Твърдост на металите. Таблица на твърдостта на металите

За да се гарантира, че частите и механизмите са дълги и надеждни, материалите, от които са направени, трябва да отговарят на необходимите условия на работа. Ето защо е важно да се контролират допустимите стойности на техните основни механични индикатори. Механичните свойства включват твърдост, якост, сила на удара,

Концепцията за

Твърдостта на металите и сплавите е свойство на материал, който създава съпротивление, когато друго тяло прониква в повърхностните си слоеве, което не се деформира и не се срутва при придружаващите товари (indenter). Определете с целта:

• получаване на информация за допустимите конструктивни характеристики и за възможностите за експлоатация;
• анализ на държавата под действието на времето;
• контрол на резултатите от температурното третиране.

Силата и стабилността на повърхността до стареене отчасти зависят от този индекс. Проучете както суровината, така и готовите части.

Опции на изследването

Индикаторът е количество, наречено твърдост. Има различни методи на измерване твърдостта на металите. Най-точните проучвания се състоят в използването на различни типове изчисления, инсертори и съответните тестомери за твърдост:

1. Brinell: същността на апарата е топката, която се пресова в метала или сплавите, които се изследват, изчисляването на диаметъра на печата и последващото математическо изчисление на механичния параметър.
2. Rockwell: използва се топче или диамантен конус. Стойността се показва на скалата или се определя чрез изчисление.
3. Vickers: Най-точното измерване на твърдостта на метала, използвайки диамантен пирамидален връх.

За да се определят параметричните съотношения между индикаторите на различните методи за измерване за един и същ материал, има специални формули и таблици.

Фактори, определящи опцията за измерване

В лабораторни условия, при наличието на необходимия асортимент от оборудване, изборът на метода на изследване се извършва в зависимост от определени характеристики на обработвания детайл.

1. Приблизителната стойност на механичния параметър. за конструктивни стомани и материали с малка твърдост до 450-650 HB, методът на Бринел се използва за инструментални, легирани стомани и други сплави - Rockwell - за твърди сплави - Vickers.
2. Размерите на пробата за изпитване. Особено малки и фини детайли се изследват с помощта на тестер за твърдост Vickers.
3. Дебелината на метала на мястото на измерване, по-специално на циментиран или нитридиран слой.

Всички изисквания и съответствия са документирани от GOST.

Характеристики на метода на Бринел

Тестването за твърдост на метали и сплави, използващи тестер за твърдост Brinell, се извършва със следните характеристики:

1. Индентър е топка на легирана стомана или от сплав карбид-волфрам с диаметър 1, 2, 2,5, 5 или 10 mm (GOST 3722-81).
2. Продължителност на статичното вдлъбване: 10-15 секунди за чугун и стомана, 30 за цветни сплави, 60 секунди също е възможно, а в някои случаи 120 и 180 секунди.
3. Гранична стойност на механичния параметър: 450 HB, когато се измерва със стоманена топка-650 NW при използване на твърда сплав.
4. Възможни товари. С помощта на товарите, включени в комплекта, действителната сила на деформация за изпитваната проба се коригира. Минималните им допустими стойности са: 153,2, 187,5, 250 N, максимум - 9807, 14710, 29420 N (гост 23677-79).

С помощта на формули, в зависимост от диаметъра на избраната топка и на изпитвания материал, е възможно да се изчисли подходящата допустима сила на пробиване.

Пример за означение:

400HB10 / 1500/20, където 400HB е твърдостта на Бринел от 10 - диаметър на топката, 10 mm - 1500 - статично натоварване, 1500 kg - 20 - периодът на вдлъбнатината, 20 s.

За да се установят точните цифри, е рационално да се изследва същата проба на няколко места и общият резултат се определя чрез намиране на средната стойност от получените.

Определяне на твърдостта на Brinell

Изследователският процес протича в следната последователност:

1. Проверка на подробностите за съответствие с изискванията (GOST 9012-59, гост 2789).
2. Проверете функционалността на устройството.
3. Избор на необходимата топка, определяне на възможното усилие, монтаж на товара за неговото формиране, период на вдлъбване.
4. Работа на теста за твърдост и деформация на пробата.
5. Измерване на диаметъра на вдлъбнатината.
6. Емпирично изчисление.

HB = F / A,

където F е товарът, kgf или H-A е площта на печата, mm².

HB = (0.102 * F) / (pi- * D * h),

където D е диаметърът на топчето, mm-h е дълбочината на печата, mm.

Твърдостта на металите, измерена по този метод, има емпирична връзка с изчисляването на параметрите на якост. Методът е точен, особено за меки сплави. Това е фундаментално в системите за определяне на стойностите на това механично свойство.

Характеристики на техниката на Rockwell

Този метод на измерване е изобретен през 20-те години на ХХ век, по-автоматизиран от предишния. Използва се за по-твърди материали. Основните му характеристики (GOST 9013-59 - гост 23677-79):

1. Наличието на първично натоварване от 10 кг.
2. Период на съхранение: 10-60 сек.
3. Гранични стойности на възможните показатели: HRA: 20-88- HRB: 20-100- HRC: 20-70.
4. Номерът се визуализира на диска на измервателя на твърдост и може също да се изчисли аритметично.
5. Везни и индиценти. Има 11 различни скали, в зависимост от вида на инсулъра и максимално допустимото статично натоварване. Най-често използваните са A, B и C.

А: върхът на диамантен конус, ъгълът на върха на 120˚, общата допустима сила на статичното влияние е 60kgf, HRA- тънките продукти, най-вече подвижния, се изследват.

C: също диамантен конус, предназначен за максимална сила от 150 кг, HRC, подходящ за твърди и втвърдени материали.

B: топка от 1,588 мм, изработена от закалена стомана или твърда карбид-волфрамова сплав, натоварване - 100 кг, HRB, се използва за оценка на твърдостта на закалените продукти.

Петно връх (1.588 mm) е подходящ за мащаб Rockwell B, F, G. E мащаб също съществуват, Н, К, за която се използва диаметър топка от 3.175 mm (ГОСТ 9013-59).

Броят на пробите, направени с тест за твърдост Rockwell в една област, е ограничен от размера на детайла. Повторен тест е разрешен на разстояние от 3-4 диаметъра от предишното място на деформация. Дебелината на тествания продукт също се регулира. То трябва да бъде не по-малко от 10 пъти дълбочината на проникване на върха.

Пример за означение:

50HRC - Rockwell твърдост, измерена с диамантен връх, е 50.

Изследователският план на Rockwell

Измерването на твърдостта на метала е по-опростено, отколкото при метода на Бринел.

1. Определяне на размерите и характеристиките на повърхността на частта.
2. Проверете функционалността на устройството.
3. Определяне на типа на върха и допустимото натоварване.
4. Примерна инсталация.
5. Изпълнение на първичната сила върху материала, стойността от 10 кг.
6. Изпълнение на всички необходими усилия.
7. Четене на получения номер от диска за набиране.

Също така е възможно да се изчисли математическият параметър.

Когато използвате диамантен конус с товар от 60 или 150 kgf:

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

при изпитване с топка под въздействието на сила от 100 kgf:

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

където ч - дълбочината на проникване на Indenter 10 по време на първоначалното усилие kgs- Н - дълбочината на проникване на Indenter при пълно nagruzke- 0.002 - фактор регулиране на количеството на движение на върха, когато броят на твърдост от 1 единица.

Метод на Рокуел е проста, но не достатъчно точна. В същото време позволява измерване на механичните свойства на твърдите метали и сплави.

Характеристики на техниката на Vickers

Определянето на твърдостта на металите при този метод е най-проста и точна. Работата на теста за твърдост се основава на вдлъбване на диамантен пирамидален връх в пробата.

Основни характеристики:

1. Indenter: диамантена пирамида с ъгъл на пик 136 °.
2. Максимално допустимо натоварване: за легирани чугун и стомана - 5-100 кг - за медни сплави - 2,5-50 кг- за алуминий и сплави на базата на него - 1-100 кг.
3. Период на статично задържане: 10 до 15 сек.
4. Изпитвателни материали: стомана и цветни метали с твърдост над 450-500 НВ, включително продукти след химико-термична обработка.

Пример за означение:

700HV20 / 15,

където 700HV е броят на твърдостта на Vickers - 20 е натоварването, 20 кг-15 е период на статична сила, 15 сек.

Проучване на Vickers

Процедурата е изключително опростена.

1. Проверете пробата и оборудването. Особено внимание се обръща на повърхността на детайла.
2. Изборът на допустимо усилие.
3. Монтаж на тестовия материал.
4. Пускане на тестер за твърдост в действие.
5. Четене на резултата върху диска.

Математическото изчисление за този метод е както следва:

HV = 1.8544 * (F / d²)

където F е товарът, kg-d е средната стойност на диагоналните дължини на печата, mm.

Той ви позволява да измервате високата твърдост на метали, тънки и малки части, като същевременно осигурявате висока точност на резултата.

Начини за превключване между скалите

Определяйки диаметъра на печата с помощта на специално оборудване, можете да използвате таблиците, за да определите твърдостта. Твърдостта на металите е проверен помощник при изчисляването на този механичен параметър. Така че, ако знаете стойността на Бринел, лесно можете да определите подходящия брой на Vickers или Rockwell.

Пример за някои стойности на съвпадението:

Твърдостта на металите се съставя въз основа на експериментални данни и има висока точност. Съществуват и графични зависимости на твърдостта на Бринел върху въглеродното съдържание на желязо-въглеродната сплав. Така че, в зависимост от тези зависимости, за стоманата с количество въглерод в състава, равно на 0,2%, то е 130 НВ.

Изисквания към извадката

В съответствие с изискванията на GOST изпитвателните части трябва да отговарят на следните характеристики:

1. Заготовката трябва да е плоска, здраво лежаща на масата на теста за твърдост, ръбовете й трябва да бъдат гладки или внимателно обработени.
2. Повърхността трябва да има минимална грапавост. Тя трябва да бъде почистена и почистена, включително чрез използване на химически съединения. В същото време, по време на процеса на обработка, е важно да се предотврати образуването на студена работа и да се повиши температурата на третирания слой.
3. Частта трябва да съответства на избрания метод за определяне на твърдостта чрез параметрични свойства.

Изпълнението на първичните изисквания е предпоставка за точността на измерванията.

Твърдостта на металите е важна основна механична характеристика, която определя някои от останалите механични и технологични характеристики, резултатите от предишни процеси на обработка, влиянието на времевите фактори, възможните условия на работа. Изборът на метода за изследване зависи от ориентировъчните характеристики на пробата, нейните параметри и химически състав.