Duritatea metalelor. Tabel de duritate a metalelor

Pentru a se asigura că piesele și mecanismele sunt lungi și fiabile, materialele din care sunt fabricate trebuie să îndeplinească condițiile de lucru necesare. De aceea este important să controlați valorile admisibile ale indicatorilor lor mecanici principali. Proprietățile mecanice includ duritatea, rezistența, rezistența la impact,

Conceptul de

Duritatea metalelor și aliajelor, - o proprietate de material de a crea o rezistență la penetrare in straturile sale superficiale ale unui organism care nu este deformat și nici distrusă în timpul sarcinii concomitente (indentare). Determinați cu scopul:

• obținerea de informații privind caracteristicile de proiectare permise și despre posibilitățile de funcționare;
• analiza statului în acțiunea timpului;
• controlul rezultatelor tratamentului de temperatură.

Rezistența și stabilitatea suprafeței la îmbătrânire depind parțial de acest indice. Investigați atât materia primă, cât și piesele finite.

Opțiuni de studiu

Un indicator este o cantitate numită numărul de duritate. Sunt diferite metode de măsurare duritatea metalelor. Cele mai exacte studii constau în utilizarea diferitelor tipuri de calcul, indentoare și testerele de duritate corespunzătoare:

1. Brinell: esența aparatului este extinderea cu bilă a metalului sau a aliajului studiat, calculul diametrului de imprimare și calculul matematic al parametrului mecanic.
2. Rockwell: se folosește un vârf de conuri cu bile sau cu diamante. Valoarea este afișată pe scală sau determinată prin calcul.
3. Vickers: măsurarea cea mai precisă a durității unui metal folosind un vârf piramidal diamantat.

Pentru a determina corespondențele parametrice dintre indicatorii diferitelor metode de măsurare pentru același material, există formule și tabele speciale.

Factorii care determină opțiunea de măsurare

În condițiile de laborator, în prezența sortimentului necesar de echipamente, alegerea metodei de investigare se efectuează în funcție de anumite caracteristici ale piesei de lucru.

1. Valoarea aproximativă a parametrului mecanic. pentru oțeluri structurale și materiale cu duritate scăzută până la 450-650 HB Brinellya- metoda utilizată pentru scule, oțeluri aliate și alte aliaje - Rokvella- pentru tverdosplavov - Vickers.
2. Dimensiunile probei de testare. Sunt examinate detalii deosebit de mici și fine folosind un tester de duritate Vickers.
3. Grosimea metalului în locul măsurării, în special, a unui strat cimentat sau nitratat.

Toate cerințele și conformitățile sunt documentate de către GOST.

Caracteristicile metodei Brinell

Testarea durității metalelor și aliajelor utilizând un tester de duritate Brinell se realizează cu următoarele caracteristici:

1. Indenter este o minge de oțel aliat sau din aliaj de carbură-tungsten cu un diametru de 1, 2, 2,5, 5 sau 10 mm (GOST 3722-81).
2. Durata inciziilor statice: 10-15 secunde pentru fontă și oțel, 30 pentru aliaje neferoase, 60 de secunde posibil, iar în unele cazuri 120 și 180 secunde.
3. Valoarea limită a parametrului mecanic: 450 HB măsurată cu o bilă de oțel-650 NW atunci când se utilizează un aliaj dur.
4. Posibile sarcini. Cu ajutorul încărcăturilor incluse în set, forța de deformare efectivă pentru proba de încercare este corectată. Valorile minime admise sunt: ​​153,2, 187,5, 250 N, maxim - 9807, 14710, 29420 N (invitatia 23677-79).

Cu ajutorul formulelor, în funcție de diametrul mingii selectate și de materialul testat, este posibil să se calculeze forța adecvată perforabilă admisibilă.

Exemplu de desemnare:

400HB10 / 1500/20, unde 400HB este duritatea Brinell de 10 - diametrul mingii, 10 mm - 1500 - sarcina statica, 1500 kg - 20 - perioada de indentare, 20 s.

Pentru a stabili cifrele exacte, este rațional să studiem același eșantion în mai multe locuri, iar rezultatul global este determinat de găsirea valorii medii a celor obținute.

Determinarea durității Brinell

Procesul de cercetare se desfășoară în următoarea ordine:

1. Verificarea detaliilor pentru respectarea cerințelor (GOST 9012-59, invitația 2789).
2. Verificați funcționalitatea dispozitivului.
3. Selectarea mingii necesare, determinarea efortului posibil, instalarea încărcăturii pentru formarea acesteia, perioada de indentare.
4. Funcționarea testerului de duritate și deformarea probei.
5. Măsurarea diametrului găurii.
6. Un calcul empiric.

HB = F / A,

unde F este sarcina, kgf sau H-A este zona de imprimare, mm².

HB = (0,102 * F) / (pi- * D * h),

unde D este diametrul mingii, mm-h este adâncimea imprimării, mm.

Duritatea metalelor măsurată prin această metodă are o relație empirică cu calculul parametrilor de rezistență. Metoda este exactă, în special pentru aliajele moi. Este fundamental în sistemele de determinare a valorii acestei proprietăți mecanice.

Caracteristicile tehnicii Rockwell

Această metodă de măsurare a fost inventată în anii 20 ai secolului XX, mai automatizată decât cea anterioară. Folosit pentru materiale dure. Caracteristicile sale principale (GOST 9013-59 - oaspete 23677-79):

1. Prezența unei sarcini primare de 10 kgf.
2. Perioada de exploatare: 10-60 s.
3. Valori limită ale indicatorilor posibili: HRA: 20-88- HRB: 20-100- HRC: 20-70.
4. Numărul este vizualizat pe cadranul contorului de duritate și poate fi de asemenea calculat aritmetic.
5. Cântare și indenteri. Există 11 scale diferite, în funcție de tipul de indentor și de sarcina statică maximă admisă. Cele mai frecvente în uz sunt A, B și C.

A: vârful conului diamantat, unghiul la vârful de 120˚, forța totală admisibilă de influență statică este de 60 kgf, sunt investigate produsele subțiri HRA-, cel mai adesea rulant.

C: de asemenea, un con de diamant conceput pentru o forță maximă de 150 kgf, HRC, potrivit pentru materiale dure și întărite.

B: bilele de 1.588 mm din oțel călit sau aliaj tare din carbură-tungsten, încărcare - 100 kgf, HRB, sunt utilizate pentru a evalua duritatea produselor recoace.

Un vârf în formă de bilă (1.588 mm) este aplicabil pentru scări Rockwell, B, G. De asemenea, există scări E, H, K, pentru care se folosește o bilă cu un diametru de 3.175 mm (GOST 9013-59).

Numărul de probe fabricate cu un tester de duritate Rockwell într-o zonă este limitat de dimensiunea piesei. Este permisă o încercare repetată la o distanță de 3-4 diametre față de locul anterior de deformare. Grosimea produsului testat este, de asemenea, reglată. Ar trebui să fie de cel puțin 10 ori adâncimea de penetrare a vârfului.

Exemplu de desemnare:

50HRC - duritatea Rockwell, măsurată cu un vârf de diamant, numărul său este de 50.

Planul de cercetare Rockwell

Măsurarea durității metalului este mai simplă decât pentru metoda Brinell.

1. Estimarea dimensiunilor și caracteristicilor suprafeței unei părți.
2. Verificați funcționalitatea dispozitivului.
3. Determinarea tipului vârfului și a sarcinii admise.
4. Proba de instalare.
5. Implementarea forței primare asupra materialului, valoarea de 10 kgf.
6. Implementarea efortului deplin.
7. Citirea numărului primit de pe cadranul de apelare.

De asemenea, este posibil un calcul matematic pentru a determina cu acuratețe parametrul mecanic.

Când utilizați un con de diamant cu o sarcină de 60 sau 150 kgf:

HR = 100 - ((H-h) / 0,002;

atunci când se testează cu o bilă sub forța de 100 kgf:

HR = 130 - ((H-h) / 0,002,

unde h este adâncimea de penetrare a indenterului la o forță primară de 10 kg-H este adâncimea de penetrare a indenterului la sarcină maximă este 0,002 este coeficientul care reglează deplasarea vârfului când numărul de duritate este schimbat cu 1 unitate.

Metoda Rockwell este simplu, dar nu suficient de precis. În același timp, permite măsurarea proprietăților mecanice pentru metale dure și aliaje.

Caracteristicile tehnicii Vickers

Determinarea durității metalelor în această metodă este foarte simplă și precisă. Lucrarea de testare a durității se bazează pe indentarea unui vârf piramidal diamant în eșantion.

Caracteristici principale:

1. Indenter: o piramidă cu diamant cu un unghi de vârf de 136 °.
2. Sarcina maximă admisă: pentru fontă aliată și oțel - 5-100 kg - pentru aliaje de cupru - 2,5-50 kg- pentru aluminiu și aliaje pe baza acestuia - 1-100 kgf.
3. Perioadă statică de menținere a încărcăturii: 10 până la 15 s.
4. Materiale de testare: oțel și metale neferoase cu o duritate mai mare de 450-500 HB, inclusiv produse după tratament chimic-termic.

Exemplu de desemnare:

700HV20 / 15,

unde 700HV este numărul de duritate Vickers - 20 este sarcina, 20 kg-15 este perioada de forță statică, 15 s.

Vickers Study Sequence

Procedura este extrem de simplificată.

1. Verificați proba și echipamentul. O atenție deosebită este acordată suprafeței piesei.
2. Alegerea efortului permis.
3. Instalarea materialului de testare.
4. Lansarea unui tester de duritate în funcțiune.
5. Citirea rezultatului pe cadran.

Calculul matematic pentru această metodă este după cum urmează:

HV = 1,8544 * (F / d²)

unde F este sarcina, kg-d este valoarea medie a lungimilor diagonale ale imprimării, mm.

Vă permite să măsurați duritatea ridicată a metalelor, pieselor subțiri și mici, oferind în același timp o precizie ridicată a rezultatelor.

Modalități de comutare între scale

Determinarea diametrului imprimării cu ajutorul echipamentului special, puteți utiliza tabelele pentru a determina duritatea. Masa de duritate a metalelor este un asistent verificat în calculul acestui parametru mecanic. Deci, dacă cunoașteți valoarea lui Brinell, puteți determina cu ușurință numărul corespunzător de Vickers sau Rockwell.

Un exemplu de valori de potrivire:

Tabela de duritate a metalelor este compilată pe baza datelor experimentale și are o precizie ridicată. Există, de asemenea, dependențe grafice ale durității Brinell cu privire la conținutul de carbon al aliajului de fier-carbon. Astfel, în conformitate cu astfel de dependențe, pentru oțel cu o cantitate de carbon în compoziție egală cu 0,2%, este de 130 HB.

Cerințe pentru eșantion

În conformitate cu cerințele GOST, piesele de testare trebuie să îndeplinească următoarele caracteristici:

1. Recoltarea ar trebui să fie netedă, fermă pe duritatea masa, marginile sale ar trebui să fie netede și prelucrate cu grijă.
2. Suprafața trebuie să aibă o duritate minimă. Ar trebui să fie măcinat și curățat, inclusiv prin utilizarea de compuși chimici. În același timp, în timpul procesului de prelucrare, este important să se prevină formarea durificării și îmbunătățirea temperaturii stratului prelucrat.
3. Partea trebuie să corespundă metodei alese pentru determinarea durității prin proprietăți parametrice.

Îndeplinirea cerințelor primare este o condiție prealabilă pentru acuratețea măsurătorilor.

Duritatea metalelor este o proprietate mecanică fundamentală importantă care determină unele dintre caracteristicile mecanice și tehnologice rămase, rezultatele proceselor anterioare de procesare, influența factorilor de timp, condițiile de funcționare posibile. Alegerea metodei de investigare depinde de caracteristicile de orientare ale eșantionului, de parametrii și de compoziția sa chimică.