенная различными методами выражается различными единицами твердости.
Например, HB 2070, HRc 18 или HRв 95.
Рисунок 3. Схема измерения твердости по Роквеллу
Таблица 2
| Пределы измерения твердости образца в единицах Бринелля, НВ | Обозначение твердости по Роквеллу | Вид наконечника | Общая нагрузка F, Н (кгс) | Минимальная толщина образца | Пределы измерения в единицах Роквелла | |
| шкала | Число твердости | |||||
| От 500 до 2300 (незакаленные стали, цветные металлы и их сплавы | В | HRВ | Стальной шарик | 981 (100) | 0,7 | 25…100 по шкале В |
| от 2000 до 7000 (закаленные стали) | С | HRС | Алмазный конус | 1471 (150) | 0,7 | 20…67 по шкале С |
| От 4000 до 9000 (детали подвергшиеся цементации или азотированию, твердые сплавы и др.) | А | HRА | Алмазный конус | 588 (60) | 0,4 | 70…85 по шкале В |
Метод Роквелла отличается простотой и высокой производительностью, обеспечивает сохранение качественной поверхности после испытания, позволяет испытывать металлы и сплавы, как низкой, так и высокой твердости. Этот метод не рекомендуется применять для сплавов с неоднородной структурой (чугуны серые, ковкие и высокопрочные, антифрикционные подшипниковые сплавы и др.).
Практическая часть
Содержание отчета.
1. Укажите название работы, ее цель.
Ответьте на вопросы:
1. Что называется твердостью?
2. В чем сущность определения твердости?
3. Какие 2 метода определения твердости вы знаете? В чем их отличие?
4. Как необходимо подготовить образец к испытанию?
5. Чем объяснить отсутствие универсального метода определения твердости?
6. Почему из многих механических характеристик материалов наиболее часто определяют твердость?
7. Зафиксируйте в тетради схему определения твердость по Бриннелю и по Роквеллу.
Лабораторная работа № 2
Тема: «Механические свойства металлов и методы их изучения (прочность, упругость)»
Цель работы: изучить механические свойства металлов, методы их изучения.
Ход работы:
1.Ознакомьтесь с теоретическими положениями.
2.Выполните задание преподавателя.
3.Составьте отчет в соответствии с заданием.
Теоретическая часть
Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе.
Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок. В зависимости от условий нагружения механические свойства могут определяться при:
1. Статическом нагружении - нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.
2. Динамическом нагружении - нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.
3. Повторно-переменном или циклическим нагружении - нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.
Для получения сопоставимых результатов образцы и методика проведения механических испытаний регламентированы ГОСТами. При статическом испытании на растяжение: ГОСТ 1497 получают характеристики прочности и пластичности.
Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.
Пластичность – это способность материала изменять свои размеры и форму под воздействием внешних сил; мера пластичности – величина остаточной деформации.
Устройство, определяющее прочность и пластичность – это разрывная машина, которая записывает диаграмму растяжения (см. рис. 4), выражающую зависимость между удлинением образца и действующей нагрузкой.
Рис. 4. Диаграмма растяжения: а – абсолютная, б – относительная.
Участок оа на диаграмме соответствует упругой деформации материала, когда соблюдается закон Гука. Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке а, называется пределом пропорциональности.
Предел пропорциональности – это наибольшее напряжение, до достижения которого справедлив закон Гука.
При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения).
Точка b – предел упругости – наибольшее напряжение, до достижения которого в образце не возникает остаточной деформации.
Площадка сd – площадка текучести, она соответствует пределу текучести – это напряжение, при котором в образце происходит увеличение деформации без увеличения нагрузки (материал «течет»).
Многие марки стали, цветных металлов не имеют ярко выраженной площадки текучести, поэтому для них устанавливают условный предел текучести. Условный предел текучести – это напряжение, которое соответствует остаточной деформации равной 0,2% от первоначальной длины образца (сталь легированная, бронза, дюралюминий и др. материалы).
Точка В соответствует пределу прочность (на образце появляется местное утоньшение – шейка, образование утоньшения характерно для пластичных материалов).
Предел прочности – это максимальное напряжение, которое выдерживает образец до разрешения (временное сопротивление разрыву).
За точкой В нагрузка падает (вследствие удлинения шейки) и разрушение происходит в точке К.
Практическая часть.
Содержание отчета.
1. Укажите название работы, ее цель.
2. Какие механические свойства вы знаете? Какими методами определяются механические свойства материалов?
3. Запишите определение понятий прочность и пластичность. Какими методами они определяются? Как называется устройство, которое определяет эти свойства? С помощью чего определяются свойства?
4. Зафиксируйте абсолютную диаграмму растяжения пластичного материала.
5. После диаграммы укажите названия всех точек и участков диаграммы.
6. Какой предел является основной характеристикой при выборе материала для изготовления какого-либо изделия? Ответ обоснуйте.
7. Какие материалы более надежны в работе хрупкие или пластичные? Ответ обоснуйте.
Список литературы
Основная:
1. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение (металлообработка). – М.: ОИЦ «Академия», 2009 – 240 с.
2. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение и технология материалов. – М.: ФОРУМ, 2010 – 336 с.
3. Чумаченко Ю.Т. Материаловедение и слесарное дело (НПО и СПО). – Ростов н/Д.: Феникс, 2013 – 395 с.
Дополнительная:
1. Жуковец И.И. Механические испытания металлов. – М.: Высш.шк., 1986. – 199 с.
2. Лахтин Ю.М. Основы материаловедения. – М.: Металлургия, 1988.
3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. – М.: Машиностроение, 1990.
Электронные ресурсы:
1. Журнал «Материаловедение». (Электронный ресурс) – форма доступа http://www.nait.ru/journals/index.php?p_journal_id=2.
2. Материаловедение: образовательный ресурс, форма доступа http:// www.supermetalloved/narod.ru.
3. Марочник сталей. (Электронный ресурс) – форма доступа www.splav.kharkov.com.
4. Федеральный центр информационно-образовательных ресурсов. (Электронный ресурс) – форма доступа www.fcior.ru.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 959.
