ЛАБОРАТОРНая работа № 1

Тема: Определение твердости металлов по методу Роквелла.

Цели:изучить устройство и работу твердомера ТК-2; приобрести навыки проведения механических испытаний и оформления результатов.

Измерительные приборы, инструмент, материалы: твердомер ТК-2; образцы материалов.

Краткие теоретические сведения

Наиболее часто для определения твердости применяют методы Роквелла, Бринелля, Виккерса. Способы оценки твердости позволяют относительно дешево, быстро и без разрушения испытываемого материала определить его характеристику, с помощью которой можно произвести оценку механических свойств материала.

Твердость по методу Роквелла определяют по глубине вдавливания в испытуемую поверхность стального шарика диаметром 1,588 мм (1/16") при нагрузке 981 Н (100 кгс) или алмазного конуса с углом при вершине 120° при нагрузке 588 Н (60 кгс) и 1470 Н (150 кгс).

Число твердости по Роквеллу измеряют в условных единицах, оно является мерой глубины вдавливания индентора в поверхностный слой материала под определенной нагрузкой.

При испытании вначале прикладывается предварительная нагрузка Р₀ = 98 Н (10 кгс) для того, чтобы обеспечить плотное соприкосновение индентора с испытуемым материалом, поверхность которого имеет неровности, окислы и другие включения, нарушающие точность замеров. Под нагрузкой Р₀ индентор погружается в образец на глубину h₀. Затем подается полная нагрузка Р= Р₀ + Р₁, равная 588 Н, 981 Н или 1470 Н, глубина вдавливания индентора увеличивается. После снятия основной нагрузки Р_1,, когда на индентор вновь действует только предварительная нагрузка Р₀, глубина вдавливания h определяет твердость по Роквеллу. Чем больше глубина вдавливания h, тем меньше значение твердости НR и наоборот.

Рисунок 2.1. Схема определения твердости по методу Роквелла

 

1 - углубление конуса под действием предварительной нагрузки Р₀; 2 - углубление нагрузки под общей нагрузкой Р; 3 - глубина внедрения конуса после снятия основной нагрузки Р₁

Твердость на приборе типа ТК можно измерить:

1) алмазным конусом с общей нагрузкой 1470 Н (150 кгс):

в этом случае значение твердости определяют по черной шкале С и обозначают НRС_э; эта шкала применяется для испытания закаленных сталей, обладающих твердостью до НRС_э 67, и для определения твердости тонких поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

2) алмазным конусом с общей нагрузкой 588 Н (60 кгс):

в этом случае значение твердости также определяют по черной шкале С, но обозначают НRА; числа HRA можно перевести на числа НRС_э по формуле НRС_э = 2НRА -104; эта шкала применяется для испытания сверхтвердых сплавов, тонкого листового материала и для измерения твердости тонких поверхностных слоев (0,3-0,5 мм) или тонких пластинок;

3) стальным шариком с общей нагрузкой 981 Н (100 кгс):

в этом случае значения твердости определяют по красной шкалеВ и обозначают НRВ; шкала В служит для испытания металлов средней твердости и для испытания изделий толщиной от 0,8 до 2 мм.

К достоинствам метода Роквелла следует отнести высокую производительность, простоту обслуживания, точность измерения и сохранение качественной поверхности после испытания. Не рекомендуется применять этот метод для определения твердости неоднородных по структуре сплавов, для испытания криволинейных поверхностей с радиусом кривизны менее 5 мм и для испытания деталей, которые под действием нагрузки могут деформироваться.