Способ определения твердости Советский патент 1993 года по МПК G01N3/42 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля твердости материалов.

Цель изобретения - повышение точности определения твердости.

Сущностью изобретения является согласно способу определения твердости, заключающемуся в том, что под действием удара внедряют, конический индентор в образец и эталон с известной статической твердостью, измеряют диаметры отпечатков на образце и эталоне, при этом используют дополнительный эталон с известной статической твердостью, удары производят с постоянной скоростью ударником постоянной массы, выбирают эталоны, упругие характеристики которых эквивалентны

упругим характеристикам образца, измеряют диаметр отпечатка на дополнительном эталоне, определяют приведенную силу контактного взаимодействия индентора и эталонов

со

О

Ю

GO О 4

Fnp(HVi-HV2)

d2

1 fdl

d)

и определяют статическую твердость материала по формуле

HV

Fn

-AHV,

(2)

где Fnp - приведенная сила контактного взаимодействия индентора и эталонов;

HVi, HV2 - статическая твердость эталонов, соответственного первого и второго;

d, di, d2 - диаметры отпечатков на поверхности, соответственно образца, первого эталона, второго эталона,

AHV - значение твердости материала, соответствующее разнице между статической и динамической твердостями материала образца.

Отличительными признаками изобретения является то, что используют дополнительный эталон с известной статической твердостью, удары индентора производят с постоянной скоростью ударником постоянной массы, выбирают эталону, упругие характеристики которых эквивалентны упругим характеристикам образца, измеряют диаметр отпечатка на дополнительном эталоне, определяют приведенную силу контактного взаимодействия индентора и эталонов и определяют статическую твердость материала образца по предложенной Формуле (2)..

Найденные новые взаимосвязи между параметрами удара, статической твердостью и упругими характеристиками материала характеризуются величиной приведенной силы РПр контактного взаимодействия, уровень которой зависит от скорости и массы ударника, угла при вершине конического индентора, чувствительности материала к ударному приложению нагрузки. Такое положение, дает возможность предварительно определив величину Fnp находить ее использованием статическую твердость испытуемого материала.

Способ реализуется следующим образом.

Выбирают два эталона с известными различными значениями статической твердости HVi и HVa; при этом упругие характеристики (модуль нормальной упругости и коэффициент Пуассона) материала эталонов должны быть эквивалентны упругим характеристикам испытуемого материала образца.

Производят удар коническим инденто- ром со стабильной скоростью ударником постоянной массы в два эталона и измеряют диаметры di и d2 отпечатков на поверхности эталонов.

Определяют приведенную силу РПр контактного взаимодействия конического индентора и эталонов по формуле (1), а также значение твердости Д HV, учитывающее

разницу между статической твердостью испытуемого материала по формуле

ЛНУ - -HVi. d1

(3)

При том же режиме внедряют конический индентор в поверхность образца и из- меряют диаметр d отпечатка на испытуемой поверхности.

Определяют статическую твердость материала образца по формуле

15

HV - - AMV. d2

(4)

Пример. Определение твердости прово-j дили на деталях, изготовленных из различ-1 ных марок сталей, в качестве индентора использовали конус с углом при вершине 2 , изготовленный из твердого сплава.; Ударное внедрение индентора проводили с помощью переносного твердомера1 ударного действия типа ВПИ-1 (1), в котором на шток ударника был установлен наконечник с коническим индентором.

Эталоны были изготовлены из стали 10

( Па) и стали ЗОХГСА ( МПа).

После внедрения индентора под действием удара в поверхности эталонов, измерили диаметры отпечатков на поверхности

эталонов и установили, что ,616 мм (на эталоне из стали 10) и ,016 мм (на эталоне из стали ЗОХГСА). Значение диаметров di и d2 являются средними из 3-х - 4-х испытаний.

По формулам (1) и (3) вычислили значение приведенной силы контактного взаимо-1 действия Fnp 16573 H и значение разницы между статической и динамической твердостью АНУ 1334МПа.

Затем при помощи твердомера ударного действия внедряли индентор в поверхность деталей, изготовленных из различных марок сталей, измеряли диаметры d отпечатков и определяли твердость по формуле

(2) с учетом найденных значений Fnp и A HV

HV

16571 d2

1334.

Результаты представлены в таблице. Там же приведены значения твердости, определенные по ГОСТ 2999-75 Металлы. Метод измерения твердости алмазной пирамидой по Виккерсу , принятому в качестве эталонного способа. Как видно из таблицы, наибольшая ошибка определения твердости предлагаемым способом не превышает 4,5%.

Результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о том, что предлагаемый способ определения твердости пригоден для практического использования.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я

Способ определения твердости материала, заключающийся в том, что действием удара внедряют конический индентор в образец и эталон с известной статической твердостью, измеряют диаметры отпечатков на образце и эталоне и определяют статическую твердость материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, используют дополнительный эталон с известной статической твердостью, удары производят с постоянной скоростью ударником постоянной массы, выбирают эталоны, упругие характеристики которых эквивалентны упругим характеристикам образца, измеряют диаметр отпечатка на дополнительном эталоне, определяют приведенную силу контактного взаимодействия индентора и эталонов

FnP(HVi-HV2)

ol

Id2/

10

и определяют статическую твердость материала по формуле

HV - -AHV, d2

т/ie Fnp- приведенная сила контактного взаимодействия индентора и эталонов;

HVi, HV2 - статическая твердость эталонов, соответственно, первого и второго;

d, di, d2 - диаметры отпечатков на поверхности соответственно, образца, первого эталона, второго эталона;

A HV - значение твердости материала, соответствующее разнице между статической и динамической твердостями материала образца.

Использование: в измерительной технике для оперативного контроля твердости, Сущность изобретения: способ заключается в том, что под действием удара внедряют конический индентор в образец и два эталона с известной статической твердостью, измеряют диаметры отпечатков на образце и эталонах, при этом удары производят с постоянной скоростью ударником постоянной массы, выбирают эталоны, упругие характеристики которых эквивалентны упругим характеристикам образца, определяют приведенную илу контактного взаимодействия индентора и эталонов Fnp(HVi-HV2) di2/1-(di/d2)2, и определяют статическую твердость материала по формуле HV Fnp/d2 - AHV, где Fnp - приведенная сила контактного взаимодействия индентора и эталонов; HVi, HVa - статическая твердость эталонов, соответственно первого и второго; d, d, dj - Диаметры отпечатков на поверхности соответственно образца, первого эталона, второго эталона; Д НV - значение твердости материала, соответствующее разнице междустатической и динамической твердостями материала образца. 1 табл.