Материал: 55

с) Способ С (HRС 30, HRС 60). Нагрузка вдавливания P= PПР+PОСН= 10+140=150 кг. В качестве индентора используется алмазный конус.

Способом С замеряют твердость закаленных сталей.

Числа твердости по Роквеллу подсчитываются по формулам

HRA(HRC)=100–[(h–h0)/0,002];

HRB=130–[(h–h0)/0,002],

где 100 и 130 – предельно заданное число делений индикатора часового типа с ценой деления 0,002 мм. Значение твердости по методу Роквелла фиксируется стрелкой индикатора.

1.3.Испытание твердости по методу Виккерса

Вповерхность материала вдавливается алмазная правильная четырехгранная пирамида с углом при вершине =136 . После снятия нагрузки измеряется диагональ отпечатка d квадрата [5]. Число твердости по Виккерсу HV подсчитывается как отношение нагрузки P к площади поверхности пирамидального отпечатка M:

HV MP 1,854 dP2 .

Нагрузка P меняется от 1 до 120 кг.

Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой. Размерность твердости не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой принимают для сталей 10-15 с. Например, 450 HV10/15 означает, что число твердости по Виккерсу 450 получено при P=10 кг, приложенной к алмазной пирамиде в течение 15 с.

Данным методом замеряют твердость тонких поверхностных слоев.

2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

2.1. Макроструктурный анализ металлов

Макроанализ – изучение структуры металлов и сплавов при увеличении до 30 раз.

Цели макроанализа:

а) Определить макродефекты (поры, трещины, раковины и т. д.). Макродефекты недопустимы, так как они ослабляют рабочее сечение детали и являются концентраторами напряжений при знакопеременных нагрузках. Они должны быть удалены.

б) Определить величину зерна или кристалла в литом металле (рис. 3). Кристалл имеет неправильную форму в виде столба и называется еще

5

Макроанализ дает грубую оценку качества заготовки, детали. Для более качественной оценки полученной заготовки служит микроструктурный анализ сплавов.

Рис. 5. Макроструктуры поковок коленчатого вала: а – правильное расположение волокон; б – неправильное расположение волокон

2.2. Микроструктурный анализ сплавов

Микроанализ – изучение структуры при увеличении свыше 50 раз. Цели микроанализа: а) определить тип структуры; б) определить величину микрозерна; в) определить микродефекты (поры, трещины, раковины и т. д.); г) по микроструктуре в углеродистых сталях определить содержание углерода.

Рис. 6. Схема отражения лучей от травленной поверхности и полученная структура: 1 – светлое зерно; 2 – серое зерно; 3 – черное зерно

7

Объектом для изучения микроструктуры служит микрошлиф, представляющий часть детали (заготовки) сечением около 1 см2.

Приготовление микрошлифа происходит в следующей последовательности: а) механическая вырезка; б) шлифование; в) полирование до получения зеркальной поверхности; г) травление в 4- процентном растворе HNO3 (если образец из углеродистой стали, чугуна); д) промывка спиртом, сушка.

Цель полирования – получить поверхность с минимальной шероховатостью.

Цель травления – получить шероховатую поверхность из-за различной травимости структурных составляющих.

Структуру изучают на оптическом микроскопе в отраженном свете, так как металлы и сплавы непрозрачные. Схема отражения лучей от травленной поверхности и полученная структура приведены на рис. 6.

В окуляре микроскопа наблюдаются светлые, серые, черные зерна. Остается только расшифровать, какие это структурные составляющие.

Оптический микроскоп для изучения микроструктуры представлен на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид микроскопа МИМ-7: 1 – основание; 2 – корпус; 3 – фотокамера; 4 – микрометрический винт; 5 – визуальный тубус с окуляром; 6 – рукоятка иллюминатора; 7 – иллюминатор; 8 – предметный столик; 9 – клеммы; 10 – винты перемещения столика; 11 – макрометрический винт; 12 – осветитель; 13 – рукоятки светофильтров; 14 – стопорное устройство осветителя; 15 – рамка с матовым стеклом

8

Главной частью микроскопа является оптическая система – набор линз, отражательных зеркал, призма, объектив. Микроструктуру можно наблюдать через окуляр 5. Микрошлиф кладется на предметный столик 8, под которым находится объектив. Четкость изображения микроструктуры регулируется винтами 11 и 4. Микроструктуру можно сфотографировать в фотокамере 3.

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.По выданным макрошлифам сделать макроанализ: определить макродефекты, тип кристалла (направление волокон). Определить состояние металла (деформированный или литой металл).

2.Под микроскопом рассмотреть микроструктуру выданных микрошлифов, зарисовать, сделать микроанализ.

3.Для сталей 20, 45, 80, У12 замерить твердость по Бринеллю. Построить зависимость твердости по Бринеллю от содержания углерода в стали.

4.Замерить на прессе Роквелла твердость закаленных сталей образцов, выданных преподавателем.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое макро- и микроструктурный анализ металлов?

2.Назначение макро- и микроанализа металлов.

3.Как изготовить макрошлиф и микрофлиф?

4.Как величина зерна влияет на вязкость стали?

5.Как должны быть направлены волокна по отношению к направлению действующих напряжений в опасных сечениях детали?

6.Что такое литой и деформированный металл?

7.Сущность и назначение методов Бринелля, Роквелла и Виккерса.

8.Какие параметры и показатели выступают в качестве меры твердости при ее определении методами Бринелля, Роквелла и Виккерса?

9.Какими символами обозначается твердость по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу?

9