Определение твердости материалов

Цель работы

Ознакомиться с методами испытания электроизоляционных материалов на твердость, определить и сравнить величины твердости различных материалов

Определение твердости металлов и сплавов по методу Бринелля, приобретение навыков определения твердости методом вдавливания в образец стального закаленного шарика.

Общие положения

Для определения твердости различных материалов (в том числе и электроизоляционных) существует несколько способов: вдавливания, царапанья и др.

Наиболее распространенным является способ вдавливания шарика (способ Бринелля). Он заключается в том, что в установленный на стальной плите образец вдавливается на специальном прессе стальной закаленный и полированный шарик диаметром D, равным 5 мм. Образец берут шириной не менее 15 мм, толщиной не менее 5мм. Поверхность его должна быть гладкой. Усилие вдавливания повышает до наибольшего значения P в течение 30 с. Наибольшее усилие выдерживают в течении 1 мин, затем его плавно уменьшают.

Твердость по Бринеллю HB, H/см², определяют делением вдавливающего усилия P (H) на площадь F(см²) сферического отпечатка (лунки) в образце.

 

Материалы и оборудование для выполнения работы

Твердость по Бринеллю определяют на специальном рычажном прессе.

                                         

       Испытываемый образец устанавливают на столике 2 и вводят его в соприкосновение со стальным шариком. Включив двигатель пресса, создают нужное давление (для электроизоляционных материалов оно равно 250 или 750 H). Нагрузку прикладывают плавно, повышая ее до требуемой величины.

    Доведя нагрузку до требуемой величины, выдерживают ее в течение 1 мин, а затем снимают и измеряют диаметр лунки. После этого рассчитывают твердость испытываемого материала. Для точного измерения диаметра лунки пользуются микроскопом. Если его нет, диаметр отпечатка можно измерить при помощи специальной лупы с мерной сеткой.

Порядок выполнения работы

1. Установить образец электроизоляционного материала на столик 2 пресса.

2. Ввести в соприкосновении образец и шарик.

3. Увеличить механическую нагрузку в течение 30 мин до заданной величины. Выдержать максимальную нагрузку, соответствующую твердости испытываемого материала, в течение 60 с, а затем плавно снять нагрузку.

4. Сняв нагрузку, измерить диаметр лунки d или ее глубину h и подсчитать твердость материала согласно формулам:

Для определения площади F измеряют диаметр лунки d или ее глубину h в миллиметрах и подчитывают площадь по формулам:

                  

 Результаты измерений и вычислении записать в таблицу.

Номер п/п	Наименование Испытываемого материала	D, мм	Измеряются			Вычисляются
			P, H	d, мм	h, мм	F, мм2	HB H/см2

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Основные положения по теме работы (кратко).

3. Описание отдельных стадий выполнения работы с указанием используемого оборудования с необходимыми пояснениями, цифровыми данными, зарисовками.

4. Анализ полученных результатов, выводы.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под твердостью?

2. Сравнить твердость стали, алюминия, свинца, гетинакса, картона и стеклопластика. Какай из этих материалов самый твердый?

3. В каких единицах измеряют твердость материалов?

4. По каким формулам можно подсчитать твердость материала и площади лунки?

Практическое занятие

Анализ превращений

 по диаграмме состояния ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ

Цель занятия

Ознакомление с методами практического использования диаграммы состояния железо – цементит для изучения структур сталей и чугунов при различных температурах нагрева и определение их применения.

Задания:                                  

Ответить на вопросы, используя учебник Ю.П. Солнцев, С.А. Вологжанина «Материаловедение», тема: «диаграмма состояния системы железо– углерод»

1. Какими способами можно получить сплавы___________________________

2. В чем разница между фазой и структурной составляющей сплава?

3. В сплавах возможно образование следующих фаз _____________________

4. К каким типам сплавов относятся структуры: феррит, аустенит, ледебурит, цементит, перлит?

Твердые растворы______________________________________________________________Химические соединения___________________________________________________________

Механические смеси_________________________________________________________________

5. С какой целью строят диаграммы состояния сплавов?

6. В каких координатах строят диаграмму состояния железо– цементит?

7. Нанесите основные линии диаграммы состояния Fe – Fe ₃ C.

8. Как влияют на механические свойства сплавов структуры: цементит, феррит, перлит, ледебурит? Данные занесите в таблицу:

Таблица «Зависимость механических свойств сплавов от их структуры»

Структура