Файл: Сичиков, М. Ф. Металлы в турбостроении.pdf

Твердость определяют обычно по трем шкалам— А, В и С. Виды наконечников, величины предварительной и основной на­ грузок и формула, по которой определяют значение твердости по Роквеллу для каждой из трех шкал, приведены в табл. 4.

4. Основные условия, необходимые для определения твердости по Роквеллу

Шкалы твердости

Наименование

* — глубина внедрения наконечника под действием предварительной на­ грузки Р0; h — глубина внедрения наконечника под действием общей нагрузки Р .

Для мягких металлов — литых алюминиевых и магниевых сплавов, отожженных бронз, имеющих твердость по Бринеллю НВ 30—60, для изделий малой толщины из мягких металлов, для слоев высокой твердости и малой толщины, а также в других случаях, когда по тем или иным причинам стандартизованные шкалы А, В и С не могут быть применены, пользуются другими шкалами с различными вариантами общей нагрузки (15, 30 или 45 кгс) на алмазный конус (шкалы соответственно: 15-JV; 30-УѴ; 45-JV) или на шариковый наконечник (шкалы 15-Т; 30-Т; 45-Т). Применяют также шарики различных диаметров (до 12,7 мм) при нагрузках от 60 до 150 кгс (шкалы е, F, g, Н и др.).

В приборах типа Супер-Роквелл для определения твердости по этим шкалам предварительная нагрузка составляет 3 кгс.

Некоторые ответственные детали турбин, например штоки и втулки регулирующих устройств, сопловые лопатки подвергают поверхностной химико-термической обработке (азотированию), создающей тонкий поверхностный слой высокой твердости.

Для испытаний твердости азотированных и цементированных тонких наружных слоев на деталях, образцов и изделий малых

32

сечений, а также очень твердых металлов применяют метод вдав­ ливания в испытываемый металл алмазной пирамиды. Измерение твердости алмазной пирамидой (по Виккерсу) относится к числу наиболее совершенных в практике машиностроительного про­ изводства методов оценки твердости металлов. Правильную четы­ рехгранную алмазную пирамиду с квадратным основанием и углом между противоположными гранями а = 136° ± 30' вдавли­ вают в поверхность испытываемого образца или изделия так, чтобы ось пирамиды была перпендикулярна поверхности образца. ГОСТ 2999—59 предусматривает следующие величины силы Р, под действием которой пирамида внедряется в испытываемый образец или изделие: 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 50,0 и 100,0 кгс. Про­

где Р — нагрузка, действующая на пирамиду, в кгс; F — поверх­ ность отпечатка пирамиды в мм2.

Площадь поверхности

где d — диагональ отпечатка; а — угол при вершине между про­ тивоположными гранями алмазной пирамиды.

Тогда твердость

Величину d определяют как среднюю двух диагоналей отпе­ чатка пирамиды. Диагонали измеряют при помощи микроскопа. По величине d, пользуясь соответствующими таблицами, опреде­ ляют значение НѴ. При испытаниях следует обращать внимание на вид отпечатка. Например, если азотированный слой обладает значительной хрупкостью, то отпечаток будет иметь рваные края.

Угол а пирамиды выбран так, что в весьма широкой зоне твер­ дости — до НВ 400 имеет место близкое совпадение значений НВ к НѴ. При более высокой твердости НѴ > НВ. Глубина проникно­ вения пирамиды в металл очень невелика и примерно равна l/7d. Это позволяет испытывать образцы весьма малой толщины — до 0,3 мм.

Расстояние между центрами двух соединений отпечатков или от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5d при испытании стали и 5d при испытании цветных металлов. Толщина образца должна быть не менее l,5d. Нагрузку при испы­ тании можно выбирать, руководствуясь табл. 5.

5. Рекомендуемая нагрузка для определения твердости по Виккерсу

Сопоставление значений твердости, полученных различными методами, дано в табл. 6.

Для приближенного определения твердости в цехах и на скла­ дах применяют динамическое испытание методом двойного отпе­ чатка, называемое пробой по Польди. По бойку прибора, устанав­ ливаемого перпендикулярно поверхности испытываемого металла, ударяют один раз молотком. В результате удара образуются отпе­ чатки шарика одновременно на испытываемой поверхности и на эталоне.

Твердость эталона, численное значение которой известно за­

о - У о 2- а 2эт

НВ = я эт

D — У D'2— d 2

или, приближенно,

HB = H3r~ ß

Испытание по Польди по многим причинам дает недостаточно точные результаты; так, например, в его основу положено допу­ щение, что отношение твердостей эталона и образца при вдавлива­ нии шарика под действием статической нагрузки справедливо и для случая вдавливания его ударом, хотя такое допущение не всегда правильно. Тем не менее прибором Польди ввиду его портатив­ ности и несложности в обращении продолжают пользоваться на производстве.

34

6. Сопоставление значений твердости, полученных различными методами

Продолжение табл. 6

М. С. Дрозд предложил новое понятие пластической твердости, которое в отличие от твердости по Бринеллю представляет собой не условное напряжение на поверхности отпечатка, а модуль упроч­ нения металла при вдавливании в него сферического пуансона. Это понятие основало на линейной зависимости глубины упруго восстанавливающегося после снятия нагрузки отпечатка пуансона на испытываемом изделии от силы, с которой вдавливают пуансон.

Пластическая твердость (в кгс/мм2), определяемая методом двукратного вдавливания шарика диаметром D (в мм) в испыты­ ваемое изделие под действием различных нагрузок Р и P lt

н — Р

d nD(h — ’

36