ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОТЛИВКАХ 1 страница

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель лабораторного практикума

Цель лабораторного практикума – ознакомиться с приборами и оборудованием, которое используется для контроля свойств материалов, с конструкцией и особенностями устройств и стендов, моделирующих сложные производственные процессы, а также научиться обобщать полученные экспериментальные данные путем составления таблиц, построения графических зависимостей, составлять технические отчеты, формулировать выводы и заключения по литературным и экспериментальным данным.

Организация лабораторных работ

Лабораторные работы выполняются в лабораториях кафедры металловедения, технологии и термической обработки металлов, базируются на теоретических положениях курса. Лабораторный практикум выполняется подгруппой студентов (12-15 человек). Лабораторные работы проводятся по графику, о котором студенты узнают на первом лабораторном занятии. Он действует весь учебный семестр.

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, знакомые с методикой выполнения работы, инструкцией и особенностями используемого в лабораторном практикуме оборудования, приборов и установок, порядком работы на них и только при наличии краткого конспекта методики выполнения работы. Готовность студентов к выполнению лабораторной работы устанавливается преподавателем путем устного опроса. Каждый студент при составлении и оформлении отчета должен проявить максимум самостоятельности, инициативы и творчества. При этом необходимо соблюдать основные положения, регламентирующие объем и содержание отчета о лабораторной работе.

Порядок выполнения лабораторного практикума предусматривает следующие этапы:

- внеаудиторная подготовка к лабораторной работе;

- составление краткого конспекта (в рабочей тетради) методики лабораторной работы;

- контроль степени готовности студента к выполнению лабораторной работы;

- выдача студенту индивидуального задания;

- подготовка материальной части к выполнению лабораторной работы;

- выполнение лабораторной работы и индивидуального задания;

- оформление отчета;

- защита отчета о лабораторной работе; при этом преподаватель оценивает качество оформления и содержание отчета, а также степень усвоения студентами представленного материала.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ

ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА

Основу безопасной техники выполнения лабораторных и практических работ составляет соблюдение студентами следующих требований:

1 Неукоснительно соблюдать правила внутреннего распорядка в учебных помещениях и лабораториях.

2 Детально ознакомиться с настоящим разделом методических указаний.

3 Содержать рабочее место в чистоте и порядке.

4 Соблюдать осторожность при работе с расплавленными веществами (например, тиосульфатом), не допускать попадания их на открытые части тела, одежду.

5 Включать и выключать приборы и установки только после разрешения преподавателя или учебного мастера.

6 Не включать приборы, которые не используются в данной лабораторной работе.

7 Работать с приборами и установками в строгом соответствии с настоящими методическими указаниями и инструкциями к приборам, бережно относиться к имуществу лаборатории.

8 Категорически запрещается прикасаться к металлическим элементам оборудования, проводам, клеммам, открывать дверцы электрошкафов, печей и панелей приборов, которые находятся под напряжением, включать и выключать (кроме аварийной ситуации) рубильники и другие электропусковые устройства оборудования, работа на котором не связана с выполнением задания; производить ремонт электрооборудования самостоятельно.

3 Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ МАРКИРОВКИ И КЛАССИФИКАЦИИ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

3.1 Цель работы

Изучить систему маркировки и классификации конструкционных металлических материалов, получить практические навыки приобретения необходимой технической информации о свойствах и применении конструкционных материалов на основании анализа их марок.

3.2 Теоретические сведения

3.2.1 Классификация и маркировка сталей

Детали машин и приборов, передающие нагрузку, должны обладать жесткостью и прочностью, достаточными для ограничения упругой и пластической деформации, при гарантированной надежности и долговечности. Из многообразия материалов в наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют сплавы на основе железа и углерода.

Углеродистая сталь – сложный по химическому составу сплав железа Fe с углеродом C и другими постоянными примесями: марганцем Mn, кремнием Si, серой S и фосфором P, которые оказывают влияние на ее свойства. Обычно содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами (в процентах): С – до 2,14; Mn – до 0,8; Si – до 0,5; Р – до 0,07 и S – до 0,06.

Все стали классифицируют по следующим основным признакам.

По химическому составу – на углеродистые и легированные. По концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (<0,3% С), среднеуглеродистые (0,3…0,7% С) и высокоуглеродистые (>0,7% С). По количеству введенных элементов легированные стали разделяют на низколегированные с суммарным содержанием легирующих элементов до 5%, среднелегированные – 5…10% и высоколегированные – не более 10%. По качеству стали делят на стали обыкновенного качества – содержание S до 0,060% и Р до 0,070%, качественные – не более 0,040% S и 0,035% Р, высококачественные – не более 0,025% S и 0,025% Р, особовысококачественные – не более 0,015% S и 0,025% Р.

По степени раскисления стали подразделяют на спокойные (сп), раскисленные полностью марганцем, кремнием и алюминием; кипящие (кп), раскисленные не полностью только марганцем; полуспокойные (пс), занимающие промежуточное значение между спокойными и кипящими, раскисленные марганцем и кремнием.

По назначению стали классифицируют: конструкционные, инструментальные и стали со специальными физико-химическими свойствами.

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества наиболее дешевые. Их выпускают в виде различного проката. Маркируют их сочетанием букв Ст и цифрой (от 0 до 6), показывающей номер марки. Чем больше цифра в марке стали, тем больше содержится в стали углерода, выше ее прочность и твердость, но ниже пластичность и вязкость. Степень раскисления обозначается добавлением в конце марки соответствующего индекса: сп, кп или пс. В марке спокойной стали такой индекс может отсутствовать. Например, несколько марок сталей: Ст0, Ст3кп, Ст4сп, Ст5пс.

Углеродистые конструкционные качественные стали маркируются двухзначными числами: 05, 08, 10, 15, 20…85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 10 содержит в среднем 0,10% С, сталь 45 – 0,45% С и т.д.

Углеродистые инструментальные стали производят качественными: У7, У8, У9…У13 и высококачественными: У7А, У8А…У13А. Буква У в марке показывает, что сталь углеродистая, а число – среднее содержание углерода в десятых долях процента. Буква А указывает, что сталь высококачественная.

К углеродистым сталям относятся также стали с повышенным содержанием марганца (0,7…1,2%), например, стали марок Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст5Гпс, 15Г, 20Г, 25Г,…,70Г.

Маркировка легированных сталей состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Принято обозначать: хром – Х, никель – Н, марганец – Г, кремний – С, молибден – М, вольфрам – В, титан – Т, ванадий – Ф, алюминий – Ю, медь – Д, ниобий – В, бор – Р, кобальт – К, цирконий – Ц, фосфор – П, редкоземельные металлы – Ч, азот – А. Цифры, стоящие после буквы, указывают на примерное содержание легирующего элемента в целых процентах. Если цифра отсутствует, то легирующего элемента около 1,0%. При этом в начале марки легированной конструкционной стали стоят две цифры, указывающие на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 20ХН3 в среднем содержит 0,20% С, 1% Cr , 3% Ni. Если сталь содержит менее 0,1% углерода, то первой цифрой марки будет ноль, например, 08Г2С (содержит 0,08% С).

В марке легированной инструментальной стали на первом месте стоит цифра, указывающая на содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь 5ХНТ содержит 0,5% С. Если на первом месте цифра отсутствует, то сталь содержит около 1% углерода, например: сталь ХВГ содержит 0,9…1,0% С.

По качеству легированные стали бывают качественные, высококачественные и особовысококачественные. То, что сталь высококачественная, означает буква А в конце марки, особовысококачественная – буква Ш в конце марки, например: 20ХН3А – сталь высококачественная, 30ХГСШ – особовысококачественная.

Назначение легированных сталей определяется их химическим составом. Конструкционные легированные стали содержат углерода примерно до 0,45…0,50% (например, стали 40Х, 45Х2Н2МА, 50ХН). Инструментальные легированные стали характеризуются большим содержанием углерода (например, стали 6ХВ2С, 9ХС, ХВГ). В то же время инструментальные стали, легированные такими элементами, как вольфрам, ванадий, молибден, могут содержать и меньшее количество углерода (например, стали 3Х2В8Ф, 4ХВ2С, 4Х2В5ФМ, 5ХГМ).

Легированные стали со специальными физико-химическими свойствами составляют особенную группу сталей. Это, в большинстве, стали средне- и высоколегированные. К ним относятся, например, рессорно-пружинные стали, имеющие высокий модуль упругости, (50С2, 60С2, 65Г, 70С3А, 50ХФА. 60С2Н2А); жаростойкие и жаропрочные стали, обладающие повышенными механическими свойствами при высоких температурах (12ХМ, 12ХМФ, 15Х5ВФ, 10Х12В2МФ, 10Х18Н10Т, 08Х14Н16Б); коррозионностойкие или нержавеющие стали, стойкие против действия внешней среды, (08Х13, 40Х13, 12Х17, 15Х28, 12Х18Н8); износостойкие стали (ШХ15, 30Х10Г10, 110Г13Л).

Более полные сведения о специальных сталях, их назначении и свойствах приведены в учебниках по металловедению и в соответствующих стандартах.

Марки некоторых групп углеродистых и легированных сталей имеют свои особенности, указывающие на принадлежность к этой группе.

Так, быстрорежущие инструментальные стали обозначаются буквой Р (рапид – скорость) в начале марки. Цифры после буквы Р указывают на содержание основного легирующего элемента – вольфрама в целых процентах. Кроме того, в состав быстрорежущих сталей входит 4,5% хрома и 2,5% ванадия, которые в марке не обозначаются. При более высоком содержании ванадия его среднее количество обозначается в марке. Например, сталь Р6М5 содержит: 0,85…0,95% С; 5,5…6,5% W; 3,0…3,6% Mo; 3,0…3,6% Cr; 2,0…2,5% V, а сталь Р9Ф5: 1,4…1,5% C; 9,0…10,5% W; 4,5…5,1% V; 3,8…4,4% Cr.

Марка подшипниковых сталей начинается с буквы Ш, дальше идут буква Х (хром) и цифры, указывающие на содержание хрома в десятых долях процента. Например, стали марок ШХ6, ШХ9, ШХ15 содержат более 1% С и, соответственно, 0,6; 0,9; 1,5% Cr. Эти стали дополнительно могут быть легированы кремнием до 0,85% и марганцем – до 1,7% (например, стали ШХ15ГС, ШХ20ГС).

Автоматные стали с увеличенным содержанием серы и фосфора дополнительно легируются свинцом (0,15…0,35%) – обозначается в марке буквой С, селеном (0,08…0,30%) – Е, кальцием (0,002…0,008%) – Ц. Они имеют особенно хорошую обрабатываемость резанием, поэтому применяются для обработки на станках-автоматах. В начале марки этих сталей ставится буква А, после которой записывается двухзначное число, показывающее среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например: А12, АС14, АЦ30ХН, А35Е.

Литейные стали для получения фасонных отливок маркируются двухзначным числом, которое показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. После числа ставится буква Л. Легированные литейные стали маркируются соответственно общепринятой системе, а в конце марки ставится буква Л. Для определения степени ответственности отливок в марке литейных сталей, как правило, после буквы Л через дефис записывается цифра І, ІІ или ІІІ: І – отливки общего назначения; ІІ – ответственного назначения; ІІІ – особо ответственного назначения. Например: 30Л-І, 35ХМЛ-ІІ, 110Г13Л-ІІІ.

3.2.2 Маркировка чугунов

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% С. Постоянных примесей в них также больше, чем в сталях.

В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые обыкновенные, высокопрочные и ковкие чугуны. Название белых и серых чугунов определяется цветом излома, название ковкого – условное.

Серые обыкновенные, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на механических свойствах отливок.

Серыми обыкновенными называют чугуны с пластинчатой формой графита. При маркировке обозначаются буквами СЧ и двухзначным числом, показывающим наименьшее допустимое значение предела прочности при растяжении (в мегапаскалях), уменьшенное в 10 раз. Например: СЧ15, СЧ25 (s_в ³ 150 МПа).

Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Принцип маркировки высокопрочных чугунов тот же, что и серых обыкновенных. Например: ВЧ38 (s_в ³ 380 МПа).

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Маркируют ковкие чугуны двумя буквами КЧ и двумя цифрами, разделенными тире: первое число показывает наименьшее допустимое значение предела прочности на растяжение (в мегапаскалях), уменьшенное в 10 раз, а второе – относительное удлинение (в процентах). Например: КЧ30-6 (s_в ³ 300 МПа, d ³ 6%).

3.2.3 Маркировка меди и ее сплавов

Техническая медь маркируется буквой М и числом. Например: М00 (99,99% Cu), М0 (99,95% Cu), М1 (99,9% Cu), М2 (99,7% Cu), М3 (99,5% Cu), М4 (99,0% Cu).

В состав медных сплавов могут входить: цинк – Ц, алюминий – А, марганец – Мц, кремний – К, железо – Ж, фосфор – Ф, никель – Н, свинец – С, олово – О, бериллий – Б.

Латунями называют сплавы меди с цинком. Они бывают двух- и многокомпонентными. Подразделяют латуни на литейные и деформируемые.

Литейные латуни обозначаются буквами ЛЦ. Дальше идет число, которое указывает на содержание цинка в процентах, затем буквы и числа, указывающие на состав и содержание компонентов. Например: ЛЦ40С2 (40% Zn, 2% Pb, остальное Cu), ЛЦ23А6Ж3Мц2 (23% Zn, 6% Al, 3% Fe, 2% Mn, остальное – Cu).

При маркировке деформируемых латуней после буквы Л идет число, указывающее содержание меди в целых процентах, потом буквы – индексы компонентов, входящих в состав сплава, и далее через дефис – числа, указывающие количество в процентах. Например: Л96 (96% С и 4% Zn), ЛАЖ60-І-І (60% Cu, 1% Al, 1% Fe, остальное – Zn).

Бронзы – сплавы меди с другими элементами. Разделяются на оловянные и безоловянные, деформируемые и литейные. Бронзы маркируют так же, как и латуни, только индекс Л заменяют индексом Бр. Например: БрОЦС4-4-2,5 (4% Sn, 4% Zn, 2,5% Pb, остальное – Cu) – деформируемая бронза. В марках литейных бронз содержание каждого легирующего элемента ставится сразу после буквы, которая определяет его название. Например: Бр06Ц6С3 (6% Sn, 6% Zn, 3% Pb, остальное - Сu).

3.2.4 Маркировка алюминия и его сплавов

В зависимости от содержания примесей алюминий подразделяют на три класса: особой чистоты – А999 (99,999% Аl), высокой чистоты – А995, А99, А97, А95 и технической чистоты – А85, А8, А7, А6, А5, А0. Алюминиевые сплавы классифицируют по технологии изготовления на деформируемые и литейные.

Алюминиевые деформируемые сплавы при маркировке записывают буквами и цифрами. Например: АМц, АМг2, Д1, В95, АК6. Числа указывают на номер сплава. Химический состав и механические свойства указываются в справочной литературе.

Литейные алюминиевые сплавы маркируются буквами АЛ (алюминиевые литейные), далее идут числа, которые указывают на номер сплава. Например: АЛ2, АЛ4, АЛ9 и т.д. Химический состав и механические свойства также указываются в справочной литературе.

3.2.5 Маркировка магния и его сплавов

В зависимости от содержания примесей установлены такие марки магния: Мг96 (99,92% Mq), Мг95 (99,82% Mq). Магниевые сплавы делят на деформируемые и литейные.

Деформируемые магниевые сплавы маркируются буквами МА и числом, которое указывает на порядковый номер. Например: МА5, МА11, МА14, МА19.

Литейные магниевые сплавы обозначаются буквами МЛ и числом – порядковым номером сплава. Например: МЛ5, МЛ8, МЛ10.

3.2.6 Маркировка титана и его сплавов

Технический титан изготавливается следующих марок: ВТ1-00 (99,53% Ti), ВТ1-0 (99,48% Ti), ВТ1-1 (99,44% Ti). Титановые сплавы маркируются буквами ВТ и ОТ и числами, указывающими на номер сплава. Например: ВТ5, ВТ5-1,ОТ4, ОТ4-1, ВТ14, ВТ22. При этом состав и свойства сплавов приведены в справочной литературе. По способу изготовления изделий титановые сплавы бывают литейные и деформируемые.

3.2.7 Маркировка металлокерамических твердых сплавов

К ним относятся материалы, состоящие из высокотвердых и тугоплавких карбидов вольфрама, титана и тантала, связанных металлической связкой. В зависимости от состава карбидной основы спеченные твердые сплавы выпускают трех групп.

Первую (вольфрамовую) группу составляют сплавы системы WС-Co. Они маркируются буквами ВК и цифрой, показывающей содержание кобальта в процентах. Например: ВК6 (94% WС, 6% Co). Вторую группу (титановольфрамовую) образуют сплавы системы TiС-WС-Co. Они маркируются буквами ТК и цифрами, показывающими содержание (в процентах) карбида титана и кобальта. Например: Т30К4 (30% TiС, 4% Co, 66% WС).

Третью группу (титанотанталовольфрамовую) образуют сплавы системы TiС-ТаС-WС-Co. Они маркируются буквами ТТК и цифрами. Цифра в марка после букв ТТ обозначает суммарное содержание (в процентах) карбидов TiС+ТаС, а после буквы К – количество кобальта. Например: ТТ8К6 (TiС+ТаС=8%, 6% Со, 84% WС).

3.3 Результаты работы

Работа носит практический характер и заключается в умении на основании анализа марки конструкционного материала привести его характеристику (по признакам классификации, химическому составу, способу изготовления деталей, механическим свойствам) без использования справочника.

Примеры такого анализа представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Марка материала	Название материала	Химический состав	Краткая характеристика
Ст2кп	Сталь	По справочнику	Углеродистая конструкционная обыкновенного качества, кипящая
	Сталь	0,25% С, Fe и примеси – остальное	Углеродистая, конструкционная, качественная
20ХН	Сталь	0,20% С, 1% Cr, 1% Ni, Fe и примеси – остальное	Легированная, конструкционная, качественная
СЧ15	Чугун	По справочнику	Серый обыкновенный с пластинчатым графитом, s_в ³ 150 МПа
ЛЦ20С3	Латунь	20% Zn, 3% Pb, Cu – остальное	Литейная

В таблице 3.2 приведены варианты марок ряда конструкционных материалов для самостоятельного овладения навыками анализа марок материалов. Они могут быть использованы на лабораторных занятиях при освоении теоретического материала, представленного в теоретических сведениях.

Таблица 3.2 – Варианты индивидуальных заданий

Номер вар.	Марки материалов

	Ст0	10пс	30ХГСА	Р18К5Ф2	Х12М
	Ст1кп		АС40	У13А	ШХ6
	Ст1пc		18Х2Н4МА	Х12Ф1	Р9
	Ст1сп		42ХМФ	У10А	Р6М2Ф3
	Ст2пс	10кп	38ХНМ	Х6ВФ	Р6М3
	Ст2сп		АЦ20	У13	ШХ9
	Ст3пс	15кп	12Х2Н4А	5ХНМ	Р9Ф2
	Ст2кп		4ХВ2С	У10	Р6М5К5
	Ст4кп	16пс	25ХГМ	5ХНВ	Р9К5
	Ст3Гпс		АЦ30ХН	У12А	110Г13Л
	Ст3сп		08Х18Н9Т	У9А	ШХ15
	Ст5пс		30ХГТ	ХВСГ	Р18
	Ст3кп		38ХН3МФА	ХВГ	Р9К10
	Ст6сп		50Х	4Х2В5М	Р10К5Ф5
	Ст4кп		А12	9ХС	Р12
	Ст5пс		09Г2С	У12	Х12
	Ст6пс		Х12М	У11А	ШХ15СГ
	Ст4пс		АС14	ХВ4	В1
	Ст5сп		30ХН3А	У11	Р18Ф2

Продолжение таблицы 3.2

Номер вар.	Марки материалов

	Ст4кп		25Г2С	У9	20Х13
	20Г		40ХН	А40Г	Р14Ф14
	25Г		А20	Р6М5	12Х13
	15Г	08кп	40Х	А35	Р6М3Ф2
	Ст3Гсп	05кп	20ХГНР	У8А	30Х13
	50Г	08пс	А30	У7	40Х13

Продолжение таблицы 3.2

Номер вар.	Марки материалов

	СЧ30	ЛЦ40Мц1,5	АК1	МА14	Т30К4
	КЧ45-6	БрАЖН10-4-4	АЛ5	МЛ9	ВТ5-1
	СЧ35	ЛЦ30Мц2С2	АК6	А6	Т15К6
	ВЧ42	БрОЦ12С5	А0	ВТ5	ВК3
	СЧ40	Л96	АК3	МЛ2	Т14К8
	КЧ50-4	ЛК80-3	АЛ6	МЛ12	ВТ18
	СЧ45	БрО10	АК4	А95	Т5К10
	ВЧ50	БрАЖМц10-3-1,5	АЛ19	ВТ18	ВК4
	КЧ30-6	БрОЦСН3-7-5-1	АЛ2	А99	Т6К12
	ВЧ60	БрКМц3-1	АЛ27	ВТ22	ТТ7К12
	КЧ56-4	Л90	АМц	Мг96	ВТ6
	СЧ10	Л68	АМг2	Мг95	ВК6
	КЧ33-8	ЛЦ30А3	АЛ4	МЛ5	ОТ4
	СЧ18	БрОЦС5-5-5	Мг90	АМг6	ВТ14
	КЧ35-10	Л60	АЛ9	МА1	ВТ15
	СЧ15	БрА7	Д1	МЛ8	ОТ4-1
	КЧ37-12	ЛА77-2	В95	МА2	ВК12
	СЧ20	БрОФ6,5-0,15	Д16	А9	Т60К6
	ВЧ80	ЛЦ40С2	В96	ВТ1-О	ВК8
	СЧ25	БрАМц9-2	АЛ3	МА5	ВТ3-1
	КЧ80-1,5	М1	А85	ВТ1-00	ТТ8К6
	ВЧ100	БрА5	АМг1	МЛ15	ВК2
	КЧ60-3	БрКН1-3	АЛ8	МЛ6	ТТ10К8
	ВЧ120	БрО10Ф1	АЛ12	МЛ10	ВК20
	КЧ63-2	БрОЦ4-3	АЛ7	МА11	ВК30

4 Лабораторная работа № 2

ТВЕРДОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА НА ТВЕРДОСТЬ ОТОЖЖЕННЫХ

УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

4.1 Цель работы

Освоить методику определения твердости. Экспериментально изучить влияние углерода, содержащегося в стали, на ее твердость.

4.2 Теоретические сведения

Под твердостью понимается свойство поверхностного слоя материала сопротивляться упругой и пластической деформации или разрушению при местных контактных воздействиях со стороны другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела (индентора) определенной формы и размера. Разнообразие методов и разный физический смысл чисел твердости затрудняют выработку общего определения твердости как механического свойства. При различных условиях проведения испытания числа твердости могут характеризовать упругие свойства, сопротивление малым или большим пластическим деформациям, сопротивление материала разрушению.

Способы определения твердости делят на статические и динамические в зависимости от скорости приложения нагрузки, а по способу ее приложения – на методы вдавливания и царапания. Наиболее распространены методы, в которых используется статическое вдавливание индентора нормально поверхности образца. Во всех методах испытания на твердость очень важно правильно подготовить поверхностный слой образца. Нагрузка прилагается по оси вдавливания индентора перпендикулярно к испытуемой поверхности. Результаты испытаний на твердость зависят от продолжительности приложения нагрузки к вдавливаемому индентору и выдержки под нагрузкой. Неизбежные различия в структуре разных участков образца приводят к разбросу значений твердости, который тем больше, чем меньше размер отпечатка.

Выбор формы, размеров индентора и величины нагрузки зависит от цели испытания, структуры, ожидаемых свойств, состояния поверхности и размеров используемого образца.

4.2.1 Метод измерения твердости вдавливанием стального шарика

(твердость по Бринеллю)

При измерении твердости по Бринеллю стальной закаленный шарик диаметром D вдавливают в испытуемый образец под приложенной определенное время нагрузкой Р, после снятия нагрузки измеряют диаметр d отпечатка, оставшегося на поверхности образца (рисунок 4.1). Число твердости по Бринеллю (НВ, МПа) есть отношение нагрузки Р, действующей на индентор диаметром D, к площади F шаровой поверхности отпечатка:

. (4.1)