Вдавливанием алмазного

Существующие методы измерения твердости при повышенных температурах можно разделить на две группы: 1) статические (методы вдавливания наконечника, царапания, взаимного вдавливания, одностороннего сплющивания); 2) динамические (методы отпечатка, упругой отдачи, качания маятника). Принципы, на которых основаны эти методы, общеизвестны. Рассеяние результатов измерения твердости динамическими методами при высоких температурах довольно велико, поэтому возможности широкого использования этих методов ограничены.

Большинство приведенных в литературе результатов измерения твердости металлов и сплавов при высоких температурах получено методом статического вдавливания наконечника в виде правильной четырехгранной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями [80, 95, 116, 152, 202].

Рис. 16. Схема вдавливания наконечника типа правильной пирамиды.

пая, выбираемая в зависимости от применяемой шкалы; h0—глубина вдавливания наконечника под действием предварительной нагрузки Р0; ^ — ГЛУ" бина вдавливания наконечника под действием общей нагрузки (Р0 + -+- PJ), измеряемая после снятия основной нагрузки PI при наличии предварительной нагрузки Р0; С — цена деления шкалы измерительного устройства в условных единицах твердости. Для шкал А и С величину А выбирают равной 200 мкм (рис. 5); а для шкалы В — равной 260 мкм (рис. 6).

Предварительная нагрузка создается весом коромысла и может быть отрегулирована передвижным грузом. Поворот коромысла с наконечником и шкалой вокруг горизонтальной оси, необходимый для вдавливания наконечника и его освобождения, производится малым гидравлическим подъемником 3. Основная нагрузка создается весом гирь /0, лежащих на поддоне.

Твёрдость по Роквеллу характеризуется глубиной вдавливания наконечника под определённой нагрузкой. Измерение глубины вдавливания производится автоматически, благодаря чему производительность прибора Роквелла больше, чем приборов Бринеля и Виккерса. Применение алмазного наконечника позволяет производить измерение твёрдости металлов с HB > 450. Измерение глубины отпечатка требует плотного контакта испытуемого предмета с поверхностью столика и минимальной упругой деформации

Измерения твёрдости микроскопических объектов по методу вдавливания производятся специальными приборами или приспособлениями к металлографическому микроскопу. Прибор представляет собой вертикальный микроскоп с окулярным микрометром и приспособлением для получения отпечатка на образце, установленном на предметном столике микроскопа. После выбора места для испытания оптическая система прибора отводится в сторону и заменяется механической с наконечником и приспособлением для его вдавливания. После вдавливания наконечника механическая система вновь заменяется оптической. При этом неизбежно происходит смещение в 3—10 мк.

На фиг. 14 представлена схема прибора Института машиноведения Академии наук СССР [12]. На тубусе вертикального микроскопа закреплён держатель /, в который вмонтирован опак-иллюминатор и корпус приспособления для вдавливания наконечника. После выбора места для отпечатка образец О подводится под наконечник с алмазной пирамидой Виккерса поворотом ручки 2 (фиг. 14). После вдавливания пирамиды образец снова подводится под объектив 3 и окуляр-микромегром

Для каждой детали рекомендуется проводить не менее трех испытаний. С помощью прибора измеряют глубину отпечатка алмазного конуса (стального шарика) или, точнее, разность между глубинами отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок. Твердость по Роквеллу возрастает с увеличением твердости материала, что позволяет сравнивать показатели твердости по Роквеллу и по Бри-неллю. Вместе с тем твердость по Роквеллу не имеет той размерности и того физического смысла, который имеет твердость по Бри-неллю. Однако показатель твердости по Роквеллу можно пересчитать на показатель твердости по Бринеллю с помощью диаграмм или таблиц, построенных на основании многочисленных

Твердость по Роквеллу. Этот метод измерения твердости (ГОСТ 9013-59) наиболее универсален и наименее трудоемок. Здесь не нужно измерять размеры отпечатка, так как число твердости отсчитывают непосредственно по шкале твердомера. Число твердости зависит от глубины вдавливания наконечника, в качестве которого используют алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,588 мм. Нагрузку выбирают в зависимости от материала наконечника. Для различных комбинаций нагрузок и наконечников прибор Роквелла имеет три измерительных шкалы: А, В, С. Твердость по Роквеллу обозначают цифрами, определяющими уровень твердости, и буквами HR с указанием шкалы твердости, например: 70 HRA, 58 HRC, 50 HRB.

Л — hn , --------, где А—некоторая постоянная, выбираемая в зависимости от применяемой шкалы; й„—глубина вдавливания наконечника под действием предварительной нагрузки Ро; ^ — глубина вдавливания наконечника под действием общей нагрузки (Яо + + Pi), измеряемая после снятия основной нагрузки Pi при наличии предварительной нагрузки Р(,; С — цена деления шкалы измерительного устройства в условных единицах твердости. Для шкал Л и С величину Л выбирают равной 200 мкм (рис. 5); а для шкалы В — равной 260 мкм (рис. 6).

Предварительная нагрузка создается весом, коромысла и может быть отрегулирована передвижным грузом. Поворот коромысла с наконечником и шкалой вокруг горизонтальной оси, необходимый для вдавливания наконечника и его освобождения, производится малым гидравлическим подъемником 3. Основная нагрузка создается весом гирь to, лежащих на поддоне.

Твердость может быть определена и по способу Роквеллэ путем вдавливания стального шарика или алмазного конуса определенных размеров, и по способу Шора — падением на испытуемый материал с определенной высоты бойка определенного веса. В обоих случаях твердость измеряется в условных единицах. Испытание по Роквеллу вдавливанием алмазного конуса применяют при высокой твердости испытуемого объекта, например для стальных закаленных деталей.

вдавливанием алмазного конуса применяют при высокой твердости испытуемого объекта, например для стальных закаленных деталей. Определение' твердости служит не только для приближенной оценки предела прочности стали (для других материалов нет ус-стойчивых эмпирических соотношений между НВ и о1Ч), но и для оценки износостойкости поверхностных слоев разных материалов и их стойкости при действии переменных во времени поверхностных нагрузок.

Исследования микроструктуры при нагреве или охлаждении и механизмов пластической деформации при растяжении образцов в широком диапазоне скоростей нагружения, а также при измерении микротвердости вдавливанием алмазного или сапфирового индентора выполняют на образцах, имеющих форму двусторонней «лопаточки» с рабочим сечением 9 мм2 и длиной рабочей части 46 мм (рис. 1, б).

Установка НМ-4 имеет также устройство для проведения испытаний на сжатие и на изгиб при сжатии. Максимальная температура нагрева при этом может достигать 1350° С. Величина сжимающей или изгибающей нагрузки находится в пределах 0—200 кгс. Кроме того, установка снабжена приспособлением для измерения горячей микротвердости вдавливанием алмазного (до 800° С) или сапфирового (до 1000° С) индентора при нагрузке 0,3 кгс, а также приставкой для испытания на плавление (при этом может быть-ПО Достигнута температура 1900° С).

Для измерения микротвердости выпускают микротвердомер ПМТ-3. Прибор ПМТ-3 предназначен в основном для измерения микротвердости вдавливанием алмазного наконечника, но его можно применять и для измерения микротвердости царапанием алмазными наконечниками.

2) вдавливанием алмазного конуса или стального шарика с определением твердости по глубине отпечатка; это испытание также производится на специальной машине и носит название метода Роквелла.

ГОСТ 20017-74 вдавливанием алмазного конического наконечника

Испытание на твердость по РЬквеллу проводят вдавливанием алмазного конуса или закаленного стального шарика. Затем измеряют глубину лунки после снятия нагрузки. Твердость по Роквеллу отсчитывается в отвлеченных единицах по шкале прибора. Прибор имеет три шкалы; А, В, С. Твердость

Для измерения микротвердости выпускают микротвердомер ПМТ-3. Прибор ПМТ-3 предназначен в основном для измерения микротвердости вдавливанием алмазного наконечника, но его можно применять и для измерения микротвердости царапанием алмазными наконечниками.

Твердость закаленной стали определяют по Роквеллу (шкала С) вдавливанием алмазного конуса. Число твердости соответствует разности глубпн проникновения конуса под действием основной нагрузки (150 кГ) и предварительной (10 кГ).