Tvrdost kovů. Tabulka tvrdosti kovů

Aby bylo zajištěno, že díly a mechanismy jsou dlouhé a spolehlivé, musí materiály, ze kterých jsou vyrobeny, splňovat nezbytné pracovní podmínky. Proto je důležité kontrolovat přípustné hodnoty jejich hlavních mechanických indikátorů. Mechanické vlastnosti zahrnují tvrdost, pevnost, síla nárazu,

Pojem

Tvrdost kovů a slitin je vlastností materiálu, který vytváří odpor, když jiné těleso pronikne do jeho povrchových vrstev, což se nedeformuje a neztratí se při doprovodném zatížení (indenter). Určete účel:

• získávání informací o přípustných konstrukčních prvcích ao možnostech provozu;
• analýza státu v čase;
• kontrola výsledků tepelné úpravy.

Pevnost a stabilita povrchu k stárnutí částečně závisí na tomto indexu. Zkoumejte jak surovinu, tak i hotové díly.

Možnosti studia

Indikátor je číslo nazvané číslo tvrdosti. Existují různé metody měření tvrdost kovů. Nejpřesnější studie spočívají v použití různých typů výpočtů, vad a odpovídajících zkoušečů tvrdosti:

1. Brinell: podstatou přístroje je kulička lisovaná do zkoumaného kovu nebo slitiny, výpočet průměru tisku a následný matematický výpočet mechanického parametru.
2. Rockwell: používá se kuličkový nebo diamantový hrot. Hodnota je zobrazena v měřítku nebo určena výpočtem.
3. Vickers: Nejpřesnější měření tvrdosti kovu pomocí diamantového pyramidového hrotu.

Pro určení parametrických korespondencí mezi indikátory různých měřicích metod pro stejný materiál existují speciální vzorce a tabulky.

Faktory určující možnost měření

V laboratorních podmínkách, za přítomnosti potřebného sortimentu vybavení, se volba metody zkoumání provádí v závislosti na určitých vlastnostech obrobku.

1. Přibližná hodnota mechanického parametru. Pro konstrukční oceli a materiály s malou tvrdostí až 450-650 HB, metoda Brinell se používá pro nástrojové legované oceli a ostatní slitiny - Rockwell - pro tvrdé slitiny - Vickers.
2. Rozměry zkušebního vzorku. Obzvláště malé a jemné detaily jsou zkoumány pomocí testeru tvrdosti Vickers.
3. Tloušťka kovu v místě měření, zejména ze slinuté nebo nitridované vrstvy.

Všechny požadavky a shody jsou dokumentovány společností GOST.

Vlastnosti metody Brinell

Testování tvrdosti kovů a slitin pomocí testeru tvrdosti Brinell se provádí s těmito vlastnostmi:

1. Indenter je míč legované oceli nebo z slitiny karbid-wolfram s průměrem 1, 2, 2,5, 5 nebo 10 mm (GOST 3722-81).
2. Délka statické odsazení: 10-15 sekund pro litinu a ocel, 30 pro neželezné slitiny, 60 sekund také možné a v některých případech 120 a 180 sekund.
3. Mezní hodnota mechanického parametru: 450 HB měřeno ocelovou koulí - 650 NW při použití tvrdé slitiny.
4. Možné zatížení. S pomocí nákladu obsaženého v sadě se koriguje skutečná deformační síla zkušebního vzorku. Jejich minimální přípustné hodnoty jsou: 153,2, 187,5, 250 N, maximum - 9807, 14710, 29420 N (host 23677-79).

Pomocí formulace, v závislosti na průměru zvolené koule a na zkušebním materiálu, lze vypočítat příslušnou přípustnou děrovací sílu.

Příklad označení:

400HB10 / 1500/20, kde 400HB je Brinellova tvrdost 10 - kuličkového průměru, 10 mm - 1500 - statické zatížení, 1500 kg - 20 - doba odsazení, 20 s.

Pro stanovení přesných čísel je rozumné studovat tentýž vzorek na několika místech a celkový výsledek je určen zjištěním průměrné hodnoty získaných hodnot.

Stanovení tvrdosti Brinella

Průzkum probíhá v následujícím pořadí:

1. Kontrola podrobností o splnění požadavků (GOST 9012-59, host 2789).
2. Zkontrolujte provozuschopnost zařízení.
3. Výběr požadované míče, určení možného úsilí, instalace nákladu pro jeho vytvoření, období odsazení.
4. Běh zkoušečky tvrdosti a deformace vzorku.
5. Měření průměru výklenku.
6. Empirický výpočet.

HB = F / A,

kde F je zatížení, kgf nebo H-A je plocha tisku, mm².

HB = (0,102 * F) / (pi- * D * h),

kde D je průměr kuličky, mm-h je hloubka tisku, mm.

Tvrdost kovů měřená touto metodou má empirický vztah s výpočtem pevnostních parametrů. Metoda je přesná, zejména u měkkých slitin. Je zásadní v systémech pro stanovení hodnot této mechanické vlastnosti.

Vlastnosti techniky Rockwell

Tato metoda měření byla vynalezena v 20. letech 20. století, automatizovanější než předchozí. Používá se pro tvrdší materiály. Jeho hlavní charakteristiky (GOST 9013-59 - host 23677-79):

1. Přítomnost primárního zatížení 10 kgf.
2. Doba držení: 10-60 s.
3. Limitní hodnoty možných indikátorů: HRA: 20-88- HRB: 20-100- HRC: 20-70.
4. Číslo je zobrazeno na číselníku měřidla tvrdosti a lze jej také vypočítat aritmeticky.
5. Váhy a indentery. Existuje 11 různých stupnic, v závislosti na druhu odsazení a maximálním přípustném statickém zatížení. Nejčastěji používané jsou A, B a C.

A: špička diamantového kužele, úhel na vrcholu 120˚, celková přípustná síla statického vlivu je 60kgf, jsou zkoumány produkty HRA- tenké, většinou válcované.

C: také diamantový kužel navržený pro maximální sílu 150 kgf, HRC, vhodný pro tvrdé a kalené materiály.

B: kulička 1,588 mm z tvrzené oceli nebo tvrzené slitiny karbidu a wolframu, zatížení - 100 kgf, HRB, se používá k vyhodnocení tvrdosti žíhaných výrobků.

Pro Rockwellovy stupnice B, F, G je použita kuličková špička (1,588 mm). Rovněž existují váhy E, H, K, pro které se používá kulička o průměru 3,175 mm (GOST 9013-59).

Počet vzorků vyrobených pomocí přístroje Rockwell pro tvrdost v jedné oblasti je omezen velikostí dílu. Opakovaný test je povolen ve vzdálenosti 3 až 4 průměry od předchozího místa deformace. Rovněž je regulována tloušťka testovaného produktu. Nemělo by to být méně než 10 násobek hloubky průniku špičky.

Příklad označení:

50HRC - Rockwellova tvrdost, měřená diamantovým hrotem, je 50.

Výzkumný plán společnosti Rockwell

Měření tvrdosti kovu je mnohem jednodušší než u metody Brinell.

1. Odhad rozměrů a charakteristik povrchu součásti.
2. Zkontrolujte provozuschopnost zařízení.
3. Stanovení typu špičky a přípustného zatížení.
4. Vzorová instalace.
5. Provádění primární síly na materiálu, hodnota 10 kgf.
6. Provedení plného náležitého úsilí.
7. Čtení přijatého čísla na číselníku.

Rovněž je možné matematický výpočet přesně určit mechanický parametr.

Při použití diamantového kužele se zatížením 60 nebo 150 kgf:

HR = 100 - ((H-h) / 0,002;

při testování s míčem při síle 100 kgf:

HR = 130 - ((H-h) / 0,002,

kde h je hloubka pronikání indenteru při primární síle 10 kg-H je hloubka pronikání indenteru při plném zatížení 0,002 je koeficient regulující posunutí špičky při změně počtu tvrdostí o 1 jednotku.

Rockwellova metoda je jednoduchá, ale není dostatečně přesná. Současně umožňuje měření mechanických vlastností tvrdých kovů a slitin.

Charakteristiky techniky Vickers

Stanovení tvrdosti kovů v této metodě je nejjednodušší a nejpřesnější. Práce zkoušečky tvrdosti je založena na odsazení diamantového pyramidového hrotu do vzorku.

Hlavní vlastnosti:

1. Indenter: diamantová pyramida se špičkovým úhlem 136 °.
2. Maximální přípustná zátěž: pro legovanou litinu a ocel - 5-100 kg - pro slitiny mědi - 2,5-50 kg- pro hliník a slitiny na něm - 1-100 kgf.
3. Statická doba držení zátěže: 10 až 15 s.
4. Zkušební materiály: ocel a neželezných kovů s tvrdostí více než 450-500 HB, včetně výrobků po chemicko-tepelné úpravě.

Příklad označení:

700HV20 / 15,

kde 700HV je počet tvrdostí Vickers - 20 je zatížení, 20 kg-15 je perioda statické síly, 15 s.

Vickersova studijní sekvence

Postup je velmi zjednodušený.

1. Zkontrolujte vzorek a vybavení. Zvláštní pozornost je věnována povrchu dílu.
2. Volba přípustného úsilí.
3. Instalace zkušebního materiálu.
4. Spuštění testovacího zařízení tvrdosti.
5. Čtení výsledku na číselníku.

Matematický výpočet pro tuto metodu je následující:

HV = 1,8544 * (F / d²),

kde F je zatížení, kg-d je průměrná délka úhlopříčky tisku, mm.

Umožňuje měřit vysokou tvrdost kovů, tenkých a malých dílů a zároveň poskytuje vysokou přesnost výsledku.

Způsoby přepínání mezi váhy

Při určování průměru tisku pomocí speciálního zařízení můžete použít tabulky k určení tvrdosti. Tabulka tvrdosti kovů je ověřeným pomocníkem při výpočtu tohoto mechanického parametru. Takže pokud znáte hodnotu Brinella, můžete snadno určit příslušný počet Vickersových nebo Rockwellových.

Příklad některých hodnot shody:

Tabulka tvrdosti kovů je sestavena na základě experimentálních dat a má vysokou přesnost. Existují také grafické závislosti tvrdosti Brinella na obsahu uhlíku ve slitině železa a uhlíku. Takže v závislosti na takových závislostech je u oceli s obsahem uhlíku v kompozici 0,2%, to je 130 HB.

Požadavky na vzorek

V souladu s požadavky GOST musí zkušební části splňovat následující charakteristiky:

1. Obrobek musí být plochý, pevně položený na stole zkušebny tvrdosti, jeho okraje by měly být hladké nebo pečlivě zpracované.
2. Povrch by měl mít minimální drsnost. Měl by být uzemněn a vyčištěn, včetně použití chemických sloučenin. Současně je při procesu obrábění důležité zabránit tvorbě studené práce a zvýšit teplotu ošetřené vrstvy.
3. Část musí odpovídat zvolené metodě pro určení tvrdosti parametrickými vlastnostmi.

Plnění primárních požadavků je předpokladem pro přesnost měření.

Tvrdost kovů je důležitou základní mechanickou vlastností, která určuje některé zbývající mechanické a technologické rysy, výsledky předchozích procesů zpracování, vliv časových faktorů, možné provozní podmínky. Výběr metody vyšetření závisí na orientaci vzorku, jeho parametrech a chemickém složení.