Файл: Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях..pdf

иом воздействии — твердостью по Бринеллю, Роквеллу*

способность к пластическому деформированию при растя­

жении — относительным удлинением и относительным су­

жением; склонность к хрупкому разрушению под воздействием ударной нагрузки при наличии концентра­

тора напряжения — ударной вязкостью и т. д. Все ха­

рактеристики механических свойств являются условными

и для обеспечения их сопоставимости многие методы механических испытаний регламентированы ГОСТ.

Для выполнения большинства видов механических испытаний требуется вырезка из изделия специальных

образцов, т. е. разрушение или повреждение исследуемо­

го изделия. Единственным методом механических испы­ таний, при котором испытывается небольшой участок

на поверхности металла и поэтому выполнимый без

изготовления специальных образцов, является испытание

на твердость. Твердость характеризует свойство металла

оказывать сопротивление при местных контактных воз­ действиях пластической деформации или хрупкому раз­ рушению в поверхностном слое в определенных усло­ виях испытания.

Для безобразцового, т. е. неразрушающего, определе­

ния твердости непосредственно на деталях наибольшее

распространение получили методы вдавливания в испы­

туемое тело инденторов, имеющих форму шара, пирами­

ды или конуса.

В настоящее время между характеристиками меха­

нических свойств не установлено четкой зависимости.

Однако между ними установлены некоторые корреля­ ционные зависимости, позволяющие оценивать одни ха­

рактеристики механических ,свойств по известным другим.

Установлено, например, что величина твердости характе­

ризует предел прочности металлов, получающих при испытаниях 'на растяжение местную пластическую де­ формацию (шейку), т. е. сталей, не имеющих аустенит­

ную и мартенситную структуру, и некоторых сплавов цветных металлов [Л. 3]. (Аустенитные стали при растя­

жении получают равномерную деформацию по всей длине

без образования шейки, а стали с мартенситной структу­

рой разрушаются при растяжении хрупко, без заметной

пластической деформации.) При плавном вдавливании

с возрастающей нагрузкой шарового индентора деформа­

ция металла происходит по тому же закону [Л. 4, 5], что и при испытании образца на растяжение (рис. 6).

Относительная простота метода определения твер­

дости и возможность ее измерения непосредственно на

изделии позволяют использовать методику определения

Рис. 6. Диаграммы твердости, построенные по невосстановленной глубине отпечатка ![Л. 5j:

твердости для неразрушающего локального определения

других механических характеристик, связанных кор­ реляционной зависимостью с твердостью.

6. ТВЕРДОСТЬ И МЕТОДЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Испытание на твердость, как наиболее простой

и быстрый метод исследования механических свойств,

нашло широкое применение' для контроля состояния металла деталей оборудования тепловых электростанций,

главным образом для определения качества термообра­

ботки. Существуют следующие основные способы изме­

рения твердости:

вдавливание стального шарика с определением твер­ дости по величине поверхности получаемого отпечатка

(способ Бринелля);

вдавливание стального шарика или алмазного конуса

с определением твердости по глубине получаемого отпе­

чатка (способ Роквелла) ;

вдавливание алмазной

■пирамиды с определением

твердости по величине по­

верхности получаемого отпе­

чатка (способ Виккерса).

сом, указывающим условия измерения в следующем

порядке: диаметр шарика, нагрузка, продолжительность

выдержки. Опытами установлено, что выбор P должен

быть таким, чтобы при испытании имело место соотно­

шение 0,2D<(7≤0,6Zλ Сравнимые результаты твердости по Бринеллю получаются только при P D2 = const, кото­ рые устанавливаются ГОСТ в зависимости от вида ме­

талла (черные, цветные) и интервалов твердости.

Измерение твердости по Роквеллу

(ГОСТ 9013-59) производится наконечником, представ­

ляющим собой алмазный конус с углом при вершине 120°

или закаленный стальной шарик диаметром 1,588 мм,

2Q

вдавливаемым в испытуемое изделие под воздействием

двух последовательно прилагаемых нагрузок — предва­ рительной P0 и общей Р, которая равна сумме Pq и ос­ новной P1 нагрузок (рис. 9). Твердость по Роквеллу HR

измеряется в условных единицах. За единицу твердости

принята величина 0,002 . , соответствующая осевому перемещению наконечни­

ка в направлении дейст­

вия нагрузки.

Числа твердости HR

по шкале А и C выража­

ются по формуле

НР=Ш—е; (7)

по шкале В

(ГОСТ 2999-59) производится вдавливанием в изделие алмазной правильной четырехгранной пирамиды, имею­ щей угол между противоположными гранями при верши­

не, равный 136°, под действием нагрузки Р, приложенной

в течение определенного времени. После удаления нагруз­

21