Способ определения твердости материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N3/48 

со 00 СП

о to

4

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к динамическим методам определения твердости,

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения твердости при различных температурах.

На чертеже представлена блок-схе- ма устройства, реализующего способ определения твердости.

Устройство содержит ударный узел 1 для выстрелов инденторами-шарика- ми с различными скоростями V, на- пример пневматическое ружье с использованием поддонов для регулирования Уд, датчики 2 для измерения скорости шарика в момент удара, например оптические барьеры, связанные с вы- числителем 3 скорости V , узел 4 или охлаждения с открывающимся в момент выстрела окном, в которое помещается образец 5 в виде стержня с датчиками 6 температуры, вьгчис литель 7 температуры с регулятором 8 температуры, узел измерения удлинения образца 5, состоящий из поворотного зеркала 9, экрана 10. На зерка;- ло 9 направляется луч лазера 11. Луч 12 отражен от холодного образца, луч 13 - от нагретого образца.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно для данного инден- тора при номинальной температуре устанавливается зависимость динамического коэффициента от статической твердости материала образца и скорости удара. После этого нагревают (охлаждают) стержневой образец до заданной температуры и осуществляют два ударных внедрения индентора в его торец с известными постоянной массой m и различными скоростями V при заданной температуре испытуемого материала, при этом при втором внедрении образец смещают в сторону и производят бесконтактное изменение удлинения стержнего образца (), например, оптическим по- вopo тнo-зepкaльным методом с лазерной подсветкой, по которому определяют коэффициент oi линейного расширения материала образца по формуле

где н - длина образца соответственно при заданной температуре эксперимента t° и при нормальной температуре 20° С.

Затем охлаждают (нагревают) образец до нормальной температуры, измеряют при нормальной .температуре глубины ( ) И диаметры (d ) отпечатков для двух разных скоростей V и определяют их величины для заданной температуры эксперимента по формулам

it to4tl 2 to (f- 20) ;

h,o h,fl +o.io(t° -20°)-,

где ,h2oo

и jdjQO - соответственно глубины и диаметры отпечатков при температуре эксперимента t°C и при нормальной температуре 20 С.

Далее вычисляют параметры Ь для заданной температуры эксперимента по формулам:

v

5 0 5 0

5

где Р, и Pj - силы ударов индентора постоянной массы, со- ответствукядие его скоростям Vo, и V,;

d и d, - диаметры отпечатков t, 2

индентора на торце образца при исследуемой температуре,-соответствующие скоростям индентора V, и VQ . После этого определяют статическую твердость при заданной температуре исследуемого материала по следующей зависимости:

. t

,

HD.

b,

t

Формула

n v: T

(n +

1)

n + 1

и 3 о б

p e т e н и я

Изобретение относится к испыта- . тельной технике, а именно к динамическим методам определения твердости. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения твердости при различных температурах. В способе путем зодара в испытуемый материал с известной массой и скоростью внедряют инДентор, предварительно определяют зависимость динамического коэффициента твердости материала от его статической твердости и скоростей удара, образец выпол- няют в виде стержня, нагревают (ох- лаядают) до заданной температуры, после первого удара в торец образца его смещают и производят второй удар с другой скоростью, но с постоянной массой индентора, измеряют удлинение нагретого (охлажденного) образца и определяют коэффициент линейного расширения материала при заданной температуре. После охлаждения (нагрева) образца до нормальной температуры измеряют глубины и диаметры отпечатков индентора на поверхности торца образца и с учетом полученных данных определяют твердость материала при заданной температуре по формуле. 1ил. i (Л

- 1

20°

t (

Способ определения твердости материалов, заключающийся в том, что внедряют под действием удара в обра

зец индентор с массой m и скоростью V, предварительно определяют зависимость динамического коэффициента твердости материала g от его стати- ческой твердости и скорости удара и измеряют глубину и диаметр отпечатка по которым судят о статической твер- дост и, отличающийся тем, что, с целью расширения функцио- нальньк возможностей за счет опреде- ления твердости при различных температурах материалоё, образец вьшол- няют в виде стержня, термически воздействуя на него, достигая заданной температуры, измеряют удлинение образца и определяют коэффициент ли нейного расширения материала, наносят дополнительньй удар в торец об- разца в другую точку и с другой ско- ростью, отличными от первого удара, восстанавливают нормальную температуру образца, измеряют диаметры и глубины отпечатков, а твердость определяют по формуле

1 ; ц п т т V, li nt

«. f-s-cd-- i,

где D - диаметр индентора; - h - глубина остаточного отпечатка от уровня исходной поверх

ности образца, соответствующая скорости Vj, при заданной температуре t , определенная с учетом коэффициента линейного расширения для заданной температуры и результатов ее замера при нормальной температуре;

1

Чг

1

-tit

F,d,

, и dj

-параметры зависящие от твердости испытуемого материала пр1И заданной тем- nepaT ijpe и диаметра индентора;

и Р - силы ударов индентора массы т, соответствующие его скоростям Уд, и Уд2 ;

-диаметры отпечатков индентора, соответствующие скоростям VQ, и Vgj , определенные с учетом коэффициента линейного расширения для заданной температуры

и результатов их замеров при нормальной температу ре.

K-ai

-X(tr-tto)