title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Твердость металла

Твердость металла

Твердостью называется сопротивление, оказываемое материалом проникновению в его поверхность другого, более твердого тела определенной формы и размера.
Твердость материалов испытывают различными способами.
Способ Бринелля состоит в том, что в течение 20—30 секунд в поверхность испытуемого изделия под действием определенной нагрузки (3000, 750 или 187,5 кг) вдавливают стальной закаленный шарик диаметром 10, 5 или 2,5 мм.
Для тонких сечений изделия, а также для мягких материалов, во избежание продавливания, применяют меньшие нагрузки и шарики меньшего диаметра.
На рисунке 14 представлен гидравлический прибор для испытания твердости по способу Бринелля.

Изделие устанавливается на предметный столик 1. При помощи маховичка 2 изделие слегка прижимается к шарику 3, находящемуся в стальной оправке. После итого ручным насосом 4 накачивают масло в цилиндр до тех пор, пока давление в нем не поднимет рычаг с грузами 5 и пока стрелка манометра 6 не покажет требуемое давление.
Изменяя грузы, можно изменять давление шарика на изделие. Затем шарик разгружают. На поверхности изделия остается шаровой отпечаток определенного (для данного состояния материала) диаметра. Диаметр отпечатка измеряется с помощью лупы, которая имеет шкалу с делениями.
Твердость определяется отношением нагрузки (в килограммах) к поверхности шарового отпечатка (в квадратных миллиметрах). Это отношение называется числом твердости по Бринеллю и обозначается Hв.
Чтобы не производить каждый раз подсчетов площади отпечатка, к прибору прилагаются таблицы, в которых сразу по диаметру отпечатка можно найти число твердости ио Бринеллю.
Числовые значения твердости чугунных деталей составляют 179/255 Нв, стальных, термически обработанных 280/477 Нв.
Опытами установлено, что между числом твердости по Бринеллю и прочностью стали существует зависимость: прочность (обозначается греческой буквой а — сигма) в килограммах на квадратный миллиметр равняется числу твердости по Бринеллю (Hв), помноженному на число 0,34:
о = Hв*0,34.

Указанная зависимость позволяет с достаточной для практики точностью определять прочность материала, если известна его твердость.
Способ Роквелла отличается от способа Бринелля тем, что на испытуемом изделии измеряется не диаметр, а глубина отпечатка.
Наша промышленность выпускает приборы для измерения твердости — твердомеры (рис. 15), которые работают на принципе вдавливания в поверхность материала стального закаленного шарика диаметром 1,6 мм под нагрузкой 100 кг или алмазного конуса с углом в 120° под нагрузкой 150 кг.
Твердость по Роквеллу характеризуется глубиной погружения шарика или конуса в поверхность испытуемого материала, а число твердости представляет величину, обратную глубине погружения.

Изделие перед испытанием зачищают, устанавливают на предметный столик 2 и с помощью маховичка 2 подводят к шарику или конусу 3. Нагружение шарика или конуса производят в два приема. Сначала прилагают предварительную нагрузку 10 кг путем вращения маховичка по часовой стрелке, затем прикладывают основную нагрузку (для шарика 90 кг, для конуса 140 кг). После этого снимают основную нагрузку (предварительная нагрузка 10 кг остается) и определяют по показаниям стрелки индикатора твердость испытуемого материала.
Число твердости по Роквеллу отсчитывается по одной из двух имеющихся на индикаторе прибора шкал В или С, так что отпадает надобность в кропотливой работе с лупой, как это имело место при определении диаметра отпечатка по способу Бринелля. Шкала В имеет деления красного цвета и служит для определения твердости при испытании мягких материалов шариком, а шкала С имеет деления черного цвета и служит для определения числа твердости при испытании твердых (закаленных) материалов алмазным конусом. Твердомер позволяет испытывать твердость мелких изделий или, например, слоя цементации, чего нельзя делать прибором Бринелля.
Твердость, замеренную твердомером, принято обозначать Rс или Rв, в зависимости от того, по какой шкале она была определена. Так, твердость распределительного вала двигателя составляет 56 Rс, выхлопного клапана 40—45Rс болта шатуна 30—35 Rс, поршневого кольца 98—106 Rв.

Способ ударного вдавливания шарика. Испытание твердости металла этим способом производится с помощью простейшего ручного прибора, показанного на рисунке 16. Прибор состоит из корпуса, оправки со стальным шариком и шлифованного бруска квадратного сечения, твердость которого предварительно замерена и заранее известна (эталон).
Внутри оправки помещен боек, который пружиной прижимает брусок к шарику.
Прибором пользуются следующим образом. На измеряемое изделие устанавливают оправку с вложенным бруском и ударяют по бойку прибора молотком. Удар передается шарику, который делает отпечаток как на проверяемой детали, так и на бруске. Измерив лупой диаметры полученных отпечатков, по прилагаемой к прибору таблице определяют твердость испытуемой детали.
Прибор очень невелик по размеру и дает сравнительно точные результаты. Прибором можно пользоваться в любых условиях, например замерить твердость деталей в собранном узле машины, крупных и громоздких деталей. Брусок при каждом испытании передвигают приблизительно на 1 см, используя его со всех четырех сторон.
Способ Шора. Для испытания твердости металла по этому способу пользуются переносным и весьма простым по устройству прибором — склероскопом.
Действие этого прибора состоит в том, что на поверхность испытуемой детали с определенной высоты падает стальной боек, в торце которого помещен небольшой алмазный наконечник. Боек, ударяясь о поверхность испытуемого материала, отскакивает и задерживается в верхнем положении. По высоте, до которой отскакивает боек, судят о твердости материала. Чем выше поднимается боек, тем твердость материала выше. Показания твердости отсчитываются по шкале или по индикатору.
После испытания на шлифованной поверхности остаются едва заметные на глаз следы ударов бойка, поэтому поверхность окончательно обработанной детали не портится. Например, твердость шлифованных шеек коленчатых валов па тракторных заводах определяют по способу Шора; она составляет 68—80 единиц.
Для перевода единиц твердости по Роквеллу и Шору в единицы твердости по Бриноллю пользуются таблицами. В этих таблицах обычно приводят соотношения чисел твердости, измеренных различными методами, и величин предела прочности при растяжении конструкционных сталей.
Способ определения твердости «на пилу». Этот способ получил широкое распространение. Несмотря на то, что он не дает цифровых данных, слесарь может вполне различить твердость материала по глубине получаемых штрихов (рисок). При этом следует во всех случаях испытания нажимать на напильник с одинаковой силой и пользоваться одним и тем же инструментом.

title-icon Подобные новости