Установка для измерения микротвердости металлов и сплавов Советский патент 1975 года по МПК G01N3/54 G02B17/06 

Установки для измерения микротвердости металлов и сплавов, нагреваемых электротоком в вакуумированно1 | камере, снабженные пирамидальным наконечником и микроскопом, известны.

В описываемой установке того же типа, в отличие от известных, наконечник (помещен в отдельном отсеке на крышке вакуумированной камеры. НакОНечник приводится в действие рычажком, соединенным с пришлифованным краном, расположеиньгм в стенке отсека, о.хлаждаемой циркулирующей водой. Кварцевая пластина в смотровом окне крышки камеры с внутренией стороны снабжена металлической сеткой, присоединенной к источнику постоянного тока. Сетка яв.тяется вспомогательньгм электродом для создания отрицательного электрического заряда. Этот заряд отражает частицы металла испытуемого образца, испаряющиеся при высоких температурах «агрева и конденсирующиеся на поверхности кварцевой пластины. Такое устройство дает возможность проводить испытание на микротвердость жаростой.ких металлов и сплавов при нагреве до высоких темлератур, близких к )асттлар,лению.

На фиг. 1 изображена схема установки; на фиг. 2-крышка вакуу.мированной камеры; на фиг. 3 - схема устройства, предназначенного для отражения испаряющихся с поверхности образца частиц металла от кварцевой пластины.

Корпус / вакуу.МИрова.нной камеры закрыт крышкоГ 2. Образец 5 в форме пластинки с полированной со стороны крышки поверхностью нагревается до заданной температуры за счет теплового действия электрического тока низкого напряжения, подводимого от трансформатора 4. Один из выводов трансформатора присоединен к корпусу рабочей камеры, другой - к водоохлаждаемой стойке 5, служащей электродо.м. Стойка изолнрована от корпуса 1фок,тадкоп 6.

.NO 94327- 2 -

На металлической кон-соли 7, электрически соединенной с кортасом /, расположена гибкая медная Шина , к которой подключается исследуемый образец 3. Гибкая ши«а компенсирует изменения длины образца при его нагреве и охлаждении. Керамический (кварнсвый) унор

9поддерживает образец з горизонтальном положении и п оедот 5рани1 ет его прогиб при нагреве.

Температура нагрева в зоне исследования образца контролируется термопарой. Термоспай 10 термопары прикреплен к образцу, например, точечной элекгрооваркой.

Наблюдение за микроструктурой нагретой зоны образца осуществляется через Кварцевую пластниу // в смотровОМ окие, уплотненную щ крЫШКе вакуумной мастикой.

Микроскоп 12 снабжен объективом с фокусным расстоянием 6-

10мм. На объектив насажена водоохлаждающая рубашка 13, предохраняющая его от пагрева. Окулярный микрометр 14 предназначен д.1я измерения отпечатко-в на образце. Общее увеличение системы может доходить до 600 раз (объектив с 40-кратным увеличением и окуляр с 15-кратнЫм).

Микроскоц укрепляется на вертикальной стойке 15. Для rpy6oii наБодки Служит рукоятка 16. Точная наъодка осуществляется микрометрическим виНтом 17. Микроскоп перемещается поперек образца р к;0Ятк-ой 18

Твердость образца определяется вдавливанием наконечника 19 с последующим замером полученного отпечатка микроскопом. Наконечник предста/вляет собою четырехграниую лирамиду, заточенную под углом 136 у вершины. Вместе со своим щтоком и направляющими вту.жами 20 и 21 наконечиик помещен щ отдельном отсеке на крышке камеры. Нагрузка на образец слагается «з веса наконечника 19 и IHTOка, к которому он прикреплен, веса груза 22 и пластины 23.

Шток с наконечником поднимается и опускается поворотом руко ятки 24, скрепленной с принллифованным краном, расположенным в стенке отсека, охлаждаемой циркулирующей водой. Нробка 25 краня поворачивает вилку 26, воздействующую на шпильку, укрепленную i, щтоке.

Для измерения мик|)отвердости на поверхности нагретого в вакууме образца 3 при помощи микроскопа выбирают подлежащий изучению участок и совмещают скрещенные линпн в оку.лярном микрометре с зоной из.мерения.

Рукояткой 27 поворачивают образец внутри -вакуумной камеры на угол 180°. При этом выбранный на образце для исследования участок располагается над наконечником 19- Рукояткой 24 опускают наконечник. По истечении заданного времени наконечник поднимают, рукояткой 27 :возвращают образец в исходное положение и измеряют диагональ отпечатка. Величи}1 - твердости определяют по шкале Виккерса.

Для предохранения поверхности образца от окисления в процессе нагрева и последующего выдерживания, в I камере создается низкое остаточпое давление (около 1,10,ил; гг. ст.), измеряемое вакууметром 28. Воздух и газы откачивают из камеры диффузионным насосом 29, соединенным через вакуумный кран 30 -с ротационным насосом 31. Кран 32 служит для впуска атмосферного воздуха в корпус насоса после его остановки, а также в 1и)куумированную кал1еру после охлаждения исследуемого образца.

Кварцевая пластина Л размещена на таком же расстоянии от оси поворота образца (изображенного на фиг. 2 пунктирной лннией), как

и отсек 33, внутри которого расположен наконечник.

Для загрузки и разгрузки камеры при установке и объеме образца иотюльзуется съемная накладка 34, снабжен-ная вакуумным уплотнением, обеспечиваюи|им герметичность ее прилегания к крышке 2. Винты 35 ПОЗВОЛЯЮТ прижимать накладку 34 к крышке. Вокруг пластины // в крышке 2прорезаны каналы охлаждения 36.

При высокотемпературном нагреве металлических образцов н вакууме : их Поверхности неизбежно происходит испарение частиц металла, которые конденсируются на вдутрелней поверхности пластины //, образуя светонепроницаемую металлическую пленку, препятствующую измерению микротвердости.

Кварцевая пластина // снабжена с внутренней стороны камеры мо.чибденовой или иной сеткой 37. Сетка укреплена изолируюшим кольцом 38, удерживаемым скобами 39. Исследуемый образец 3 при помоИ1.и накладки 40 присоединен к гибкой шине S.

От источника лостояиного электрического тока 41. размеи1енного ВНе рабочей камеры, к стойке 5, служащей электродом, ц к сетке 37 подается напряжение, лричем к сетке подключается минус, а к стойке - плюс. Сетка служит вспомогательным злектродом для создания от)ицательного электрического заряда, отражаюшего испаряюшиеся частицы- Соответствуюш,им подбором величины напряжения удается лредохранить поверхность кварцевой пластины от конденсации частиц, испаряющихся с нагретого образца, и от образования на ней скетонепронипаемой пленки.

Предмет и з о б р е т е н и я

1.Установка для измерения микротвердости металлов и сплавов, снабженная вакуумированной камерой для помещения испытуе.мого образца, нагреваемого за счет теплового действия электрического тока и нагружаемого вертикально перемещаемым наконечником, с замером получаемого отпечатка микросколом, установленным над смотровы.м окном в крышке камеры, отличаюн-1аяся тем, что, с целью определения микротвердостн жаропрочных мeтav лoв лри нагреве до высоких температур, близких к расплавлению, нагружающий «аконечник с его подъемным механизмом помещен в отдельном отсеке на крышке «акуумированной камеры и приводится в, действие рычажком, скрепленным с пришлифованным краном, расположенным П стенке отсека, ох.чаждаемой циркулирующей -водой.

2.Установка но п. 1, отличающаяся тем, что, с целью -пре.тупреждения образования светонепроницаемой металлической пленки на внутренней поверхности кварцевой пластины, последняя снабжена с внутренней стороны камеры молибденовой или иной металлическо ; сеткой, .присоединенной к источнику постоянного тока и являющейся вспо.могательным электродом для создания отр1щательного электрического заряда, отражающего частицы металла испытуемого образца, испаряющиеся при высоких температурах нагрела конденсирующие на поверхности кварцевой пластины.

™ 3 № 94327