Курсовая работа: Випробування механічних властивостей і випробування довговічності матеріалів
IIлоща поверхні утвореного шарового сегмента, мм :
де, Dдіаметр кульки; h глибіна видбитка.
 |
???????? ??????? ???????? h ?????????? ?????????, ??? ???? ???????, ?? ???????? h ????????? ????? ??????? ?????? D? ??????? ???????? d
(рис.1.1; 1а):
При визначенні твердості за Брінеллем кульками різних діаметрів і для забезпечення можливості їх порівняння навантаження вибирають виходячи з умов подібності:
де R=300;100;25 - стала для даного матеріалу.
Подібність відбитків при різних D і Р забезпечується при умові, коли кут ψ, залишається постійним при зміні діаметра кульки - індентора і величини навантаження. Виходячи зі схеми навантаження співвідношення діаметра відбитка і кульки:
Підставимо. Тоді:
Твердість НВ залишається постійною при P/D2 =соnst і ψ=соnst. На базі цього стандартом рекомендуються діаметри кульки і навантаження у залежності від твердості матеріалу і товщини зразка, які наведені в таблиці 1.2.
Метод Брінелля використовують для матеріалів, які мають обмежену твердість (до 4500 МПа), що пов'язано з можливістю деформування сталевої кульки - індентора. Числові значення твердості матеріалів залежно від діаметрам відбитка розраховані і зведені до спеціальної таблиці.
Між тимчасовим опором і числом твердості НВ різних металів існує наступна орієнтовна залежність:
Таблиця 1.1
Залежність між тимчасовим опором і числом твердості НВ
| Сталі, які мають твердість НВ. МПа |  МПа |
| 1200 1750 | 0,34НВ |
| 1750-4500 | 0.35HB |
| Мідь, латунь, бронза: | |
| відпалена | 0,55 НВ |
| Наклепана | 0,4 HВ |
| Алюміній і його сплави, які мають | |
| твердість НВ: 200 450 | (0.33 -0,36)НВ |
| Дюралюміній: | |
| відпалений | 0,36НВ |
| після гартування і старіння | 0.35HВ |
Метод Роквелла (ГОСТ 9013-83) заснований на тому, що твердість вимірюють вдавлюванням алмазного конуса з кутом при вершині 120° (рис. 1.2,6), або сталевої кульки діаметром 1,588 мм (рис.1.2,в). Оцінюють твердість за глибиною відбитка, а чисельні значення відраховують безпосередньо за шкалами індикатора приладу. Індикатор має три шкали: А, В і С. Для матеріалів, що мають твердість НВ<4500Мпа (кольорові метали та їх сплави, сталі після високого та середнього відпуску) використовують шкалу В, і при вимірюванні вдавлюється кулька під навантаженням 1000Н. Позначення твердості при цьому - HRB.
Алмазний конус використовують при випробуванні більш твердих сталей (НВ<6800МПа), при цьому звичайно використовують шкалу С з навантаженням 1500Н.
Таблиця 1.2
Вибір діаметрів кульки і навантаження в залежності від твердості і товщини зразка
| Мат-л | Інтервал твердості, МПа | Мінімальна товщина зразка, мм | Співвідношення між навантаженням і діаметром кульки К=Р/D2 | Діаметр кульки, мм | Навантаження Р.Н | Витримка під навантаженням, с |
Чорні метали | 4500......1400 | 6-3 4-2 2 | 300 | 10 5 2,5 | 30000 7500 1875 | 10 |
| <1400 |
6 6-3 3 | 100 | 10 5 2.5 | 10000 2500 625 | 10 | |
Кольорові метали | >1300 | 6-3 4-2 2 | 300 | 10 5 2,5 | 30000 7500 1875 | 30 |
| 350......1350 | 9-3 6-3 3 | 100 | 10 5 2,5 | 10000 2500 625 | ЗО | |
| 80...350 | 6 6-3 3 | 25 | 10 5 2,5 | 2500 625 156 | 60 |
Для матеріалів твердість НВ = 4000...7800 Мпа використовують шкалу А з навантаженням 600Н. Відповідні позначення - HRC і HRA. Ряд навантажень 600; 1000 і 1500Н. При цьому навантаження Р вміщують у собі попереднє навантаження Р0 =100Н. Твердість за Роквеллом визначають в умовних одиницях. За одиницю твердості взята величина, яка дорівнює осьовому переміщенню індентора на 0,002мм.
При вимірюванні алмазним конусом і кулькою діаметром 1,588 мм можна розрахувати твердість згідно з формуламидля шкал А і С НRА і НRС=100-Е; для шкали В:НRВ=130-Е.
Рис 1.1 Схеми випробувань твердості за методами: 1 - Брінелля; 2 - Роквелла; 3 - Віккерса; 4 - Польді