16 Раздел 2:Определение твердости

ЦЕЛЬ

После завершения этого раздела вы сможете:

• Выполните тест Роквелла
• Выполните тест Бринелля

Помимо проверки нашей термической обработки в цехе, иногда необходимо проводить испытания на твердость и для производственных работ. Несмотря на то, что это плохое планирование, иногда в наш механический цех поступает заказ с неизвестным сплавом или, возможно, известен его состав, но нет твердости. Можно использовать напильник для грубой проверки обрабатываемости этого металла, но лучший способ выбрать тип фрезы, скорость и подачу — это измерение истинной твердости.

Бринелл: Проверка твердости путем считывания диаметра следа шарикового пенетратора.

Роквелл: Проверка твердости по глубине пенетратора.

Тест твердости по Роквеллу

Метод Роквелла широко применяется как для мягких, так и для твердых металлов. Эта система измеряет пластичность путем измерения глубины проникновения остроконечного зонда известной формы и размера в материал при приложении к нему точной силы. Благодаря ассортименту Rockwell это самый популярный тест в инструментальных и небольших производственных цехах, а также в учебных лабораториях.

Числа Роквелла:

В системе Роквелла существует несколько различных шкал. Мы будем использовать шкалу Rockwell C, правильно используемую для закаленной стали. Можно сказать, что шкала C начинается с 0 (отожженная сталь) и доходит до 68, что тверже, чем у инструмента из быстрорежущей стали, и близко к твердосплавному инструменту. Он обозначается более крупной буквой R с нижним индексом шкалы.

R_C

Двухэтапный тест Роквелла:

Шаг 1. Калибровка нагрузки

Испытуемый объект устанавливается на нижнюю наковальню таким образом, чтобы он был устойчивым и не двигался при нажатии сверху. Затем конусообразный алмазный пенетратор приводится в контакт, а затем вбивается в металл с заданным усилием 20 фунтов. Это приводит к тому, что коническая точка утопает в металле от 0,003 до 0,006 дюйма. Это начальная калибровочная нагрузка. В это время большой циферблатный индикатор поворачивается до нуля.

Шаг 2.

Испытательная нагрузка Затем, когда калибровочное давление на пенетраторе и индикатор установлены на ноль, добавляется вторая дополнительная испытательная нагрузка в 20 фунтов. По мере того, как алмаз погружается дальше, его добавленная глубина преобразуется в циферблат, но в обратной зависимости. Чем глубже проникает алмаз, тем мягче металл, поэтому на циферблате должна отображаться меньшая цифра. И наоборот, когда точка не может войти очень глубоко, металл становится твердым и фиксируется выше на циферблате.

Метод Роквелла

Метод Роквелла измеряет постоянную глубину отпечатка, создаваемого силой/нагрузкой на индентор.

1. Подготовьте образец.

2. Поместите тестовый образец на наковальню.

3. К образцу прикладывается предварительное испытательное усилие (обычно называемое предварительной или незначительной нагрузкой) с помощью алмазного индентора.

4. Эта нагрузка представляет собой нулевое или исходное положение, которое пробивает поверхность, чтобы уменьшить влияние чистоты поверхности. После предварительной нагрузки применяется дополнительная нагрузка, называемая основной нагрузкой, для достижения общей требуемой тестовой нагрузки.

5. Это усилие удерживается в течение заданного времени (время удержания:10–15 секунд), чтобы обеспечить упругое восстановление.

6. Затем эта основная нагрузка снимается, и конечное положение измеряется относительно положения, полученного из предварительной нагрузки, отклонения глубины вдавливания между значением предварительной нагрузки и значением основной нагрузки. Это расстояние преобразуется в число твердости.

Тест твердости по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю очень похоже на систему Роквелла в том, что пенетратор вдавливается в образец, однако здесь измеренным калибром является диаметр вмятины, образовавшейся в результате проникновения твердого стального шарика известного размера в заготовку. поверхность. Шарики из закаленной инструментальной стали используются для испытания более мягких материалов, а шарики из твердого сплава используются для испытания более твердых металлов.

Из-за верхней твердости, ограничивающего фактора шарика Бринелля, этот тест правильно использовать в качестве теста мягких и металлов средней твердости.

Показатели шкалы Бринелля:

Шкала варьируется от 160 для отожженной стали до приблизительно 700 для очень твердой стали.

Тест на твердость по Бринеллю — это альтернативный способ определения твердости металлов и сплавов.

1. Подготовьте образец.
2. Поместите тестовый образец на наковальню.
3. Переместите индентор вниз в положение на поверхности детали.
4. Прикладывается небольшая нагрузка и устанавливается нулевое исходное положение.
5. Основная нагрузка применяется в течение определенного периода времени (от 10 до 15 секунд) после нуля.
6. Основная нагрузка снимается, а второстепенная остается.
7. Следуйте процессу определения твердости по Бринеллю образца алюминия.
   1. Вдавите индентор в образец с точно контролируемым испытательным усилием.
   2. Поддерживайте силу в течение определенного времени выдержки (обычно от 10 до 15 секунд).
   3. По истечении времени выдержки удалите индентор, оставив в образце круглую выемку.
   4. Размер отпечатка определяется оптически путем измерения двух диагоналей круглого отпечатка с помощью портативного микроскопа или микроскопа, встроенного в устройство приложения нагрузки.
   5. Число твердости по Бринеллю является функцией испытательного усилия, деленной на площадь криволинейной поверхности отпечатка. Отпечаток считается сферическим, радиус которого равен половине диаметра шарика. Среднее значение двух диагоналей используется в следующей формуле для расчета твердости по Бринеллю.

BHN=F2D(D-D2-d2)

Модульный тест:

1. Перечислите пять мер безопасности при термообработке.

2. Что важно знать в первую очередь при термообработке стали?

3. Каково время выдержки для металла толщиной от 1 до 2 дюймов?

4. Объясните, пожалуйста, время замачивания.

5. Что делать дальше после завершения замачивания?

6. Для закалки детали-образца ее необходимо поместить в печь при какой температуре?

7. Объясните, пожалуйста, аустенитизацию и закалку.

8. Что такое воздушное охлаждение?

9. Пожалуйста, объясните метод Роквелла.

10. Пожалуйста, объясните тест на твердость по Бринеллю.

Информация об авторстве главы

Эта глава была взята из следующих источников.

• Термическая обработка получено в результате термообработки простых углеродистых и низколегированных сталей Массачусетского технологического института, CC:BY-NC-SA 4.0.
• Уравнение определения твердости по Бринеллю получено из твердости по Бринеллю с помощью CORE-Materials Resource Finder, CC:BY.