Твердость - свойство материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при непосредственном соприкосновении.

Твердость - свойство материала сопротивляться воздействию внешних нагрузок при непосредственном соприкосновении.

Все методы измерения твердости имеют одинаковый принцип:

вдавливание в поверхность образца инородного тела (индентора) различной формы, размера с различной нагрузкой.

Различают следующие методы определения твердости:

1. Метод Бринелля (индентор – стальной шарик);

2. Метод Роквелла (индентор - алмазный конус или стальной шарик);

3. Метод Виккерса (индентор - алмазная пирамидка).

Схемы этих методов приведены на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема определения твердости:

а) - по Бринеллю; 6) - по Роквеллу; в) - по Виккерсу

Метод Бринелля

Испытание по методу Бринелля (рис. 4.1, а) состоит из вдавливания в

испытуемое тело стального шарика диаметром D под действием постоянной нагрузки Р ( Р=1000 кг — для цветных металлов; Р—3000 кг — для черных металлов) и измерении диаметра отпечатка d на поверхности образца. Число твердости по Бринеллю НВопределяется величиной нагрузки Р, деленной на сферическую поверхность отпечатка. Чем меньше диаметр отпечатка, тем выше твердость металла. На практике твердость определяют не по формулам, а по специальным таблицам, исходя из диаметра отпечатка d.

Твердость по Бринеллю обозначается НВ, где Н –твердость, В – метод Бринелля. Твердость по Бринеллю измеряется в МПа.

Метод Роквелла

Измерение твердости по этому методу проходит быстрее и удобнее, чем по методу Бринелля, так как значение твердости выводится на шкалу прибора.

При испытании по методу Роквелла (рис. 4.1, б) индентором служит алмазный конус или для более мягких материалов - стальной шарик. Конус и шарик вдавливаются в металл с различной нагрузкой. На приборе имеются три шкалы. При испытании алмазным конусом и нагрузке Р= 150 кг шкала обозначается С, а твердость обозначается HRC, при испытании алмазным конусом, но с нагрузкой Р = 60кг шкала обозначается A, а твердость - HRA, при испытании стальным шариком с нагрузкой 100кг шкала обозначается В, а твердость - HRB (таблица 4.1).

Таблица 4.1.

Шкалы прибора Роквелла.

Единицы твердости по Роквеллу — безразмерные величины.

Испытания на одноосное растяжение - наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов. Для испытаний на растяжение используют стандартные разрывные образцы с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрические, рис.4.2, б), или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы, рис.4.2, а).

Помимо основной рабочей части, образцы имеют головки различной конфигурации для закрепления в захватах разрывной машины.

Непосредственно перед испытаниями измеряют рабочие размеры образца:

1. Начальную длину рабочей части образца - 1₀, мм;

2. Начальный диаметр рабочей части для цилиндрических образцов - d₀, мм;

3. Начальные толщину - h₀, мм и ширину b₀, мм для плоских образцов.

Рис.4.2. Типы стандартных цилиндрических образцов

а) Плоский разрывной образец	б) Цилиндрический разрывной образец

При испытании образцов на разрывной машине записывается диаграмма растяжения в координатах нагрузка Р, кг и удлинение ∆l, мм. Подобные диаграммы называются неприведенными. Диаграммы растяжения в координатах напряжение σ, МПа и деформация ε, % называются приведенными.

 

Рис.4.3. Диаграммы растяжения.

а) приведенная диаграмма растяжения	б) неприведенная диаграмма растяжения

 

Под воздействием приложенной к образцу нагрузки материал начинает деформироваться. На разных этапах растяжения образца в материале возникают разные виды деформации: упругая и пластическая, механизм которых носит различный характер.

 

Виды деформации.

Выше точки А нарушается пропорциональность между напряжением и деформацией, однако деформация практически является упругой. В материале фиксируются лишь ничтожные доли остаточной деформации, которая называется микропластическая деформация.

Количественной характеристикой упругости является условный предел упругости - напряжение, при котором остаточная микродеформация равна определенной заданной величине в пределах от 0,001 до 0,05%.

Условный предел упругости обозначается σ_0,05, размерность - МПа.