Материаловедение

      Под твердостью материала понимают его  способность сопротивляться пластической или упругой деформации при внедрении  в него более твердого тела (индентора).

      Этот  вид механических испытаний не связан с разрушением металла и, кроме  того, в большинстве случаев не требует приготовления специальных образцов.

      Все методы измерения твердости можно  разделить на две группы в зависимости  от вида движения индентора: статические  методы и динамические. Наибольшее распространение получили статические  методы определения твердости.

      Статическим методом измерения твердости  называется такой, при котором индентор медленно и непрерывно вдавливается в испытуемый металл с определенным усилием. К статическим методам  относят следующие: измерение твердости  по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу (рис. 1).

      

Рис.3. Схема определения твердости: 
а) по Бринеллю; б) по Роквеллу; в) по Виккерсу

      При динамическом испытании контролируется величина отскока испытательного инструмента от поверхности испытываемого образца. К динамическим методам относят следующие: твердость по Шору, по Польди.

      Сущность  метода заключается в том, что  шарик (стальной или из твердого сплава) определенного диаметра под действием усилия, приложенного перпендикулярно поверхности образца, в течение определенного времени вдавливается в испытуемый металл (рис. 3а). Величину твердости по Бринеллю определяют исходя из измерений диаметра отпечатка после снятия усилия.

      При измерении твердости по Бринеллю применяются шарики (стальные или  из твердого сплава) диаметром 1,0; 2,0; 2,5; 5,0; 10,0 мм.

      При твердости металлов менее 450 единиц для измерения твердости применяют  стальные шарики или шарики из твердого сплава. При твердости металлов более 450 единиц - шарики из твердого сплава.

      Величину  твердости по Бринеллю рассчитывают как отношение усилия F, действующего на шарик, к площади поверхности  сферического отпечатка А:

           

      где НВ – твердость по Бринеллю при  применении стального шарика; 
(HBW твердость но Бринеллю при применении шарика из твердого сплава), МПа (кгс); 
F – усилие, действующее на шарик, Н (кгс); 
А – площадь поверхности сферического отпечатка, мм²; 
D – диаметр шарика, мм; 
d – диаметр отпечатка, мм.

      Одинаковые  результаты измерения твердости  при различных размерах шариков  получаются только в том случае, если отношения усилия к квадратам  диаметров шариков остаются постоянными. Исходя из этого, усилие на шарик необходимо подбирать по следующей формуле:

            

      Диаметр шарика D и соответствующее усилие F выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:

              

      Если  отпечаток на образце получается меньше или больше допустимого значения d, то нужно увеличить или уменьшить усилие F и произвести испытание снова.

      Коэффициент К имеет различное значение для  металлов разных групп по твердости. Численное, же значение его должно быть таким, чтобы обеспечивалось выполнение требования, предъявляемого к размеру отпечатка. 
Толщина образца должна не менее, чем в 8 раз превышать глубину отпечатка.

      Подготовка  образца, выбор условий испытания, получение отпечатка, измерение  отпечатка и определение числа  твердости производится в строгом  соответствии ГОСТ 9012-59 (в редакции 1990 г.). Необходимые для замера твердости значения выбираются из таблиц этого ГОСТа.

       
  
 
 

      4. Классификация сталей по химическому составу,

      назначению, качеству. 

      Сталь - сплав железа с углеродом (до 2 % С). По химическому составу сталь разделяют на: углеродистую и легированную. По качеству сталь разделяют на: сталь обыкновенного качества, качественную, повышенного качества и высококачественную.

      Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:

• А - поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
• Б - поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
• В - поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).

      Сталь углеродистую обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, 
Стбпс, Стбсп. Здесь буквы Ст обозначают "Сталь", цифры - условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы "кп", "пс", "сп" - степень раскисления ("кп" - кипящая, "пс" - полуспокойная, "сп" - спокойная).

      Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на: горячекатаную и кованую, калиброванную, круглую со специальной отделкой поверхности - серебрянку.

      По  требованиям к испытанию механических свойств сталь подразделяют на пять категорий:

     1 - Без испытания механических свойств на растяжение и ударную вязкость. Горячекатаная, кованая, калиброванная, серебрянка.

     2 - С испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок размером 25 мм (диаметр или сторона квадрата). Горячекатаная, кованая, калиброванная, серебрянка.

     3 - С испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм. Горячекатаная, кованая, калиброванная.

     4 - С испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически обработанных (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм. Горячекатаная, кованая, калиброванная.

     5 - С испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в термически обработанном состоянии (отожженной или высокоотпущенной). Калиброванная.

      Легированную  сталь по степени легирования разделяют: низколегированная (легирующих элементов до 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%), высоколегированная (от 10 до 50%).

      В зависимости от основных легирующих элементов различают сталь 14-и  групп.

      К высоколегированным относят:

• коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
• жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 50 гр. С, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии;
• жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Электротехническую тонколистовую сталь разделяют:

А. по структурному состоянию и виду прокатки на классы:

• горячекатаная изотропная;
• холоднокатаная изотропная;
• холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой;

Б. по содержанию кремния:

• 0 - до 0,4 %;
• 1 - св. 0,4 до 0,8 %;
• 2 - св. 0,8 до 1,8 %;
• 3 - св. 1,8 до 2,8 %;
• 4 - св. 2,8 до 3,8 %;
• 5 - св. 3,8 до 4,8 %;

химический  состав стали не нормируется;

В. по основной нормируемой характеристике на группы:

• 0 - удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (P1,7/50);
• 1 - удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (P1,5/50);
• 2 - удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P1,0/400);
• 6 - магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В 0, 4);
• 7 - магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (В10).

 
 

      Список  литературы

      www.krugosvet.ru

      www.wikipedia.ru

      www.mukhin.ru

http://www.edu-zone.net/show/33047.html http://www.4ertim.com/autohtml.php?filename=class_steel.htm

      http://ptu95.narod.ru/klassifikation.html