- •4 Завдання і порядок виконання роботи
- •5 Контрольні запитання
- •Робота №2 Макроскопічний метод дослідження металів і сплавів
- •1 Мета роботи
- •3 Методичні вказівки до самостійної роботи
- •Робота №3 Мікроскопічний метод дослідження металів і сплавів
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •Визначення твердості металів
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •5 Контрольні запитання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •Приклад виконання роботи
- •Аналіз діаграми
- •Побудова кривої охолодження
- •Визначення кількості твердої і рідкої фази в двофазній області для сплаву і-і при температурі t1
- •5 Контрольні запитання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •4 Завдання і порядок виконання роботи
- •Приклад виконання роботи
- •5 Контрольні запитання
- •Фази в сталях
- •Структурні складові в сталях
- •Деякі дефекти мікроструктури сталі
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •5 Контрольні запитання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •5 Контрольні запитання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •5 Контрольні питання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •5 Контрольні запитання
- •4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
- •Додатки
4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту
4.1 Користуючись шліфувально-полірувальним набором приготовити мікрошліф.
4.2 Проглянути під металомікроскопом непротравлений шліф.
4.3 Протравити мікрошліф (виявити мікроструктуру).
4.4 Проглянути мікроструктуру під металомікроскопом і зарисувати її в зошит.
4.5 Зарисувати оптичну схему металомікроскопа.
4.6 Визначити збільшення при якому велось вивчення шліфа під мікроскопом
4.7 Відповісти на контрольні запитання.
5 Контрольні запитання
5.1 Принцип роботи металомікроскопа МИМ-7.
5.2 Які задачі вирішуються з допомогою металомікроскопа?
5.3 В чому полягає суть виявлення мікроструктури металу чи сплаву при застосуванні МИМ-7?
Робота №4
Визначення твердості металів
1 Мета роботи
1.1 Ознайомитись з основними методами і приладами для визначення твердості металів і сплавів.
1.2 Засвоїти методику роботи з приладами Брінеля, Роквелла та Віккерса.
2 Технічні засоби навчання
1.3 Твердоміри ТШ, ТК, ТП.
1.4 Відліковий мікроскоп.
1.5 Таблиця твердості.
1.6 Комплект стандартних зразків.
3 Методичні вказівки до самостійної роботи
Ознайомитись з матеріалом розділу "Пластична деформація і механічні властивості" за будь-яким підручником з матеріалознавства. Звернути увагу на те, що в усіх методах принцип вимірювання твердості один і той же. Це є взаємодія між собою двох матеріалів, в результаті якої деформується поверхня досліджуваного матеріалу і за величиною деформації оцінюють твердість цього матеріалу.
Конкретно - твердість матеріалів визначають шляхом втискування в нього спеціального твердого наконечника (індентора) у вигляді алмазного чи твердосплавного конуса або загартованої кульки чи алмазної пірамідки при певному навантаженні. Після розвантаження індентора на матеріалі залишається відбиток за яким і визначають його твердість.
Для визначення твердості різних матеріалів користуються стандартними методиками із застосуванням спеціальних приладів.
Визначення твердості за методом Брінеля. В основу цього методу покладений принцип втискування загартованої кульки діаметром 2,5; 5,0: 10 мм при навантаженні 250, 500,1000 і 3000 кГс. Цілком зрозуміло, що таким методом можна замірювати твердість матеріалів за значенням нижчу твердості загартованої кульки, бо інакше буде деформуватися не поверхня матеріалу, а сама кулька. Практично це твердість до 450 кГс/мм2. Після зняття навантаження на поверхні матеріалу залишається сферичний відбиток (рисунок 1а), величина якого залежить від твердості матеріалу: чим твердіший матеріал, тим менший діаметр відбитка.
Навантаження під яким втискується кулька визначається за формулою P=k∙D2,
k- коефіцієнт вибраний на основі математичної теорії моделювання і має значення 30, 10, 2,5. Вибирають в залежності від роду матеріалу, його твердості. Чим більша твердість матеріалу, тим більший коефіцієнт. Для чорних металів та їх сплавів - 30, для міді і її сплавів -10, для алюмінію та його сплавів - 2.5.
D - діаметр кульки в мм.
Знаючи діаметр відбитка, діаметр кульки та величину навантаження, твердість визначають за формулою:
,
де Д – діаметр кульки в мм;
d - діаметр відбитка в мм;
Р – навантаження в кГс.
Твердість за Брінелем (НВ) визначають в кГс/мм2 або в МПа.
Для того, щоб кожний раз не робити обчислень твердості, користуються складеною для цього таблицею значень твердості в залежності від навантаження P і діаметра відбитка D. Діаметр кульки, навантаження і час випробування підбирають в залежності від природи матеріалу, товщини зразка чи деталі. Діаметр відбитка визначають відліковим мікроскопом ОМ-1.
Таблиця 4.1 – Таблиця для вибору параметрів випробування при визначенні твердості за методом Брінеля
Матеріал |
Твердість НВ, кГс/мм2 |
Товщина зразка, мм |
Діаметр кульки, мм |
Наванта– ження, кГс |
Тривалість навантаже-ння, с |
Чорні метали |
140-450 |
Більше 6 6 – 3 Менше 3 |
10.0 5.0 2.5 |
3000 750 187.5 |
10 |
Менше 140 |
Більше 6 6 – 3 Менше 3 |
10.0 5.0 2.5 |
1000 250 62.5 |
10 |
|
Кольорові метали |
35-130 |
Більше 6 6 – 3 Менше 3 |
10.0 5.0 2.5 |
1000 250 62,5 |
30 |
8-35 |
Більше 6 6 – 3 Менше 3 |
10.0 5.0 2.5 |
250 62,5 15,6 |
60 |
Вимірювання твердості за Роквеллом. За цим методом твердість вимірюється втискуванням в матеріал алмазного конуса з кутом при вершині 120° (при вимірюванні твердості загартованих сталей і надтвердих матеріалів) або загартованої стальної кульки діаметром 1,58 мм (при вимірюванні твердості відпалених сталей та кольорових металів). Твердість за Роквеллом визначається за глибиною відбитка. За одиницю твердості в цій методиці взята умовна одиниця, яка відповідає осьовому переміщенню наконечника на 0,002 мм (на циферблаті індикатора відповідає одній поділці). При вимірюванні алмазним конусом навантаження на індентор виставляють 150 кГс і відлік твердості проводиться за чорною шкалою (шкала С). При вимірюванні кулькою навантаження на індентор виставляють 100 кГс і відлік ведуть за червоною шкалою (шкала В). Відповідно одиниці твердості позначають HRC і HRB. Оскільки число твердості за Роквелом є безрозмірним, то для порівняння з числами твердості за іншими методами користуються перевідними таблицями одних одиниць в інші.
а) б) в)
а – за методом Брінеля; б – за методом Роквелла;
в – за методом Віккерса
Рисунок 4.1 – Схема визначення твердості
Вимірювання твердості за Віккерсом, Цей метод вимірювання твердості застосовують для виробів, які пройшли поверхневе зміцнення (хіміко-термічну обробку, поверхневе гартування, наплавлення і т.п.) і в яких потрібно визначити твердість поверхневого досить тонкого шару. З цією метою в поверхневий шар втискується алмазна пірамідка (з кутом між її протилежними гранями 136°) під навантаженням 5,10,20... 100 кГс. Тривалість витримки під навантаженням складає 10-15 секунд. Після розвантаження визначають величину діагоналі відбитка, а за таблицею - твердість. Таблиця складена за обчисленнями за формулою:
,
де Р - навантаження на пірамідку в кГс;
α - кут між протилежними гранями пірамідки, який дорівнює 136°;
d - середнє арифметичне довжин обох діагоналей в мм.