Метод измерения микротвердости

Для изучения свойств и превращений в сплавах необходимо не только знать усредненную твердость, представляющую собой суммарное влияние присутствующих в сплаве фаз и структурных составляющих, но и определять твердость отдельных фаз и структур сплава. Микротвердость определяют вдавливанием алмазной пирамиды. Прибор, предназначенный для измерения микротвердости ПМТ-3 имеет штатив 1 вертикального микроскопа с тубусом, перемещающимся вверх и вниз с помощью макрометрического винта 2 и микрометрического винта 3. На верхний конец тубуса насажен окулярный микрометр 4, а в нижнем конце закреплены шток 5 с алмазной пирамидой, опакиллюминатор 6 и объективы 7. В опакиллюминаторе имеется лампочка напряжением 6В, питаемая от сети через трансформатор.

Прибор снабжен двумя объективами для просмотра микрошлифа при увеличениях в 478 и 135 раз. Окуляр увеличивает в 15 раз. Окулярный микрометр имеет неподвижную сетку, остаточный микрометрический барабанчик и каретку с подвижной сеткой.

Алмазная пирамида имеет угол между гранями при вершине 136°, т.е. такой же, как и в пирамиде для измерения по Виккерсу (что облегчает пересчет на числа Виккерса). Нагрузка для вдавливания пирамиды создается грузами 12, устанавливаемыми на шток 5. В приборе применяют грузы от 1 до 200г в зависимости от особенностей изучаемой структуры и задач исследования.

Поверхность исследуемого образца шлифуют и полируют, а при необходимости подвергают травлению.

Подготовленный образец (микрошлиф) устанавливают на столике 8 и рассматривают в окуляр. С помощью винтов столик перемещается в двух направлениях, что позволяет перемещать микрошлиф и выбрать на нем участок, в котором необходимо измерить твердость. Этот участок необходимо разместить в центре поля зрения микроскопа – точно в вершине угла неподвижной сетки. Затем устанавливают грузы, поворачивают с помощью ручки столик на 9 на 180° (от одного упора до другого) для подведения выбранного участка под алмазную пирамиду. После этого медленным поворотом ручки 13

Рисунок 5

Схема прибора ПМТ-3 для измерения микротвердости:

1–микроскоп; 2–макрометрический винт; 3–микрометрический винт; 4–окулярный микрометр; 5–шток с алмазной пирамидой; 6–опакиллюминатор; 7–объектив; 8–стол для установки микрошлифа; 9–ручка стола; 10–винт стола; 11–регулировочные винты; 12–грузы; 13–ручка нагружения

приблизительно на 180° опускают шток с алмазной пирамидой так, чтобы алмаз коснулся образца. В этом положении выдерживают образец под нагрузкой 5–10с. после чего, поворачивают ручку 13 в обратное положение. Затем поворачивают столик 8 на 180° и возвращают образец в исходное положение под объектив микроскопа для измерения диагонали отпечатка. Затем вращением винтов 11 подводят отпечаток к угольнику неподвижной сетки таким образом, чтобы вершина угольника совпадала с левым углом отпечатка. После этого вращением микрометрического барабана окуляра подводят вершину угольника подвижной сетки к противоположному углу отпечатка. При таком положении сеток деления микрометрического барабанчика указывают длину диагонали отпечатка. Поворачивая окуляр на 90°, определяют также длину второй диагонали и вычисляют среднюю длину. Указанные измерения полученного отпечатка проводят не менее 2–3 раз.

Задание

1. Ознакомится с устройством и работой приборов для измерения твердости.

2. Произвести измерения твердости образцов из различных материалов.

3. Полученные результаты занести в протоколы испытаний.

4. Перевести значения твердости по Роквеллу в значения твердости по Бринеллю.

5. Сравнить расчетные данные чисел твердости по Бринеллю с табличными данными.

6. По полученным значениям твердости определить предел прочности.

7. Составить отчет о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Какова размерность единиц по Роквеллу?

2. Назовите оптимальный диапазон измерения твердости на твердомере Бринелля.

3. Каковы требования к образцу для измерения твердости?

4. Расскажите о порядке измерения твердости по методу Бринелля (Роквелла).

5. Какую шкалу следует использовать при измерении твердости закаленного инструмента?

6. Почему нельзя измерять на прессе Бринелля твердость закаленной стали?

7. Как измерить твердость алюминиевого сплава при толщине образца более 10 мм?

8. Как измерить твердость стальной пластинки толщиной 0,8 мм?

9. С помощью какого прибора производится измерение твердости упрочненных поверхностных слоев глубиной 0,3–0,5 мм?

10. Какие шкалы твердости имеются на приборе Роквелла?

11. Определите предел прочности стали, если ее твердость HRC25.

12. Определите прочность стали, если ее твердость HRB95.

13. Определите предел прочности стали при НВ262.

14. Твердость инструмента HRA86, определите его твердость по шкале HRC.

15. Твердость материала составляет НВ269, переведите данное значение в числа твердости по шкале Роквелла.

Приложение

Протокол 1.1