Методические указания к выполнению Практической работы по ОП.04 Материаловедение специальности 23.02.07 ТОРДСАА
методическая разработка по технологии

Лабораторная работа №1  (2)  Оценка свойств машиностроительных материалов: Определение твёрдости металлов: по Бринеллю, по Роквеллу,  по Виккерсу.

1. Наименование темы - Тема 1.1. Строение  и свойства  машиностроительных материалов

2. Объем учебного времени, отведенный на лабораторную работу- 2часа.

3.Наименование темы лабораторной работы - Оценка свойств машиностроительных материалов: Определение твёрдости металлов: по Бринеллю, по Роквеллу,  по Виккерсу.

4. Цель  лабораторной работы – Измерить твёрдость образцов металла методом Бринелля,  Роквелла и Виккерса.

 В процессе выполнения практической работы обучающийся должен уметь:

- измерить твёрдость образцов металла по Бринеллю;

- измерить твёрдость образцов металла по Роквеллу;

- измерить твёрдость образцов металла по Виккерсу.

5. Перечень необходимых средств обучения – Метод.ук.к вып.ПР, перс.компьютер, телевизор, плакаты, приложения, чертёжные принадлежности, твердомер ТКМ-459,

образцы металлов.

6. Требования по теоретической готовности обучающихся к выполнению лабораторной работы

       Для выполнения лабораторной работы обучающийся должен изучить следующие вопросы:

- основные характеристики металлов: плотность, твёрдость, прочность,

    износостойкость, ударная вязкость и т.д.;

- предел прочности, предел текучести, предел пропорциональности стали;

- нормальное напряжение, формула нахождения, единицы измерения.

7. Содержание задания

Задание 1

Произвести измерение твёрдости образцов методом Бринелля.

Задание 2

Произвести измерение твёрдости образцов методом Роквелла.

Задание 3

Произвести измерение твёрдости образцов методом Виккерса.

Оборудование и материалы: твердомер портативный ТКМ – 459М, испытуемые образцы:

- HRB 89,4;  HRC 26,0;  HRC 47,1;   HRC 63,2;  HRA 83,0.

 Ход работы

1. Метод Бринелля

         Измерение твёрдости по Бринеллю состоит в том, что после настройки прибора  ТКМ – 459М на измерение твёрдости по Бринеллю к поверхности образца металла подсоединяется щуп. С помощью ультразвука определяется твёрдость образца, которая высвечивается на дисплее  прибора.

        Твёрдость по Бринеллю и обозначается «НВ».

 Полученные результаты записываются в таблицу.

          Из трёх результатов испытаний находится среднее арифметическoе.

Таблица №1

(151,0 +140,2 + 141,8) / 3 = 144,33 ≈ 144

2. Метод Роквелла

         Измерение твёрдости по Роквеллу состоит в том, что после настройки прибора  ТКМ – 459М на измерение твёрдости по Роквеллу к поверхности образца металла подсоединяется щуп. С помощью ультразвука определяется твёрдость образца, которая высвечивается на дисплее  прибора.

        Твёрдость по Роквеллу и обозначается  - HRB, НRC или  HRA.

 Полученные результаты записываем в таблицу.

          Из трёх результатов испытаний находится среднее арифметическoе.

Таблица №2

(86,6 +91,2 + 89,2) / 3 = 89,0

 Твёрдость по Роквеллу величина безразмерная может измеряется по трём шкалам:

HRB  - 25 - 100

HRC  - 20 - 67

HRA  - 70 – 85

Твердость по Бринеллю (HB), метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.

Твердость по Роквеллу (HR), метод основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как HRA или HRC (в зависимости от нагрузки).

Твердость по Виккерсу (HV) определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.

Существуют таблицы соответствия твёрдости по Бринеллю,  Роквеллу и Виккерсу.

Предел прочности рассчитывается по формуле:

Предел текучести рассчитывается по формуле:

Предел прочности:

σв = (9,81·144 кг/мм2) / 3 = 470,88 ≈ 471МПа

Предел текучести:

σт = (9,81·144 кг/мм2) / 6 = 235,44  ≈ 235МПа

Вывод:  Найденная твёрдость по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу соответствует указанной твёрдости образца. Предел прочности и текучести стали соответствует нормативным значениям.

8. Контрольные вопросы

Каким прибором измеряется твёрдость по Роквеллу и Бринеллю?

В каких единицах измеряется твёрдость по Бринеллю?

В каких единицах измеряется твёрдость по Роквеллу?

Какие существуют шкалы твёрдости по Роквеллу?

По какой формуле рассчитывается предел прочности?

По какой формуле рассчитывается предел текучести?

В каких единицах измеряется предел прочности?

В каких единицах измеряется предел текучести?