Спосіб визначення твердості металів

Спосіб визначення твердості металів, які мають анізотропію властивостей, що включає випробування зразків різними інденторами, який відрізняється тим, що визначення твердості металів виконують шляхом пластичної деформації під дією статичного навантаження, з використанням як індентора зрізаної з торців під кутом а в бік робочого леза тригранної призми з кутом при вершині Р, лезо якої шириною L при втисненні в зразок орієнтують під необхідними кутами відносно Корисна модель відноситься до механічних випробувань, зокрема до визначення твердості текстурованих в процесі пластичної деформації або направленої кристалізації металів та їх сплавів, які володіють анізотропією властивостей ВІДОМІ методи визначення твердості текстурованих матеріалів шляхом шкрябання випробовуваних зразків різними інденторами При цьому твердість визначають 1 Величиною навантаження, яке забезпечує отримання подряпини заданої ширини Наприклад, по методу Мартенса (1890) шкрябання виконують алмазним конусом з кутом загострення 90° при навантаженнях від 2 до 50 ге Твердість дорівнює навантаженню (в ге), при якому ширина подряпини становить 10 мкм В склерометрі О'Нейля (1928) шкрябання зразків виконують напівсферичним алмазом діаметром 1 мм Твердість дорівнює тиску, який забезпечує подряпину шириною 0,1мм 2 Відношенням величини заданого навантаження до квадрату ширини подряпини Наприклад на мікрохарактеризаторі Бірбаумана (1920) шкрябання виконують кутом алмазного куба при навантаженні Р = 3 ге Твердість (Я) розраховують за формулою напрямку волокон текстури, значення твердості (Н) розраховують діленням величини навантаження (Р) на площу (F) отриманого відбитка за формулою Н = -,Н/мм2, де F - площа відбитка, яка при заданих постійних величинах кутів а і (3, а також довжини робочого леза L, є функцією глибини втиснення h індентора в метал і визначається із залежності htg 2 (L + htgoc) cos a cos ( Н= ,мм (1) де b - ширина подряпини, мкм З Відношенням середнього контактного тиску (Р) до отриманого значення ширини подряпини (Ь) В разі використання приладу ПМТ-3 (Григорович, 1949) шкрябання зразків виконують чотиригранною алмазною пірамідою з кутом між гранями 136° Твердість визначають за формулою СО (2) 4 По величині зусилля, необхідного для нанесення на зразку подряпини відомої і постійної глибини при ПОСТІЙНІЙ швидкості руху індентора Наприклад, згідно способу запропонованого НАЯшкіром (ас СРСР, №123744, 1959), твердість визначають за формулою Н = —, гс/мкм 2 со (3) о> 10713 де Р - сила навантаження, ге; - площа проекції індентора на поверхню, 2 перпендикулярну до подряпини, мм . 5. Відношення вертикального навантаження (Р) до площі поверхні контакту зразка з індентором (Ь ). Наприклад, при шкрябанні тригранною алмазною пірамідою Берковича ( £=65°), твердість визначається за формулами: а) при шкрябанні ребром вперед: Н= ы 3,138Р . 2 — , кгс/мкм ; (4) б) при шкрябанні гранню вперед: 6,276Р . Н = — — g — , кгс/мкм2 ; ш (5) 6. Відношенням роботи шкрябання до об'єму подряпини (Григорович В.К. Завод, лаб., 1958, № 8, 1007.): (6) де А ш - повна робота шкрябання; V - об'єм подряпини. Робота шкрябання дорівнює: АШ=Т-/, (7) де Т- горизонтальне зусилля шкрябання; /- шлях подряпини. Горизонтальне зусилля шкрябання визначається за формулою: Т= tgq>/2 (8) де Р- величина навантаження, - кут між ребрами піраміди. Згідно формули (8) горизонтальне зусилля шкрябання є функцією тільки величини навантаження і геометрії індентора, що не відповідає дійсності. Визначення твердості методом шкрябання є процесом деформації металу без зняття стружки шляхом диспергування (пластичні метали), або з зняттям стружки (крихкі метали). В такому разі величина зусилля шкрябання (Рій) буде визначатись залежністю: 4 S - поперечний переріз подряпини; V - швидкість руху індентора. В формулах (1-8) значення параметрів Кг, Km і V не враховуються. Необхідно також відмітити коливання значень розмірів геометрії подряпини при шкрябанні зразків під кутом до напрямку текстури, що зменшує точність визначення значень розмірів глибини і ширини подряпини, а також загальної її площі чи об'єму. Крім того, отримані значення величин твердості для конкретного металу при використанні різних методів її визначення будуть різними. Таблиці твердості для переводу цих значень в єдину систему відсутні. Найбільш близьким аналогом корисної моделі є спосіб визначення тріщиностійкості матеріалів [а.с. SU 1793308 А1, G01N3/00, 1993], згідно з яким в поверхню зразка втискають клиновий індентор до утворення відбитка з розростаючою із нього тріщиною. Отримуваними параметрами методу є ширина відбитку і довжина тріщини розшарування. Недоліком цього способу є те, що зусилля втиснення витрачається не тільки на формування відбитка, а і на зародження і розповсюдження тріщини. Корисною моделлю ставиться завдання підвищення точності визначення твердості текстурованих металів і сплавів, які володіють анізотропією властивостей, шляхом пластичної деформації зразків під дією статичного навантаження. Поставлене корисною моделлю завдання досягається тим, що у способі визначення твердості металів, які володіють анізотропією властивостей, що включає випробування зразків різними інденторами, згідно корисної моделі визначення твердості металів виконують шляхом пластичної деформації під дією статичного навантаження, з використанням в якості індентора зрізану з торців під кутом в бік робочого леза тригранну призму з кутом при вершині , лезо якої шириною L при втисненні в зразок орієнтують під необхідними кутами відносно напрямку волокон текстури, значення твердості (Н) розраховують діленням величини навантаження (Р) на площу (F), отриманого відбитка за формулою: Т=-,Н/мм2 де F - площа відбитку, яка при заданих постійних величинах кутів і , а також довжини робочого леза L є функцією глибини втиснення h індентора в метал і визначається із залежності: M g = 2h Звідки: Н= HKr-KTSV (10) де Н - твердість металу; Кг - коефіцієнт, який враховує геометрію індентора і нахил його осі до поверхні зразка; К т - коефіцієнт тертя, який залежить від матеріалу індентора і досліджуваного металу; 2 cos a , (L + h-tgg) ,мм Фіг. 1, а - індентор, який має форму зрізаної з торців під кутом а в бік робочого леза тригранної призми з кутом при вершині р і шириною робочого леза L; фіг. 1,6- геометрія індентора забезпечує втілення робочого леза у необхідне вибране місце зразка відносно напрямку текстури. Значення твердості (Н) розраховується діленням величини навантаження (Р) на площу (F) 5 10713 6 отриманого відбитка, який має форму зрізаної з є функцією глибини втиснення h індентора в метал торців тригранної призми: і визначається за формулою: = -,Н/мм2 (12) t g ^ cos a Площа F відбитку при заданих постійних величинах кутів і , а також довжини робочого леза L (L + htgoc) .MM2 cos p P Фіг. 1 Комп'ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. К и ї в - 4 2 , 01601 (13)