Твердость

 

 

,                           (2)

где h0 – глубина внедрения наконечника в образец под действием предварительной нагрузки Р0; h – глубина внедрения наконечника в образец под действием общей нагрузки Р, измеренная после снятия основной нагрузки Р1, с оставлением предварительной нагрузки Р0.

 Таким образом, запись HRC 65 означает, что материал имеет твёрдость 65 единиц по Роквеллу по шкале С – при использовании алмазного конуса под общей нагрузкой 1470 Н.

Преимущества измерения твёрдости по методу Роквелла по сравнению с измерением твёрдости по методу Бринелля состоят в следующем:

· При использовании алмазного наконечника нет ограничений по твёрдости измеряемых образцов;

· Можно измерять твёрдость поверхностных слоёв толщиной 0,3 – 0,5 мм или тонких пластин;

· На поверхности образца остаётся значительно меньший отпечаток (рисунок 9);

· Процесс измерения по методу Роквелла требует меньше времени, так как результат измерения определяется по шкале прибора.

½___________10 мм___________½

Рис. 9. Отпечатки алмазного конуса при измерении твердости по методу Роквелла.

Твёрдомеры Роквелла, как и твёрдомеры Бринелля поверяются с помощью образцовых мер твёрдости.

1.1.3.Измерение твердости по методу Виккерса.

При измерении твёрдости по методу Виккерса в образец вдавливается четырёхгранная алмазная пирамида с углом при вершине a = 136о, как показано на рисунке 10.

Величина твёрдости определяется путём деления нагрузки на площадь боковой поверхности получаемого пирамидального отпечатка и может быть определена по формуле 3:

                   (3)

где Р – нагрузка, Н; a - угол между противоположными гранями пирамиды при вершине, равной 136°; d – среднее арифметическое обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, м.

При измерении твёрдости этим методом используются следующие нагрузки: 49; 98; 196; 294; 490; 980; 1176 Н. Выдержка под нагрузкой составляет: для чёрных металлов – 10 ÷ 15 с, для цветных – 30 ± 2 с. Расстояние между центром отпечатка и краем образца или краем соседнего отпечатка должна быть не менее чем 2,5 длины диагонали отпечатка.

Рис. 10. Схема измерения твердости по методу Виккерса.

Приборы для измерения твёрдости по методу Виккерса также поверяются с помощью образцовых мер твёрдости. Метод измерения твёрдости по Виккерсу позволяет определять твёрдости образцов толщиной до 0,3 – 0,5 мм или поверхностных слоёв толщиной до 0,03 – 0,05 мм. Определение твёрдости по методу Виккерса требует тщательной шлифовки или полировки поверхности, но благодаря тому, что для каждого материала можно подобрать оптимальную нагрузку вдавливания, он является наиболее точным методом измерения твёрдости, хотя является и наиболее трудоёмким.

1.1.4 Определение микротвёрдости.

Для изучения свойств сплавов и влияния на них фазовых превращений необходимо знать не только макротвёрдость – усреднённую твёрдость фаз и структур, присутствующих в сплаве, но и твёрдость отдельных фазовых и  структурных составляющих – микротвёрдость. Микротвёрдость определяется вдавливанием алмазных наконечников в виде пирамид. Чаще всего используется четырёхгранная пирамида с квадратным сечением и с углом при вершине 136о (такая же пирамида используется при измерении твёрдости по методу Виккерса). Микротвёрдость рассчитывается по формуле 4:

                               (4)

где Р – нагрузка (Н); d – диагональ отпечатка (м).

Микротвёрдость измеряется на приборе ПМТ-3. Он снабжён микроскопом с двумя объективами для просмотра микрошлифа при увеличении в 478 и 135 раз. Увеличение окуляра – 15 раз.

1.1.5 Нанотвёрдость

Среди наиболее часто используемых видов механических испытаний микротвердость, а в последнее время и нанотвердость остаются практически единственно возможными характеристиками оценки механических свойств материала в микро- и нанообъеме. Измерение нанотвердости (наноиндентирование) состоит в автоматическом приложении к индентору малых усилий (порядка микроньютона) и непрерывной регистрации зависимости силы сопротивления Р от глубины погружения h (порядка нанометра, т.е. близкое к атомному). В качестве индентора может применяться трехгранная алмазная пирамида Берковича (трехгранная алмазная пирамида с углом при вершине 65,3о и радиусом закругления менее 100 нм), четырехгранная пирамида Виккерса, алмазный конус, а также индентор сферической формы.

Обработка P-h диаграмм, полученных при наноиндентировании, дает возможность определять сопротивление упругопластическому локальному деформированию в наноконтакте. Отношение приложенной нагрузки Р к площади контакта S характеризует нанотвердость H=P/S при упругопластическом контакте.

2. Методом наноиндентирования можно измерять не только твердость, но величину и распределение внутренних напряжений, толщину, определять модули упругости. Метод также может применяться в системах записи информации. 
   Экспериментальная часть.

 

Выводы.

 

Список литературы.

1. ГОСТ 9012 – 59 «МЕТАЛЛЫ. Методы испытаний. Измерение твёрдости по Бринелю».

2. ГОСТ 9013 – 59 «МЕТАЛЛЫ. Методы испытаний. Измерение твёрдости по Роквеллу».

3. ГОСТ 2999 – 75 «МЕТАЛЛЫ. Методы испытаний. Измерение твёрдости по Виккерсу».

4. ГОСТ 9450 – 76 «Испытание  материалов на микротвёрдость».

5. Гринёва С.И. Методы исследования  и испытания материалов. Методические указания к лабораторным работам. ЛТИ им. Ленсовета. Ленинград. 1987 г.

6. ЛахтинЮ.М. Материаловедение. Альянс. 2009, 528 с.