Испытание материалов на твердость

Цель работы: ознакомиться с основными методами испытаний материалов на твердость, определить твердость стального образца методом Бринелля.

Твердость – свойство материала сопротивляться упругим и пластическим деформациям при воздействии другого, более твердого и не получающего остаточной деформации тела (индентора) в поверхностном слое материала.
Наибольшее распространение получило измерение твердости методами статистического вдавливания. При испытании в поверхность образца некоторое время с определенной силой вдавливается стандартное тело, которое называется индентором. В результате поверхностные слои материала пластически деформируются, на поверхности образца образуется отпечаток.
Различают три основных метода определения твердости статическим вдавливанием индентора: методы Бринелля, Роквелла, Виккерса.
При стандартном испытании твердости по Бринеллю в качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром D. Стандартом предусмотрено три размера индентора: 2,5 мм, 5,0 мм и 10,0 мм.
Индентор вдавливается в испытываемый образец под действием силы F. Её величина зависит от размера индентора и химического состава материала.
Рекомендуемое время выдержки ? образца под нагрузкой составляет для сталей – 10 с.
В результате испытания в поверхностном слое образца образуется отпечаток сферической формы. С помощью специального устройства – лупы Бринелля, прилагаемого к прибору, определяют диаметр отпечатка d. Диаметр отпечатка d получают тем меньше, чем выше сопротивление материала образца деформации, т.е. чем выше его твердость.
Число твердости по Бринеллю обозначается латинскими буквами HB и может быть рассчитано по формуле или определено по специальной таблице в зависимости от условий испытаний.
Проведены испытания на твердость стального образца (сталь 20).
Диаметр шарика D=10 мм, усилие F=30000 Н, время выдержки ?=10 c.
Диаметр отпечатка d=5,5 мм.
Твердость образца по Бринеллю – HB 116.
Примеры обозначения твердости:
– по Бринеллю HB 250;
– по Роквеллу HRA 70, HRB 50, HRC 45;
– по Виккерсу HRV 500.

Задание по лабораторной работе:
1) Расшифруйте марку стали – сталь 20;
2) Опишите метод определения твердости по Роквеллу;
3) Опишите метод определения твердости по Виккерсу;
4) Вывод по работе.