Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :




 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 



ТВЕРДОСТЬ

 
ТВЕРДОСТЬ — сопротивление твердого тела при местных контактных силовых воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое. Имеется несколько различных способов определения твердости и численная величина ее зависит от метода измерения.Твердость по Бринеллю (Яв) определяется путем вдавливания в материал стального закаленного шарика диаметром 10,5 мм (иногда 5 или 2,5 мм) при действии нагрузки в течение 15—30 сек. Для черных металлов нагрузка Р принимается равной 30Z>2, для цветных металлов — 10D2, для мягких материалов — 2,5D2 (D — диаметр шарика).
 
По величине диаметра отпечатка определяется численное значение твердости, как частное от деления нагрузки на площадь поверхности отпечатка, причем радиус поверхности условно принимается равным радиусу шарика: где Р — нагрузка, d — диаметр отпечатка, D — диаметр шарика. Если твердость материала больше 450 кг/мм2, стальной шарик заметно деформируется, вследствие чего увеличиваются погрешности измерения (при Нн = 600 кг/мм2 разброс значений твердости достигает ± 10%). Твердость по Бринеллю зависит от нагрузки, что создает трудности при сравнении величин, полученных в разных условиях.
 
Твердость по Роквеллу (Hrb) определяется также путем вдавливания шарика диаметром Vie, но нагружение осуществляется в две стадии. Вначале прикладывается предварительная нагрузка (обычно 10 кг), а затем основная нагрузка, чаще всего равная 90 кг или 120 кг. После выдержки несколько секунд, основная нагрузка снимается и определяется разность глубин, на которую проник шарик при приложении и последующем снятии основного нагрузки. Величина твердости выражается в условных единицах.В другом способе определения твердости по Роквеллу (Hrc) В материал вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120° (иногда 90°) и радиусом закругления в вершине конуса 0,2 мм при действии суммарной нагрузки 150 кг.
 
Более удачным следует считать способ определения твердости по отпечатку от вдавливания в плоскую шлифованную поверхность материала алмазной четырехгранной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями (способ Виккерса). Этот способ позволяет замерять твердость в макро- и микрообъемах, что особенно удобно при измерении твердости тел после поверхностной обработки. Метод дает постоянные значения твердости в очень широком диапазоне изменения нагрузки, позволяет замерять твердость всех известных материалов и сравнительно просто переходить к другим единицам твёрдость по Виккерсу (Ну) определяется по формуле.
 
По своей физической природе твердость в зависимости от способа испытания характеризует упругопластические или прочностные свойства материала, которые отличаются от обычных показателей пластичности и прочности только методом их измерения (это обстоятельство иногда кладется в основу классификации методов измерения твердости; классификация не охватывает способы измерения твердости по высоте отскока шарика, на маятниковом копре и др.). Поэтому между величинами твердости и величинами прочности и пластичности, полученными при обычных испытаниях, существует взаимосвязь, которую можно выразить в некоторых случаях довольно просто. Например, для многих материалов справедлива зависимость, аь = кНв, где аь — предел прочности, к — коэффициент, равный для чугуна 0,15, малоуглеродистых сталей — 0,36, деформируемых алюминиевых сплавов — 0,38.
 
Для сталей в случае испытания конусом с углом 90° устойчиво соотношение а, =0,32 HRc —16. Для конструкционных и состаренных аустенитных сталей и дюралюминия, если их твердость не больше 175 кг/мм2 по Бринеллю, справедлива зависимость, а Г) 2= 0,ЗЯо 2, где Н0 2 —условное напряжение при вдавливании шарика диаметром 10 мм до образования остаточной лунки диаметром 0,9 мм. Для аустенитных не состаренных закаленных сталей справедлива зависимость, а 0>2 = 0,235 Н02. Между величинами твердости, полученными разными способами, может быть установлена связь.Описанные выше способы имеют тот недостаток, что при помощи их можно определить твердость лишь в лабораторных условиях на образцах сравнительно небольших размеров. Однако часто необходимо знать твердости в других условиях.
 
Для этой цели можно пользоваться склероскопом Шора. Твердости по Шору определяется при падении с определенной высоты бойка на образец и измеряется в условных единицах по высоте отскока бойка. Твердость измеряется количеством работы, совершенной при ударе. Твердость идеально упругого тела максимальна. Сравнивать твердость материалов, имеющих различные модули упругости, нельзя, т. к. величина совершенной работы зависит от модуля упругости материала. Поэтому прибор снабжается специальными тарировочными эталонами и дает удовлетворительные показания при сравнении одинаковых материалов в разных состояниях.
 
Данный способ определения твердости не всегда точен, однако широко распространен благодаря своей простоте и сравнительно устойчивой зависимости между высотой отскока и твердость по Бринеллю (НB -7H0TCK0Ka).Твердость по царапанию характеризует сопротивление разрушению и определяется путем царапания поверхности материала алмазным конусом с углом при вершине 90°, при определенной нагрузке. Характеристикой твердости обычно является величина, обратная ширине царапины, полученной при данной нагрузке. Царапины часто имеют нерезкие края, замер ширины необходимо производить на возможно большем числе царапин. При царапании происходит разрушение материала путем среза в поверхностном слое, что дает возможность установить закономерности между шириной царапины и сопротивлением срезу, сопротивлением разрушению при разрыве, усилием резания при механической обработке.
 
Для определения твердости по царапанию имеются специальные приборы.В некоторых случаях оказывается необходимым определение твердости по способности материалов шлифоваться, резаться, сверлиться в определенных условиях. Замер твердости при высоких температурах обычными методами приводит к значительным погрешностям из-за большой теплоотдачи, разогрева индентора, окисления поверхности. Поэтому такие испытания проводят на специальных установках. В этом случае надежные результаты дают испытания на маятниковом копре.
 
Лит.: Гогоберидзе, Твердость и методы ее измерения, [2 изд.], М.—Л., 1952; Бетанели А. И., Твердость сталей и твердых сплавов при повышенных температурах, М.,1958; Фридман Я. Б., Механические свойства металлов, 2 изд., М., 1952; Ройтман И. М., Фридман Я. Б., «Журнал техн. физики», 1949, т. 19, № 3; Справочник машиностроителя, 2 изд., т. 6, М., 1956.
 
 
 

« ТВЕРДЕНИЕ БЕТОНА ТЕКУЧЕСТЬ »


Дизайн-проект от Архитектурного бюро Глушкова