Название: Испытания на растяжение - Методические указания (Л.И. Тушинский)

Жанр: Технические

Просмотров: 1062


Измерение твёрдости по виккерсу

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Научить студентов измерять твёрдость методом Виккерса.

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

1. Изучить общие требования к подготовке образцов, проведению испытаний и сущность метода.

2. Выбрать параметры испытаний при измерении твёрдости по Виккерсу.

3. Зарисовать упрощённую схему прибора типа ТВ.

4. Измерить твёрдость на образцах.

5. Построить график зависимости твёрдости от содержания углерода в стали после закалки.

6.Составить отчёт о работе.

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. При измерении твёрдости по этому методу в образец вдавливаете алмазный наконечник, имеющий форму правильной четырёхгранной пирамиды. Нагрузка Р действует в течение определённого времени.

Величина нагрузки может быть следующей: 10; 20; 50; 100; 200; 300; 500; 1000 Н. Чем больше нагрузка, тем более точным получают результат. Продолжительность выдержки образца под нагрузкой составляет обычно 10…15 с.

2. Поверхность испытуемого образца должна быть хорошо подготовлена, шероховатость её Ra не может превышать

0,16 мкм. Минимальная толщина стального образца должна быть больше диагонали отпечатка в 1,2 раза. Радиус кривизны поверхности – не менее 5 мм.

Отпечатки ставят так, чтобы расстояние между центром отпечатка и краем соседнего отпечатка было не менее 2,5 длины диагонали отпечатка (рис. 2.1).

Погрешность при измерении диагоналей должна быть не более ± 0,001 мм при длине диагонали до 0,2 мм, а при большей длине – не более 0,5 \%.

Твёрдость по Виккерсу (HV) вычисляют по формуле

 

HV = (2P × sin a/2)/d2 = 1,854P/d2 .

Р – нагрузка, Н; а – угол между противоположными гранями пирамиды при вершине, равной 136°; d – среднее арифметическое значение для обеих диагоналей отпечатка после снятий нагруз-

ки, мм.

 

Рис. 2.1. Схема расположения отпечатка

 

Если испытания проводятся в стандартных условиях, то чтобы не проводить вычислений, пользуются таблицей (приложение к ГОСТ 2999-75), в которой приведена твёрдость в зависимости от диагонали отпечатка при различной нагрузке.

При записи результатов испытаний в обычных условиях твёрдость по Виккерсу обозначается символом НV. Обычными условиями испытания считаются нагрузка 300 Н (30 кгс) и время выдержки 10…15 с. В этом случае твёрдость записывают, например, HV 300. Если условия испытания другие, то это указывают индексами, причём сначала указывается величина нагрузки, потом время выдержки. Например, запись HV 20 40…250, значит, что при нагрузке 200 Н (20 кгс) и времени выдержки 40 с твёрдость по Виккерсу 250.

3. Схема прибора ТК-2М. При проведении испытания

(рис. 2.2) сменные грузы 16 укладывают на подвеску 15 рычага 11. Испытуемый образец 5 устанавливают на столик 4. Рукояткой 12 поворачивают головку 7, в которой расположен алмазный индентор 6 в виде пирамиды, защищённый чехлом 8, и измерительный микроскоп 9 в крайнее левое положение. Затем рукояткой 2 взводят механизм грузового привода. Вращая маховик 3, прижимают образец 5 к защитному чехлу индентора и нажимают на педаль 1, что приводит к автоматическому нагружению и разгружению образца. Приложение и снятие нагрузки, выдержка под на-

грузкой осуществляются за счёт энергии опускающегося груза 13

в масляном амортизаторе 18. В момент приложения нагрузки зажигается сигнальная лампочка 10. Продолжительность испытания может составлять от 10 до 60 с и устанавливаться регулятором 17, изменяющим скорость опускания штока 14. После окончания нагружения и снятия нагрузки лампочка гаснет. Столик 4 с образцом опускают, вращая  маховик 3. Затем рукояткой 12 поворачивают головку в крайнее правое положение и наблюдают в окуляр измерительного микроскопа, вращением маховика 3 устанавливают резкость изображения отпечатка.

Подпись: Рис. 2.2. Схема прибора типа ТБ
Далее измеряют диагональ отпечатка. Для этого вращая левый винт 1 измерительного микроскопа (рис. 2.З, а), подводят штрих А (рис. 2.З, б) к левому углу отпечатка; вращая  микрометрический винт 2, подводят штрих Б к правому углу отпечатка (рис. 2.З, в), величина диагонали определяется по шкале окуляра и показанию микрометрического винта. Повернув образец на 90°, измеряют вторую диагональ отпечатка и затем вычисляют среднее арифметическое значение из двух измерений.

При серийных испытаниях, когда твёрдость образцов должна находиться в определённых пределах, пользуются третьим, пунктирным штрихом. Например, при нагрузке 100 Н (10 кгс) твёрдость металла может находиться в пределах 160…180, что соответствует длине диагонали отпечатка 340…321 мкм. Производят отсчет по шкале окуляра и микрометрическому винту, устанавливают штрих В и пунктирный штрих в нужных пределах.

 

                 а                                                б                                                   в

 

Рис. 2.3. Схема измерения диагонали отпечатка

 

Измерительный микроскоп снабжается двумя объективами с различным увеличением 10х и 3,7х. При пользовании объективом 10х одно деление окулярной шкалы соответствует 100 мкм, а объективом 3,7х – 250 мкм; при этом одно деление лимба микрометрического винта составляет 1 и 2,5 мкм соответственно.