Измерению температур

При измерении твердости применяют следующие нагрузки: 10; 20; 50; 100; 200; 300; 500 II. Чем тоньше материал, тем меньше должна быть нагрузка. Число твердости по Виккерсу (HV) определяют по специальным таблицам по измеренной величине d (диагональ отпечатка в мм). Перевод чисел твердости HV в систему СИ аналогичен переносу чисел твердости НВ.

Микротвердость. Определение микротвердости (твердости в микроскопически малых объемах) необходимо для тонких защитных покрытий, отдельных структурных составляющих сплавов, а также при измерении твердости мелких деталей. Прибор для определения микротвердости состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамиды под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. В испытуемую поверхность вдавливают алмазную пирамиду под нагрузкой 0,05—5 Н. Твердость Н *л определяют по той же формуле, что и твердость по Виккерсу: Н = 1,8544 (P/tf2) • 10'°, где Р — нагрузка, Н; d — диагональ отпечатка, м; Н — микротвердость, МПа.

Согласно стандарту [35], измерения твердости по Виккерсу проводятся при нагрузках от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). По схеме нагружения метод напоминает измерение твердости по Бринеллю, только в качестве индентора используется четырехгранная алмазная пирамида с углом между противоположными гранями 2,38 рад (136°). Численное значение.твердости по Виккерсу (HV) определяют по длине диагонали отпечатка, используя специальные таблицы, либо по формуле [35]. При измерении твердости необходимо, чтобы минимальная толщина покрытия была больше диагонали отпечатка в 1,2 раза. Методом Виккерса можно измерять твердость поверхностных слоев или покрытий толщиной до 0,03—0,05 мм [40]. Если толщина слоя не известна, то проводится несколько измерений при различных нагрузках до тех пор, пока при уменьшении нагрузки значения твердости не будут близки по своим значениям или совпадать. Размерность значений твердости, определенных по методу Бринелля или Виккерса, одинакова — паскаль (кгс/мм2); кроме того, для материалов с твердостью до НВ 450 числа твердости совпадают. Метод обычно применяют для материалов, у которых НВ >> 360, т. е. для термоупрочненных сталей, износостойких покрытий и др. Из всех методов замера твердости рассматриваемый наиболее совершенен, так как позволяет получать численные значения практически для любых материалов и в любых интервалах твердости.

Рентгеноструктурный анализ различных марок сталей и алюминиевых сплавов показывает, что высота периферической и циклической зон может быть выявлена по изменению ширины дифракционной линии в зависимости от толщины стравленного слоя металла с поверхности излома [53]. Интегрально для всех марок сплавов получены величины Cf, = 0,0354, a Ccz = 0,0012. Очевидно, что коэффициенты пропорциональности почти на порядок отличаются от тех, что получены при измерении твердости материала [30, 50, 51]. Поэтому данные о размерах зон, полученные по результатам исследований различными методами, должны быть скорректированы между собой.

Отпечатки при вдавливании пирамиды получаются геометрически подобными, поэтому при измерении твердости этим способом соблюдаются условия механического подобия и результаты испытаний не зависят от величины нагрузки Р.

Из приведенных данных следует, что для соблюдения условий подобия при измерении твердости в условиях высоких температур целесообразно увеличить нагрузки на инденторе.

Использование метода статического вдавливания для измерения твердости при температурах выше 2030 К потребовало поиска новых твердых тугоплавких материалов для изготовления индентора. Результаты специально проведенных исследований показали, что для испытаний твердости тугоплавких карбидов при температурах до 2300 К можно использовать инденторы из карбида бора В4С, а также ряда других карбидов и сплавов на их основе [71, 89, 176, 178, 177]. н'} По мере повышения температуры резко возрастает скорость испарения материалов нагревателя, образца, корпуса индентора, тепловых экранов. Например, при повышении температуры от 2000 до 2800 К скорость испарения вольфрама возрастает в 5000000 раз [83]. Испарение приводит к образованию металлической пленки конденсата на поверхности индентора. Эта пленка вносит погрешности при измерении твердости и вызывает «схватывание» наконечника с образцом.

При сравнительно низких температурах для измерения твердости тугоплавких материалов используется алмаз. Высокая твердость алмаза связана с локализацией валентных электронов у остовов атомов с образованием весьма устойчивых конфигураций, определяющих в свою очередь жесткость и направленность химических связей. Эти положительные свойства позволяют применять кристаллы алмаза в качестве материала инденторов при измерении твердости тугоплавких соединений и материалов на их основе до температуры 1100 К. Алмазные наконечники, характеризующиеся высокой твердостью при низких температурах, обнаруживают быстрое притупление и уменьшение стойкости в условиях высоких температур. Установлено [112], что при температурах, начиная с 1200 К, измерение твердости вызывает быстрый износ алмазных пирамид, а при температуре 1370—1470 К в результате одного вдавливания наконечник выводится из строя. В процессе длительного пребывания при высоких температурах алмазный наконечник постепенно подвергается графитизации, резкой потере прочности и разупрочнению. При температурах свыше 1100—1150 К происходит превращение алмаза в графит.

В работе [91 ] приведены данные о влиянии 18 реактивов на отдельные структурные составляющие (аустенит, сг-фазу, карбиды и феррит). Данные о металлографическом выявлении а-фазы в ферритной хромистой стали с 0,18% С и 13,2% Сг и аустенитных хромоникелевых сталях, содержащих, %: С 0,13; Сг 18,2; Ni 8,3 и С 0,18; Сг 21,4; Ni 18,7, полученные при макроскопическом исследовании и измерении твердости, приводит Айма [92].

Рис. 47. Схема установки для исследования хемомеханического эффекта при измерении твердости в условиях анодной поляризации металла:

Среднеквадратичные отклонения размеров диагоналей отпечатков при измерении твердости от усредненных данных для образцов в точках, одинаково удаленных от оси заготовок

вестно, на участке стабилизированного теплообмена убывает по экспоненте с показателем, пропорциональным коэффициенту теплоотдачи. Если бы удалось экспериментально найти распределение тепловых нагрузок по длине трубы, то можно было бы подсчитать коэффициент теплоотдачи, не измеряя температуру жидкости на входе и выходе и не рассчитывая ход температуры жидкости по длине трубы. Однако измерить распределение тепловых нагрузок по длине для случая /ст = const представляется затруднительным. В нашем же случае это измерение сводится к измерению температур и измерению общей нагрузки на участке. Из соотношения (7) следует

Функции приборов теплового контроля сводятся: к измерению давлений и разрежений среды (манометры и тягомеры); к измерению расхода среды (дифманометры, дисковые диафрагмы и расходомеры); к измерению температур (термопары, термометры сопротивления и др.) и к анализу газов (газоанализаторы).

делены средние по длине коэффициенты теплоотдачи по измерению температур стенки трубы и средних температур жидкости на входе и выходе из трубы. В опытах

без участка гидродинамической стабилизации. Локальные коэффициенты теплоотдачи на расстоянии 37 d or места, где начинался обогрев, определялись как по измерению температур стенки и средних температур жидкости, так и по измерению полей температур по сечению потока. Результаты опытов, полученные этими способами, при содержании кислорода в теплоносителе 0,02—0,005 вес.% нанесены на рис. 5.85. Здесь же приведены данные по теплоотдаче, рассчитанные по температурам стенки при нестационарном методе измерения теплоотдачи. Все экспериментальные точки согласуются между собой. Это показывает, что для рассматриваемого щелочного металла при содержании в нем 0,02— 0,005 вес.% кислорода дополнительное термическое контактное сопротивление на стенке не наблюдается.: ••-.•

Рис. 4.4. Сопоставление опытных дан-дых по измерению температур и скоростей в турбулентном ядре потока.

к измерению температур термометрами

•к измерению температур термоэлектрическими пирометрами

к измерению температур поверхностными

к измерению температур оптическими

Таким образом, определение влажности сводится к измерению температур в промежутках между нагревателями электрокалориметра и последующему расчету влажности пара по (2.1). Подобный электрический калориметр был применен в ЦКТИ для определения влажности пара в проточной части низкого давления турбины. Следует подчеркнуть, что калориметр измеряет термодинамическую (диаграммную) влажность пара, поскольку расчет влажности производится по термодинамическому соотношению. Сравнение влажности, измеренной калориметром, с влажностью, рассчитанной по тепловому балансу конденсатора, дало расхождение около 2%. Электрический калориметр рассматриваемого типа имеет важное преимущество по сравнению с обычными калориметрическими устройствами, так как нет необходимости точно измерять расход пара через прибор. Однако наличие магистрали отсоса влажного пара приводит к тому, что приборы — калориметры не измеряют влажности в точке потока, и вопрос представительности пробы пара, особенно при больших скоростях течения, весьма сложен и требует специального изучения. Электрокалориметр, помимо этого, малопригоден для проведения измерений, связанных с траверсированием потока влажного пара.

Методика исследования сводилась к одновременному анализу продуктов горения, измерению температур и расходов компонентов, измерению давления и других параметров процесса. Отбор проб продуктов горения на анализ и измерение температур в пределах камеры сгорания производились в одних и тех же точках как по длине, так и по ее сечению, причем по сечению камеры сгорания измерения производились в трех точках: в центре (гх = 0), на удалении от центра (г2 = 1/2гк и у стенки г г = гк).