Измерение микротвердости металлов
 Скачать 486.46 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра Физической химии отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине «Материаловедение» Тема: Измерение микротвердости металлов
Санкт-Петербург 2022 Цель работы. Определение микротвердости образца металла. Основные теоретические положения. Твердость материалов определяют при помощи воздействия на их поверхность наконечника, называющегося индентором. Индентор изготавливается из высокопрочного малодеформирующегося материала (закаленная сталь, алмаз, сапфир и т. п.) и имеет форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия индентора на поверхность исследуемого материала. Твердость можно измерять вдавливанием индентора, царапанием поверхности, ударом или же по отскоку. Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению; твердость, определенная по отскоку, характеризует упругие свойства; твердость, определенная вдавливанием, – сопротивление пластической деформации. Метод вдавливания – наиболее распространенный способ измерения твердости. В результате вдавливания индентора в материал, его поверхностные слои, находящиеся под наконечником индентора и вблизи него, пластически деформируются. В результате после снятия нагрузки на поверхности материала остается отпечаток. В зависимости от величины нагрузки и размера индентора можно определить макро и микротвердость материала. Макротвердость характеризуется тем, что в испытуемый материал вдавливается тело, проникающее на сравнительно большую глубину. Кроме того, во многих испытаниях вдавливается тело значительных размеров. Измеренная твердость в этом случае характеризует интегральную твердость испытуемого материала. Метод определения микротвердости предназначен для оценки твердости очень малых объемов материала. Его применяют для измерения твердости мелких деталей, тонкой проволоки или ленты, тонких поверхностных слоев, покрытий и т. д. В качестве индентора при измерении микротвердости чаще всего, как и в случае определения твердости по Виккерсу, используют правильную четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136°. Индентор плавно вдавливается в образец при нагрузках 0.09807-1.961 Н и стандартном времени приложения нагрузки 10 с. Число твердости по Виккерсу определяется по формуле:  (1)где F – нагрузка на индентор (статическая сила), выраженная в Н; d – диагональ отпечатка, выраженная в мм, g – ускорение свободного падения. Рекомендуемая форма записи по ГОСТу: 100 HV 0.01/20, где 100 – твердость, выраженная в числах твердости, 0.01 нагрузка, выраженная в кг, 20 время приложения нагрузки, выраженное в с (опускают, если стандартное). Фактически метод микротвердости – разновидность метода Виккерса и отличается от него только использованием меньших нагрузок и соответственно меньшим размером отпечатка. Поэтому физический смысл числа микротвердости аналогичен классической твердости по Виккерсу. Для гомогенных однофазных материалов с крупным зерном Hμ ≈ HV. Отклонения от этого равенства, особенно в области F < 0.1 Н, объясняются в основном большими погрешностями измерения микротвердости. По мере уменьшения нагрузки все погрешности возрастают. Поэтому не рекомендуется работать с нагрузками, которые дают отпечатки с d < 8-9 мкм. Как уже отмечалось, главная ценность метода микротвердости – это возможность оценки твердости отдельных фаз и структурных составляющих, что очень важно при решении многих материаловедческих задач и чего нельзя сделать другими методами. Порядок выполнения работы. - фотографию отпечатка нагружения с интегрированной шкалой и результатами проведенных измерений (достаточно привести самую показательную фотографию для каждого материала); - методику оценки среднеквадратичного отклонения Для определения микротвердости в работе используется микротвердомер марки ПМТ-3М, общий вид которого показан на рисунке 1.  Рисунок 1 Схема нагружения представлена на рисунке 2  .Рисунок 2 Для нанесения отпечатка испытуемый образец устанавливают в положение оптического наблюдения и выбирают на его поверхности место, в котором необходимо измерить микротвердость. Затем перемещают образец так, чтобы выбранное место оказалось под острием алмазной пирамиды (поворотом предметного столика на 180° до упора – положение индентирования). После вдавливания индентора и снятия нагрузки с образца последний вновь переводят в положение оптического наблюдения и измеряют длину диагонали полученного отпечатка. Пример измерения:   Обработка результатов. Материал – сталь. Пример расчета для №7:    
СКО оценивается как  Результат записывается в виде   Выводы. В ходе лабораторной работы была определена микротвердость образца методом Виккерса. Полученное значение соответствует инструментальной стали, твердость которой по Виккерсу варьируется в пределах 500-1000. Разброс значений микротвердости объясняется неоднородностью металла и наличию в нем дефектов, непосредственно повлиявших на размеры отпечатка. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||