Trdnost kovin. Tabela trdote kovin

Da bi zagotovili, da so deli in mehanizmi dolgi in zanesljivi, morajo materiali, iz katerih so izdelani, izpolnjevati potrebne delovne pogoje. Zato je pomembno nadzirati dovoljene vrednosti njihovih glavnih mehanskih kazalcev. Mehanske lastnosti vključujejo trdoto, moč, moč udarca,

Koncept

Trdota kovin in zlitin je lastnost materiala, ki ustvarja odpornost, ko drugo telo prodre v njene površinske plasti, ki se ne deformira in se ne zlomi pod spremljajočimi obremenitvami (indenter). Določite z namenom:

• pridobivanje informacij o dovoljenih konstrukcijskih značilnostih in o možnostih delovanja;
• analiza stanja pod vplivom časa;
• nadzor rezultatov temperaturnega čiščenja.

Moč in stabilnost površine do staranja delno odvisna od tega indeksa. Preučite surovine in končne dele.

Študijske možnosti

Indikator je količina, imenovana številka trdote. Obstajajo različni metode merjenja trdota kovin. Najbolj natančne študije se nanašajo na uporabo različnih vrst računanja, indentorjev in ustreznih preskuševalcev trdote:

1. Brinell: bistvo aparata je kroglična stiskalnica v proučevani kovini ali zlitini, izračun premera tiskanja in nadaljnji matematični izračun mehanskega parametra.
2. Rockwell: Uporablja se krogla ali diamantna konusna konica. Vrednost je prikazana na lestvici ali določena z izračunom.
3. Vickers: Najbolj natančna meritev trdote kovine z diamantno piramidalno konico.

Da bi določili parametrične korelacije med indikatorji različnih merilnih metod za isti material, obstajajo posebne formule in tabele.

Dejavniki, ki določajo merilno možnost

V laboratorijskih pogojih je v prisotnosti potrebnega asortimana opreme izbira metode preiskovanja izvedena glede na določene lastnosti obdelovanca.

1. Približna vrednost mehanskega parametra. Za strukturna jekla in materiale z nizko trdoto do 450-650 HB Brinellya- uporabljena metoda za orodje, jekel in drugih zlitin - Rokvella- za tverdosplavov - Vickers.
2. Mere preskusnega vzorca. Zlasti majhne in fini detajli se pregledajo z uporabo testerja trdote Vickers.
3. Debelina kovine na mestu merjenja, še posebej, cementirane ali nitridne plasti.

Vse zahteve in skladnosti dokumentira GOST.

Značilnosti metode Brinell

Testiranje trdote kovin in zlitin z uporabo testerja trdote Brinell se izvaja z naslednjimi značilnostmi:

1. Indenter je žoga legirano jeklo ali iz karbidne volframove zlitine s premerom 1, 2, 2,5, 5 ali 10 mm (GOST 3722-81).
2. Trajanje statične zasičenosti: 10 do 15 sekund za litje železa in jekla, 30 za zlitine barvnih kovin, 60 sekund, tudi v nekaterih primerih 120 in 180 sekund.
3. Mejna vrednost mehanskega parametra: 450 HB, merjeno z jekleno kroglico - 650 NW, če uporabljate trde zlitine.
4. Možne obremenitve. S pomočjo tovora, ki je vključeno v kompletu, se popravi dejanska deformacijska sila za preskusni vzorec. Najmanjše dovoljene vrednosti so: 153,2, 187,5, 250 N, največ - 9807, 14710, 29420 N (gost 23677-79).

S pomočjo formul, odvisno od premera izbrane kroglice in preskusnega materiala, je mogoče izračunati ustrezno dovoljeno silo za prebijanje.

Primer oznake:

400HB10 / 1500/20, pri čemer je 400HB trdota Brinell 10 - premer kroglice, 10 mm - 1500 - statična obremenitev, 1500 kg - 20 - čas vdolbinice, 20 s.

Za določitev natančnih številk je smiselno, da se isti vzorec prouči na več mestih, celotni rezultat pa se določi z iskanjem povprečne vrednosti iz pridobljenih.

Določanje trdote Brinell

Raziskovalni proces poteka v naslednjem zaporedju:

1. Preverjanje podrobnosti glede skladnosti z zahtevami (GOST 9012-59, gost 2789).
2. Preverite uporabnost naprave.
3. Izbira zahtevane krogle, določitev morebitnih naporov, namestitev tovora za njegovo oblikovanje, obdobje vdora.
4. Izvajanje preskuševalnika trdote in deformacije vzorca.
5. Merjenje premera vdolbine.
6. Empirični izračun.

HB = F / A,

kjer je F obremenitev, kgf ali H-A je površina tiska, mm².

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

kjer je D premer krogle, mm-h je globina tiska, mm.

Trdota kovin, izmerjena s to metodo, ima empirično povezavo z izračunom parametrov trdnosti. Metoda je natančna, zlasti za mehke zlitine. Bistveno je v sistemih za določanje vrednosti te mehanske lastnosti.

Značilnosti Rockwellove tehnike

Ta metoda merjenja je bila izumljena v 20-ih letih XX. Stoletja, bolj avtomatizirana kot prejšnja. Uporablja se za trše materiale. Njene glavne značilnosti (GOST 9013-59 - gost 23677-79):

1. Prisotnost primarne obremenitve 10 kgf.
2. Čas hranjenja: 10-60 s.
3. Mejne vrednosti možnih kazalcev: HRA: 20-88- HRB: 20-100- HRC: 20-70.
4. Številka je prikazana na številčnici merilnika trdote in se lahko izračuna tudi aritmetično.
5. Lestvice in indenterji. Obstaja 11 različnih lestvic, odvisno od vrste indentorja in največjega dopustnega statičnega bremena. Najpogostejši pri uporabi so A, B in C.

A: diamantna konusna konica, kota na vrhu 120˚, skupna dovoljena sila statičnega vpliva je 60 kgf, preiskovani so HRA-tanki izdelki, večinoma kotalni.

C: tudi diamantni stožec, zasnovan za maksimalno silo 150 kgf, HRC, primeren za trde in utrjene materiale.

B: 1,588 mm kroglica iz utrjenega jekla ali trde karbidne volframove zlitine, obremenitev - 100 kgf, HRB, se uporablja za vrednotenje trdote žarjenih izdelkov.

Za Rockwellove lestvice B, F, G. velja tudi krogla (1,588 mm). Prav tako so tehtnice E, H, K, za katere se uporablja kroglica s premerom 3,175 mm (GOST 9013-59).

Število vzorcev, narejenih s testerjem trdote Rockwell na enem mestu, je omejeno z velikostjo dela. Ponovljen preskus je dovoljen na razdalji 3-4 premera od prejšnjega deformacijskega mesta. Prav tako je urejena debelina testiranega izdelka. Ne sme biti manj kot 10-kratna globina penetracije konice.

Primer oznake:

50HRC - Trdota Rockwell, merjena s konico diamanta, znaša 50.

Rockwellov načrt raziskav

Merjenje trdote kovine je bolj poenostavljeno kot pri metodi Brinell.

1. Ocena dimenzij in značilnosti površine dela.
2. Preverite uporabnost naprave.
3. Določitev vrste vrha in dovoljene obremenitve.
4. Vzorec namestitve.
5. Izvajanje primarne sile na materialu, vrednost 10 kgf.
6. Izvajanje popolnega ustreznega prizadevanja.
7. Branje prejete številke na številčnici.

Prav tako je mogoče matematični izračun natančno določiti mehanski parameter.

Pri uporabi diamantnega stožca z obremenitvijo 60 ali 150 kgf:

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

pri preskušanju s kroglico pod silo 100 kgf:

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

kjer je h globina penetracije indenterja pri primarni sili 10 kg-H je globina penetracije indenter pri polni obremenitvi 0,002 je koeficient, ki uravnava premikanje konice, ko se število trdote spremeni za 1 enoto.

Metoda Rockwell je preprost, vendar ne dovolj natančen. Hkrati omogoča merjenje mehanskih lastnosti trdih kovin in zlitin.

Značilnosti Vickersjeve tehnike

Določanje trdote kovin v tej metodi je najbolj preprosto in natančno. Delo preskuševalnika trdote temelji na zamahu diamantne piramidalne konice v vzorec.

Glavne značilnosti:

1. Indenter: diamantna piramida z vrha kota 136 °.
2. Največja dovoljena obremenitev: za legirano lito železo in jeklo - 5-100 kg- za bakrove zlitine - 2,5-50 kg - za aluminij in zlitine na osnovi tega - 1-100 kgf.
3. Obdobje statične obremenitve: 10 do 15 s.
4. Preskusni materiali: jeklo in neželezne kovine s trdoto več kot 450-500 HB, vključno s proizvodi po kemijsko termični obdelavi.

Primer oznake:

700HV20 / 15,

kjer je 700HV število trdote Vickers-20 je obremenitev, 20 kg-15 je obdobje statične sile, 15 s.

Vickersjeva študijska sekvenca

Postopek je zelo poenostavljen.

1. Preverite vzorec in opremo. Posebna pozornost se posveča površini dela.
2. Izbira dopustnega napora.
3. Vgradnja preskusnega materiala.
4. Zagon testerja trdote v obratovanje.
5. Branje rezultata na številčnici.

Matematični izračun za to metodo je naslednji:

HV = 1,8544 * (F / d²),

kjer je F obremenitev, je kg-d povprečna vrednost diagonalnih dolžin tiska, mm.

Omogoča vam merjenje visoke trdote kovin, tankih in majhnih delov, hkrati pa zagotavlja visoko natančnost rezultata.

Načini prehoda med lestvicami

Določitev premera tiska s pomočjo posebne opreme lahko uporabite tabelo za določitev trdote. Tabela trdote kovin je preverjen asistent pri izračunu tega mehanskega parametra. Torej, če poznate vrednost Brinella, lahko enostavno določite ustrezno številko Vickers ali Rockwell.

Primer nekaterih vrednosti ujemanja:

Tabela trdote kovin je sestavljena na osnovi eksperimentalnih podatkov in ima visoko natančnost. Obstajajo tudi grafične odvisnosti trdote Brinell glede vsebnosti ogljika v zlitini železa in ogljika. Torej, v skladu s temi odvisnostmi, za jeklo z vsebnostjo ogljika v sestavi, ki je enaka 0,2%, je 130 HB.

Zahteve za vzorec

V skladu z zahtevami GOST morajo preskusni deli ustrezati naslednjim značilnostim:

1. Obdelovanec mora biti ravno, trdno leži na mizi testerja trdote, robovi pa morajo biti gladki ali skrbno obdelani.
2. Površina mora imeti minimalno hrapavost. Treba ga je mlet in očistiti, vključno z uporabo kemičnih spojin. Hkrati je med obdelovalnim procesom pomembno preprečiti nastanek hladnega dela in zvišanje temperature obdelane plasti.
3. Del mora ustrezati izbrani metodi za določanje trdote s parametričnimi lastnostmi.

Izpolnjevanje primarnih zahtev je predpogoj za natančnost meritev.

Trdota kovin je pomembna temeljna mehanska lastnost, ki določa nekatere preostale mehanske in tehnološke značilnosti, rezultate prejšnjih postopkov obdelave, vpliv časovnih faktorjev, možne pogoje delovanja. Izbira metode preiskovanja je odvisna od orientacijskih značilnosti vzorca, njegovih parametrov in kemične sestave.