Metallien kovuus. Metallin kovuustaulukko

Sisällysluettelo:

Metallien kovuus. Metallin kovuustaulukko
Metallien kovuus. Metallin kovuustaulukko
Anonim

Jotta osat ja mekanismit toimisivat pitkään ja luotettavasti, materiaalien, josta ne on valmistettu, on täytettävä tarvittavat työolosuhteet. Siksi on tärkeää valvoa niiden tärkeimpien mekaanisten parametrien sallittuja arvoja. Mekaanisia ominaisuuksia ovat kovuus, lujuus, iskulujuus, sitkeys. Metallien kovuus on ensisijainen rakenteellinen ominaisuus.

Konsepti

Metallien ja metalliseosten kovuus on materiaalin ominaisuus luoda vastus, kun toinen kappale tunkeutuu sen pintakerroksiin, joka ei muotoile eikä romahda mukana tulevien kuormien vaikutuksesta (indenter). Määritelty tarkoituksella:

  • tietojen saaminen hyväksyttävistä suunnitteluominaisuuksista ja käyttömahdollisuuksista;
  • tilan analyysi ajan vaikutuksen alaisena;
  • lämpökäsittelyn tulosten seuranta.

Pinnan lujuus ja ikääntymisenkestävyys riippuvat osittain tästä indikaattorista. Tutki alkuperäisenämateriaali ja valmiit osat.

metallien ja metalliseosten kovuus
metallien ja metalliseosten kovuus

Tutkimusvaihtoehdot

Osoitin on arvo, jota kutsutaan kovuusluvuksi. Metallien kovuuden mittaamiseen on erilaisia menetelmiä. Tarkin tutkimus on käyttää erilaisia laskentatyyppejä, sisennyksiä ja sopivia kovuusmittauslaitteita:

  1. Brinell: laitteen ydin on pallon painaminen tutkittavaan metalliin tai metalliseokseen, jäljen halkaisijan laskeminen ja sitten mekaanisen parametrin laskeminen matemaattisesti.
  2. Rockwell: Käytetään palloa tai timanttikartiota. Arvo näytetään asteikolla tai lasketaan.
  3. Vickers: Tarkin metallin kovuuden mittaus timanttipyramidin kärjellä.

On olemassa erityisiä kaavoja ja taulukoita, joilla voidaan määrittää saman materiaalin eri mittausmenetelmien indikaattoreiden parametriset vastaavuudet.

Mittausvaihtoehdon määräävät tekijät

Laboratorio-olosuhteissa, tarvittavalla laitteistovalikoimalla, tutkimusmenetelmän valinta tapahtuu työkappaleen tiettyjen ominaisuuksien mukaan.

  1. Mekaanisen parametrin ohjeellinen arvo. Rakenneteräksille ja materiaaleille, joiden kovuus on alhainen 450-650 HB asti, käytetään Brinell-menetelmää; työkaluille, seosteräksille ja muille seoksille - Rockwell; koville seoksille - Vickers.
  2. Koenäytteen mitat. Erityisen pienet ja herkät osat tutkitaankäyttämällä Vickers-kovuusmittaria.
  3. Metallin paksuus mittauspisteessä, erityisesti hiiltynyt tai nitrattu kerros.

Kaikki vaatimukset ja vaatimustenmukaisuus on dokumentoitu GOST:lla.

metallien kovuus
metallien kovuus

Brinell-tekniikan ominaisuudet

Metallien ja metalliseosten kovuustestaus Brinell-kovuusmittarilla suoritetaan seuraavilla ominaisuuksilla:

  1. Indenter - seosteräksestä tai volframikarbidiseoksesta valmistettu pallo, jonka halkaisija on 1, 2, 2, 5, 5 tai 10 mm (GOST 3722-81).
  2. Staattisen painuman kesto: valuraudalla ja teräksellä - 10-15 s, ei-rautametalliseoksilla - 30, myös 60 s kesto on mahdollinen ja joissakin tapauksissa - 120 ja 180 s.
  3. Mekaanisen parametrin raja-arvo: 450 HB teräskuulalla mitattuna; 650 HB kovametallia käytettäessä.
  4. Mahdolliset kuormat. Testinäytteen todellinen muodonmuutosvoima korjataan sarjaan kuuluvilla painoilla. Niiden pienimmät sallitut arvot: 153, 2, 187, 5, 250 N; maksimi - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).

Käyttämällä kaavoja, riippuen valitun pallon halkaisijasta ja testattavasta materiaalista, sopiva sallittu painaumavoima voidaan laskea.

Seostyyppi Matemaattinen kuormituslaskenta
Teräs, nikkeli ja titaaniseokset 30D2
Valurauta 10D2, 30D2
Kupari ja kupariseokset 5D2, 10D2, 30D2
Kevytmetallit ja seokset 2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2
Lyijy, tina 1D2

Notaatioesimerkki:

400HB10/1500/20, jossa 400HB on metallin Brinell-kovuus; 10 – pallon halkaisija, 10 mm; 1500 - staattinen kuorma, 1500 kgf; 20 - sisennysjakso, 20 s.

Tarkkojen lukujen määrittämiseksi on järkevää tutkia samaa näytettä useista paikoista ja määrittää kokonaistulos etsimällä saadun keskiarvon.

brinellin kovuus
brinellin kovuus

Brinell-kovuustesti

Tutkimusprosessi etenee seuraavassa järjestyksessä:

  1. Osien vaatimustenmukaisuuden tarkistaminen (GOST 9012-59, GOST 2789).
  2. Laitteen kunnon tarkistaminen.
  3. Tarvittavan pallon valinta, mahdollisen voiman määrittäminen, painojen asettaminen sen muodostukselle, sisennysjakso.
  4. Kovuusmittarin käynnistäminen ja näytteen muodonmuutos.
  5. Syvennyksen halkaisijan mittaaminen.
  6. Empiirinen laskelma.

НВ=F/A, jossa F on kuorma, kgf tai N; A – painatusalue, mm2.

НВ=(0, 102F)/(πDh), jossa D – pallon halkaisija, mm; h – painatussyvyys, mm.

Tällä menetelmällä mitattu metallien kovuus on empiirisessä suhteessalujuusparametrien laskeminen. Menetelmä on tarkka, erityisesti pehmeille metalliseoksille. Se on perustavanlaatuinen järjestelmissä tämän mekaanisen ominaisuuden arvojen määrittämisessä.

Rockwell-tekniikan ominaisuudet

Tämä mittausmenetelmä keksittiin 1900-luvun 20-luvulla, automatisoidumpi kuin edellinen. Käytetään kovempiin materiaaleihin. Sen tärkeimmät ominaisuudet (GOST 9013-59; GOST 23677-79):

  1. 10 kgf:n pääkuorma.
  2. Säilytysaika: 10-60 s.
  3. Mahdollisten indikaattoreiden raja-arvot: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
  4. Numero näkyy kovuusmittarin kellotaulussa, se voidaan myös laskea aritmeettisesti.
  5. Asteikot ja sisennykset. Valittavissa on 11 erilaista vaakaa sisennyksen tyypistä ja suurimmasta sallitusta staattisesta kuormituksesta riippuen. Yleisimmin käytetyt: A, B ja C.

A: Timanttikartion kärki, 120˚ pistekulma, 60 kgf kokonaisstaattinen voima, HRA; ohuita tuotteita tutkitaan, pääasiassa valssattuja tuotteita.

C: myös 150kgf HRC-timanttikartio, sopii koville ja karkaistuille materiaaleille.

B: 1,588 mm:n kuula, joka on valmistettu karkaistusta teräksestä tai kovasta volframikarbidista, kuormitus 100 kgf, HRB, käytetään hehkutettujen tuotteiden kovuuden arvioimiseen.

Pallon muotoinen kärki (1,588 mm) soveltuu Rockwell B, F, G vaa'oille. Myös E, H, K vaa'at, joihin pallon halkaisija on 3,175 mm (GOST 9013-59) käytetään.

Näytteiden määrä,tehty Rockwell-kovuusmittarilla yhdellä alueella on rajoitettu osan koon mukaan. Toinen testi sallitaan 3-4 halkaisijan etäisyydellä edellisestä muodonmuutospaikasta. Myös testattavan tuotteen paksuutta säännellään. Sen tulee olla vähintään 10 kertaa kärjen tunkeutumissyvyys.

Notaatioesimerkki:

50HRC - Metallin Rockwell-kovuus, mitattuna timanttikärjellä, sen luku on 50.

metallin rockwell-kovuus
metallin rockwell-kovuus

Rockwellin tutkimussuunnitelma

Metallin kovuuden mittaaminen on yksinkertaisempaa kuin Brinell-menetelmällä.

  1. Osaan mittojen ja pintaominaisuuksien arviointi.
  2. Laitteen kunnon tarkistaminen.
  3. Määritä kärjen tyyppi ja kantavuus.
  4. Kuvion asettaminen.
  5. Primäärivoiman toteutus materiaaliin, arvo 10 kgf.
  6. Täydellisen ja asianmukaisen ponnistelun tekeminen.
  7. Vastaanotetun numeron lukeminen kellotaulun asteikolla.

Matemaattinen laskelma on myös mahdollista mekaanisen parametrin tarkkaan määrittämiseen.

Käytettäessä timanttikartiota, jonka kuormitus on 60 tai 150 kgf:

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

testattaessa pallolla 100 kgf:n voimalla:

HR=130-((H-t)/0, 002, jossa h on sisennyksen tunkeutumissyvyys primäärivoimalla 10 kgf; H on sisennyksen tunkeutumissyvyys täydellä kuormituksella; 0, 002 on kerroin, joka säätelee kärjen liikkeen määrää, kun kovuusluku muuttuu 1 yksiköllä.

Rockwellin menetelmä on yksinkertainen, mutta ei tarpeeksi tarkka. Samalla se voi mitata kovien metallien ja metalliseosten mekaanisia ominaisuuksia.

Vickers-tekniikan ominaisuudet

Metallien kovuuden määrittäminen tällä menetelmällä on yksinkertaisinta ja tarkinta. Kovuusmittarin työ perustuu timanttipyramidin kärjen painamiseen näytteeseen.

Pääominaisuudet:

  1. Sisäke: 136°:n kärjen timanttipyramidi.
  2. Suurin sallittu kuormitus: seostettu valurauta ja teräs - 5-100 kgf; kupariseoksille - 2,5-50 kgf; alumiinille ja siihen perustuville seoksille - 1-100 kgf.
  3. Staattisen kuorman pitoaika: 10-15 s.
  4. Testatut materiaalit: teräs ja ei-rautametallit, joiden kovuus on yli 450-500 HB, mukaan lukien tuotteet kemiallisen lämpökäsittelyn jälkeen.

Notaatioesimerkki:

700HV20/15, jossa 700HV on Vickersin kovuusluku; 20 - kuorma, 20 kgf; 15 - staattisen työn jakso, 15 s.

menetelmät metallien kovuuden mittaamiseksi
menetelmät metallien kovuuden mittaamiseksi

Vickersin tutkimusjakso

Menettely on erittäin yksinkertaistettu.

  1. Tarkista näyte ja instrumentointi. Erityistä huomiota kiinnitetään osan pintaan.
  2. Sallitun vaivan valitseminen.
  3. Testimateriaalin asentaminen.
  4. Kovuusmittarin käynnistäminen.
  5. Lue tulos kellottimesta.

Matemaattinen laskenta tällä menetelmällä on seuraava:

HV=1, 8544(F/d2), jossa F on kuorma,kgf; d on painatuksen diagonaalien pituuksien keskiarvo, mm.

Sen avulla voit mitata metallien, ohuiden ja pienten osien kovuuden ja samalla varmistaa tuloksen suuren tarkkuuden.

Siirtymämenetelmät asteikkojen välillä

Kun olet määrittänyt tulosteen halkaisijan erikoislaitteilla, voit määrittää kovuuden taulukoiden avulla. Metallien kovuustaulukko on todistettu apulainen tämän mekaanisen parametrin laskennassa. Joten jos Brinell-arvo tiedetään, vastaava Vickers- tai Rockwell-luku voidaan määrittää helposti.

Esimerkki joistakin vastaavista arvoista:

Tulosteen halkaisija, mm Tutkimusmenetelmä
Brinell Rockwell Vickers
A C B
3, 90 241 62, 8 24, 0 99, 8 242
4, 09 218 60, 8 20, 3 96, 7 218
4, 20 206 59, 6 17, 9 94, 6 206
4, 99 143 49, 8 - 77, 6 143

Metallien kovuustaulukko on koottu kokeellisten tietojen perusteella ja sillä on suuri tarkkuus. Brinellin kovuudella on myös graafisia riippuvuuksia rauta-hiili-seoksen hiilipitoisuudesta. Joten tällaisten riippuvuuksien mukaisesti teräkselle, jonka hiilen määrä koostumuksessa on 0,2 %, se on 130 HB.

metallin kovuustaulukko
metallin kovuustaulukko

Esimerkkivaatimukset

GOST-vaatimusten mukaisesti testattujen osien on täytettävä seuraavat ominaisuudet:

  1. Työkappaleen on oltava tasainen, makaa tukevasti kovuusmittarin pöydällä, sen reunojen on oltava sileitä tai huolellisesti käsitelty.
  2. Pinnan karheuden tulee olla minimaalinen. On hiottava ja puhdistettava, myös kemiallisten yhdisteiden avulla. Samanaikaisesti työstöprosesseissa on tärkeää estää työkarkaisujen muodostuminen ja käsitellyn kerroksen lämpötilan nousu.
  3. Osan tulee noudattaa valittua menetelmää kovuuden määrittämiseksi parametristen ominaisuuksien perusteella.

Ensisijaisten vaatimusten täyttäminen on tarkkojen mittausten edellytys.

metallien kovuuden määrittäminen
metallien kovuuden määrittäminen

Metallien kovuus on tärkeä perustavanlaatuinen mekaaninen ominaisuus, joka määrää niiden jotkin muut mekaaniset ja teknologiset ominaisuudet, aikaisempien käsittelyprosessien tulokset, aikatekijöiden vaikutuksen ja mahdolliset käyttöolosuhteet. Tutkimusmetodologian valinta riippuu otoksen likimääräisistä ominaisuuksista, senparametrit ja kemiallinen koostumus.

Suositeltava: