Металдардың қаттылығы. Металл қаттылық кестесі

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-18 04:17

Бөлшектер мен механизмдер ұзақ және сенімді қызмет ету үшін олар жасалған материалдар қажетті жұмыс жағдайларына сай болуы керек. Сондықтан олардың негізгі механикалық параметрлерінің рұқсат етілген мәндерін бақылау маңызды. Механикалық қасиеттерге қаттылық, беріктік, соққыға төзімділік, иілгіштік жатады. Металдардың қаттылығы негізгі құрылымдық сипаттама болып табылады.

Тұжырымдама

Металдар мен қорытпалардың қаттылығы деп оның беткі қабаттарына басқа дене еніп кеткенде, деформацияланбайтын және ілеспе жүктемелер (индентор) әсерінен құламайтын материалдың кедергі жасау қасиетін айтады. Мақсатпен анықталған:

• қолайлы дизайн мүмкіндіктері мен жұмыс мүмкіндіктері туралы ақпарат алу;
• уақыт әсерінен күйді талдау;
• термиялық өңдеу нәтижелерін бақылау.

Беттің беріктігі мен қартаюға төзімділігі ішінара осы көрсеткішке байланысты. Түпнұсқа ретінде зерттеңізматериал және дайын бөлшектер.

Зерттеу опциялары

Индикатор қаттылық саны деп аталатын мән болып табылады. Металдардың қаттылығын өлшеудің әртүрлі әдістері бар. Ең дәл зерттеу әр түрлі есептеу түрлерін, инденттерді және сәйкес қаттылықты өлшегіштерді пайдалану болып табылады:

1. Бринелл: құрылғының мәні зерттелетін металға немесе қорытпаға шарды басу, іздің диаметрін есептеу, содан кейін механикалық параметрді математикалық есептеу.
2. Роквелл: шар немесе гауһар конус пайдаланылады. Мән шкалада көрсетіледі немесе есептеледі.
3. Виккерс: гауһар пирамидалық ұшты пайдаланып металл қаттылығын ең дәл өлшеу.

Бір материал үшін әртүрлі өлшеу әдістерінің көрсеткіштері арасындағы параметрлік сәйкестікті анықтауға арналған арнайы формулалар мен кестелер бар.

Өлшем опциясын анықтайтын факторлар

Зертханалық жағдайларда, жабдықтың қажетті ассортименті бар, зерттеу әдісін таңдау дайындаманың белгілі бір сипаттамаларына байланысты жүзеге асырылады.

1. Механикалық параметрдің индикативті мәні. Құрылымдық болаттар мен қаттылығы 450-650 НБ дейін төмен материалдар үшін Бринелл әдісі қолданылады; аспаптық, легирленген болаттар және басқа қорытпалар үшін - Роквелл; қатты қорытпалар үшін - Vickers.
2. Сынақ үлгісінің өлшемдері. Әсіресе кішкентай және нәзік бөлшектермен зерттеледіVickers қаттылығын тексеру құралын пайдалану.
3. Өлшеу нүктесіндегі металдың қалыңдығы, атап айтқанда карбюрленген немесе азотталған қабат.

Барлық талаптар мен сәйкестіктер ГОСТ бойынша құжатталған.

Бринелл техникасының ерекшеліктері

Бринелл қаттылығын өлшейтін құрал арқылы металдар мен қорытпалардың қаттылығын сынау келесі мүмкіндіктермен жүзеге асырылады:

1. Индентер - диаметрі 1, 2, 2, 5, 5 немесе 10 мм (ГОСТ 3722-81) легирленген болаттан немесе вольфрамды карбид қорытпасынан жасалған шар.
2. Статикалық шегініс ұзақтығы: шойын мен болат үшін - 10-15 с, түсті қорытпалар үшін - 30, 60 с ұзақтығы да мүмкін, ал кейбір жағдайларда - 120 және 180 с.
3. Механикалық параметрдің шекті мәні: болат шармен өлшегенде 450 НБ; Карбидті пайдаланған кезде 650 HB.
4. Мүмкін жүктемелер. Жинақтағы салмақтарды пайдалана отырып, сынақ үлгісіндегі нақты деформация күші түзетіледі. Олардың ең аз рұқсат етілген мәндері: 153, 2, 187, 5, 250 Н; максимум - 9807, 14710, 29420 N (ГОСТ 23677-79).

Таңдалған шардың диаметріне және сыналатын материалға байланысты формулаларды пайдалана отырып, сәйкес рұқсат етілген шегініс күшін есептеуге болады.

Қорытпа түрі	Математикалық жүктемені есептеу
Болат, никель және титан қорытпалары	30D2
Шойын	10D2, 30D2
Мыс және мыс қорытпалары	5D2, 10D2, 30D2
Жеңіл металдар мен қорытпалар	2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2
Қорғасын, қалайы	1D2

Ескерту мысалы:

400HB10/1500/20, мұнда 400HB - металдың Бринелл қаттылығы; 10 – шардың диаметрі, 10 мм; 1500 - статикалық жүктеме, 1500 кгс; 20 - шегініс кезеңі, 20 с.

Нақты сандарды анықтау үшін бір үлгіні бірнеше жерде тексеріп, алынғанның орташа мәнін табу арқылы жалпы нәтижені анықтау ұтымды.

Бринелл қаттылық сынағы

Зерттеу процесі келесі ретпен жүреді:

1. Бөлшектің талаптарға сәйкестігін тексеру (ГОСТ 9012-59, ГОСТ 2789).
2. Құрылғының денсаулығын тексеру.
3. Қажетті допты таңдау, мүмкін болатын күшті анықтау, оның қалыптасуына салмақ қою, шегініс кезеңі.
4. Қаттылықты тексеру құралын іске қосу және үлгінің деформациясы.
5. Теңістіктің диаметрін өлшеу.
6. Эмпирикалық есептеу.

НВ=F/A, мұндағы F – жүктеме, кгс немесе N; A – басып шығару аймағы, мм².

НВ=(0, 102F)/(πDсағ), мұндағы D – шар диаметрі, мм; h – басып шығару тереңдігі, мм.

Осы әдіспен өлшенетін металдардың қаттылығымен эмпирикалық байланыс барберіктік параметрлерін есептеу. Әдіс дәл, әсіресе жұмсақ қорытпалар үшін. Бұл механикалық қасиеттің мәндерін анықтау жүйелерінде негізгі болып табылады.

Роквелл техникасының ерекшеліктері

Өлшеудің бұл әдісі ХХ ғасырдың 20-жылдарында ойлап табылған, алдыңғыға қарағанда автоматтандырылған. Қатты материалдар үшін қолданылады. Оның негізгі сипаттамалары (ГОСТ 9013-59; ГОСТ 23677-79):

1. 10 кгс бастапқы жүктеменің болуы.
2. Ұстау мерзімі: 10-60 с.
3. Мүмкін көрсеткіштердің шекаралық мәндері: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
4. Сан қаттылықты өлшегіштің циферблатында бейнеленген, оны арифметикалық жолмен де есептеуге болады.
5. Масштабтар және шегіністер. Инденттердің түріне және максималды рұқсат етілген статикалық жүктемеге байланысты 11 түрлі таразы бар. Ең жиі қолданылатындар: A, B және C.

A: Алмаз конусының ұшы, 120˚ нүктелік бұрыш, 60кг жалпы статикалық күш, HRA; жұқа өнімдер зерттеледі, негізінен прокат.

C: сондай-ақ 150kgf HRC алмас конусы, қатты және қатайтылған материалдарға жарамды.

B: шыңдалған болаттан немесе қатты вольфрам карбидінен жасалған 1,588 мм шар, жүктеме 100 кгс, HRB, күйдірілген өнімдердің қаттылығын бағалау үшін қолданылады.

Шар тәрізді ұшы (1,588 мм) Роквелл B, F, G таразылары үшін жарамды. Сондай-ақ E, H, K шкалалары бар, олар үшін диаметрі 3,175 мм шар (ГОСТ 9013-59) пайдаланылады.

Үлгілер саны,бір аймақта Rockwell қаттылығын өлшегішпен жасалған бөліктің өлшемімен шектеледі. Алдыңғы деформация орнынан 3-4 диаметр қашықтықта екінші сынаққа рұқсат етіледі. Сыналатын өнімнің қалыңдығы да реттеледі. Ол ұшының ену тереңдігінен 10 есе кем болмауы керек.

Ескерту мысалы:

50HRC - Роквелл металл қаттылығы, алмас ұшымен өлшенген, оның саны 50.

Роквеллді зерттеу жоспары

Металл қаттылығын өлшеу Бринелл әдісіне қарағанда жеңілдетілген.

1. Бөлшектің өлшемдері мен бетінің сипаттамаларын бағалау.
2. Құрылғының денсаулығын тексеру.
3. Ұштың түрі мен жүк сыйымдылығын анықтаңыз.
4. Үлгіні орнату.
5. Материалға бастапқы күшті енгізу, мәні 10 кгс.
6. Толық және орынды күш салу.
7. Алынған нөмірді теру шкаласы бойынша оқу.

Механикалық параметрді дәл анықтау үшін математикалық есептеу де мүмкін.

60 немесе 150 кгс жүктемесі бар алмас конусын пайдаланған кезде:

HR=100-((С-сағ)/0, 002;

100 кгс күшпен доппен сынау кезінде:

HR=130-((С-сағ)/0, 002, мұндағы h – 10 кгс бастапқы күш кезіндегі интенттердің ену тереңдігі; H - толық жүктеме кезінде инденттердің ену тереңдігі; 0, 002 - қаттылық саны 1 бірлікке өзгерген кезде ұштың қозғалу мөлшерін реттейтін коэффициент.

Роквелл әдісі қарапайым, бірақ жеткілікті дәл емес. Сонымен бірге қатты металдар мен қорытпалардың механикалық қасиеттерін өлшей алады.

Викерс техникасының сипаттамалары

Осы әдіс арқылы металдардың қаттылығын анықтау ең қарапайым және дәл. Қаттылықты өлшегіштің жұмысы үлгідегі гауһар пирамидалық ұшының шегінісіне негізделген.

Негізгі мүмкіндіктер:

1. Индентер: 136° шыңы гауһар пирамида.
2. Рұқсат етілген ең жоғары жүктеме: легирленген шойын мен болат үшін - 5-100 кгс; мыс қорытпалары үшін - 2,5-50 кгс; алюминий және оның негізіндегі қорытпалар үшін - 1-100 кгс.
3. Статикалық жүктемені ұстау кезеңі: 10-15 с.
4. Сыналған материалдар: химиялық термиялық өңдеуден кейінгі өнімдерді қоса алғанда, қаттылығы 450-500 HB жоғары болат және түсті металдар.

Ескерту мысалы:

700HV20/15, мұндағы 700HV - Викерс қаттылық саны; 20 - жүктеме, 20 кгс; 15 - статикалық күш салу кезеңі, 15 с.

Виккерлердің оқу реті

Рәсім өте жеңілдетілген.

1. Үлгі мен аспаптарды тексеріңіз. Бөлшектің бетіне ерекше назар аударылады.
2. Рұқсат етілген күш таңдау.
3. Сынақ материалын орнату.
4. Қаттылықты тексеру құралын іске қосу.
5. Нәтижені теруден оқыңыз.

Осы әдіс бойынша математикалық есептеу келесідей:

HV=1, 8544(F/d²), мұндағы F – жүктеме,кгс; d – басып шығару диагональдарының ұзындықтарының орташа мәні, мм.

Бұл нәтиженің жоғары дәлдігін қамтамасыз ете отырып, металдардың, жұқа және ұсақ бөлшектердің қаттылығын өлшеуге мүмкіндік береді.

Шкалалар арасындағы ауысу әдістері

Арнайы жабдықтың көмегімен баспаның диаметрін анықтағаннан кейін, қаттылықты анықтау үшін кестелерді пайдалануға болады. Металдардың қаттылық кестесі осы механикалық параметрді есептеуде дәлелденген көмекші болып табылады. Сонымен, егер Бринелл мәні белгілі болса, сәйкес Викерс немесе Роквелл санын оңай анықтауға болады.

Кейбір сәйкес мәндердің мысалы:

Басып шығару диаметрі, мм	Зерттеу әдісі
	Бринелл	Роквелл			Виккерлер
		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

Металдардың қаттылық кестесі тәжірибелік мәліметтер негізінде құрастырылған және жоғары дәлдікке ие. Бринелл қаттылығының темір-көміртекті қорытпадағы көміртегі құрамына графикалық тәуелділіктері де бар. Сонымен, осындай тәуелділіктерге сәйкес құрамындағы көміртегі мөлшері 0,2%-ға тең болат үшін ол 130 HB.

Үлгі талаптары

ГОСТ талаптарына сәйкес сыналған бөлшектер келесі сипаттамаларға сәйкес болуы керек:

1. Дайындау тегіс болуы керек, қаттылықты өлшейтін құралдың үстеліне мықтап жатуы керек, оның жиектері тегіс немесе мұқият өңделуі керек.
2. Беттің кедір-бұдыры аз болуы керек. Тегістеу және тазалау керек, оның ішінде химиялық қосылыстардың көмегімен. Сонымен қатар, өңдеу процестері кезінде жұмыс қатаюының пайда болуына және өңделген қабат температурасының жоғарылауына жол бермеу маңызды.
3. Бөлшек параметрлік қасиеттер бойынша қаттылықты анықтаудың таңдалған әдісіне сәйкес болуы керек.

Негізгі талаптарды орындау дәл өлшеу үшін міндетті шарт болып табылады.

Металдардың қаттылығы олардың кейбір басқа механикалық және технологиялық ерекшеліктерін, алдыңғы өңдеу процестерінің нәтижелерін, уақыт факторларының әсерін және мүмкін болатын жұмыс жағдайларын анықтайтын маңызды іргелі механикалық қасиет болып табылады. Зерттеу әдістемесін таңдау іріктеменің шамамен сипаттамаларына, оныңпараметрлері мен химиялық құрамы.