Әдiстемелiк нұсқаулықтар титулдік парағы

Роквелл бойынша қаттылыққа сынау тәсілінде үлгілікке индентордың ұштығын енгізумен алынған таңбадақтың тереңдігін өлшейді. Айтылған тереңдікті күшті екі рет түсірумен алады, яғни алдын ала таңбадақтың h_о тереңдігін, ал содан кейін h₁ = h – h_о тең болатын негізгі тереңдігін сәйкесті алдыңғы Р_о және негізгі Р₁ (3.2 кестесі) күштерін түсірумен алады (3.2 сурет). Индентор ретінде шыңындағы бұрыш 120^о тең болатын алмасты конусты (А және С межеліктері) немесе диаметрі 1,5875 мм тең болатын болатты шарикті (В межелігі) қолданады. Нәтижесінде, алдынғы күшті сақтап негізгі күшті алғаннан кейін, индентор енген тереңдіктің қалдық үлкеюін е өлшейді (3.2 сурет). А және С межелігін қолданып Роквелл бойынша қаттылықты былай табады: 100 - е, ал В межелігін қолданғанда айтылған қаттылықты анықтау үшін мынандай формуланы пайдаланады: 130 – е. Дәл осы мәндерді аспап өлшеуішінің нұсқамасы көрсетеді. Циферблат межелігінің бөлінуімен білдірілген е мөлшері кіші болған сайын қаттылық үлкен болады. Бір бөлінудің мөлшері 0,002 мм тең болатындығы белгілі.

Роквелл бойынша қаттылықты, қаттылық межелігін көрсетіп (А, В және С) сандармен және әріптермен НR белгілейді. Сәйкесті межеліктер үшін қаттылықты өлшеудің шегі мынандай (сәйкесті жазылған): 70 – 85 бірлік (А межелігі); 25 – 100 бірлік (В межелігі); 20 – 67 бірлік (С межелігі).
3.2 - кестесі. Роквелл бойынша қаттылыққа сынауғанда түсірілетін күштің мәні

Түсірілетін күш	А межелігі	В межелігі	С межелігі
Алдын ала Негізгі Жалпы	98 (10) 490 (50) 588 (60)	98 (10) 883 (90) 981 (100)	98 (10) 1373 (140) 1471 (150)

Алмасты конусты енгізген жағдайда күш түсіруді өзгерткен кезде қаттылық өзгермейді. Өйткені конус шыңы астында деформациялау жағдайы тұрақты болып қалады. Сондықтан Роквелл бойынша қаттылықты сынаған кезде ұқсастық заңы сақталады.

МЕСТ 8.064-79 сәйкесті жаңа эталон енгізілген. Осы МЕСТ-та НRС қаттылығын НRС_э деп белгілейді. Соңғы қаттылықтың мәні бұрынғысынан кішкене үлкен. Қайтадан санауға арнайы кестені қолданады.

1 – индентор; 2 - үлгілік

3.2 - сурет. Роквелл бойынша қаттылыққа сынаудың сұлбасы
Сыналатын үлгіліктің қалыңдығы немесе беткі қабаттың тереңдігі кем деген де 8 рет енгізудің қалдық тереңдігінен е үлкен болуы қажет. Сынаудан кейін үлгіліктің қарама-қарсы жағында деформацияның байқалатын ізі болмауы керек.

Сынау жағдайы. С межелігі бойынша өлшеуді мыналарды сынау үшін жүргізеді:

• 
  болатты шарикті қатты материалға енгізген кезде (Бринелл бойынша немесе Роквелдің В межелігі бойынша) шарик деформацияланып алынатын нәтижелер бұрмаланатын болса, онда қаттылығы 450 НВ көп болатын шыныққан немесе төменгі босатылған болаттар үшін С межелігін қолданған дұрыс;
  
• 
  Бринелл бойынша қаттылықты сынаумен салыстырғанда қаттылықты тез анықтайтын және өлшемі кішкентай таңбадақты қалдыратын тәсіл ретінде, орташа қаттылығы бар материалдарға (230 НВ үлкен) С межелігін қолданған дұрыс;
  
• 
  қалыңдығы 0,5 мм көп жұқа беткі қабаттар үшін С межелігін қолданған дұрыс;
  

• 
  алмасты конусты үлкен күшпен енгізгенде алмастың үгітіліп кетуі мүмкін болатын өте қатты (қаттылығы 70 НRС көп) материалдар үшін А межелігін қолданған дұрыс;
  
• 
  қалыңдығы 0,3 – 0,5 мм қатты беткі қабаттарға немесе жұқа үлгілікке А межелігін қолданған дұрыс.
  

В межелігінде өлшеуді жұмсақ болаттарды (босаңдатылған) немесе қалыңдығы 0,8 – 2 мм болатын түсті металдардан жасалған тетікті немесе үлгілікті сынау үшін қолданады, яғни үлкен диаметрі бар шарикті қолданып Бринелл тәсілі бойынша өлшеу үлгілікті жаншуға алып келетін жағдайда В межелігін қолданған дұрыс.

Виккерс тәсілі бойынша қаттылықты өлшегенде (НV), қарама-қарсы қырлары арасындағы бұрыш α = 136^о болатын төрт қырлы алмасты пирамидаға күш түсіреді және оны белгілі бір уақыт ішінде (әдетте 15 с) үлгілікке енгізеді. Қаттылықты түскен күшті таңбадақтың бетінің ауданына F бөліп, яғни таңбадақ өлшемі бойынша былай анықтайды:

Виккерс бойынша қаттылықты өлшегенде, сынауды келесі күшпен жүргізеді:

• 
  қара металдар – 49-дан 981 Н дейін (5 – 100 кгс);
  
• 
  мыс және оның қорытпалары – 25-тен 491 Н дейін (2,5 – 50 кгс);
  
• 
  алюминилік қорытпалар – 9,8-ден 981 Н дейін (1 – 100 кгс);
  
• 
  қалыңдығы 0,03 – 0,05 мм дейін болатын жұқа беттік қабаттар – 13 немесе 49 Н.
  

Егер қаттылықты 294 Н күш түсіргенде және 10 – 15 с ұстағанда анықтайтын болса, онда оны НV әріпі бар сандармен белгілейді. Сынаудың басқа жағдайларында әріптерден кейін қосымша түсірілген күшті және ұстау ұзақтылығын сипаттайтын сандарды қойады.

3.3 - кестесінде әр түрлі тәсілдермен өлшенген қаттылықтың мәндері салыстырылған.
3.7 Микроқаттылықты өлшеу

Қорытпалардағы қасиетті және өзгерістерді толық зерттеу үшін, әр түрлі фазалардың және құрылымдық құрастырушылардың қосынды әсерінің нәтижесі болып саналатын тек қана орташаланған қаттылықты білу қажет емес, ал тағы да қорытпаның жеке фазаларының және құрылымдарының қаттылығын білу қажет.

Микроқаттылықты алмасты индентордың келесі түрлерін үлгілікке енгізіп анықтайды:

1. 
   квадратты табаны бар төртжақты кішкентай пирамида (көрсеткіші «кв»);
   
2. 
   тең қабырғалы үшбұрышты табаны бар үшжақты кішкентай пирамида
   

3. 
   ромбылық табаны бар төртжақты кішкентай пирамида (көрсеткіші «кв»);
   
4. 
   бицилиндірлік ұштық (көрсеткіші «ц»).
   

Екінші жағдайда мынандай формуланы қолданады:

Үшінші жағдайда мынандай формуланы қолданып микроқаттылықты есептейді:

Төртінші жағдайда үшін микроқаттылықты былай есептеуге болады:

(3.17) – (3.19) формулалары бойынша қаттылықты анықтағанда таңбадақты қалпына келтіру тәсілін қолданады. Таңбадақ қалпына келтірілмеген тәсіл бойынша қаттылықты анықтаған жағдайда, қаттылық мөлшерін түсірілген күшті өлшенген тереңдікке сәйкес келетін таңбадақтың бүйірлік бетінің шартты ауданына бөліп есептейді.

Зерттелетін үлгіліктің беткі жағын ажарлайды және әрлейді (беткі қабатта қақталманы туғызбайтын электролиттік әрлеуді қолданған дұрыс), ал керек болған жағдайда беткі жақты уландырады.

Микроқаттылыққа сынаған кезде түйіспе беті бойынша анықталған орташа кернеудің мөлшері (жергілікті кернеуді айтпағаның өзінде) 0,1Е жетіп (мұндағы Е – Юнг модулі) бірнеше рет әдеттегі жағдайда анықталған жұмсақ кристалдардың ағым шегінен үлкен болуы мүмкін. Индентор астында көп мөлшерге деформациялынған аймақ таңбадақ мөлшеріне сәйкес келетін өлшемге иемденген. Сол себептен ең морт сынатын материалдарда анықталған салыстырмалы жергілікті деформацияны ε ≈ 0,1 – 1 және ең илемді метериалды сынаған кездегі пайда болған кернеулер мен деформациялардың градиентін ең морт сынатын материалдардың квазиморт сызытының шыңында іске асатын мөлшерлермен салыстыруға болады. Салыстырмалы илемді деформацияның жылдамдығы dε/dt (t – уақыт) және осы уақытта илемді деформацияланған аймақтың өлшемі инденторға күш түсіру процесінде көп болып өседі. Осындайда, енгізудің бастапқы сатысында индентордың өзінің жылдамдығы жоғары болмаса да, деформациялау өте жоғары салыстырмалы жылдамдықпен dε/dt = 10⁵ с^-1 жүреді. Осы жоғарыда жазылған жылдамдық мөлшерін қопарылатын затты детонациялаған кезде немесе макроденелер жоғары жылдамдықпен соқтығысқан кезде пайда болатын деформациялар жылдамдығымен салыстыруға болады. Бірақта, осыған ұқсас жағдайлар қарқынды жергілікті күштерді түсіргенде жиі пайда болатындығын айта кеткен жөн, мысалы:

• 
  ұсақ бөлшектер бір-бірімен және бетпен соқтығысқан кезде (мысалы, тұрған және қозғалып келе жатқан көліктік техниканың бетімен соқтығысу);
  
• 
  құрғақ үйкеліс жағдайында тырнау, механикалық ажарлау, микроқажақтық тозу;
  
• 
  қатты денелердің ұсақталуы, ұнтақталуы, маханикалық балқуы;
  
• 
  тез өсетін сызатпен квазимортты қирау және т.б.
  

3.3 - кестесі. Ер түрлі тәсілдермен анықталған қаттылықты аударудың кестесі

Сыналатын металдың түріне және қалыңдығына карай шарик диаметрі мен оған түсетін күшті анықтаңыз. Металл қаттылығын өлшеп, сынақ нәтижесін 3.4 - кестеге жазыңыз.

2. Микроқаттылықты зерттеудің мақсаты неде?

3. Статикалық және динамикалық күштің мәні қандай?

4. Бриннель бойынша қаттылық қалай анықталады?

5. Қатты денелердің және жұқа қабықтардың бетке жақын жерлерін қандай сипаттамалар арқылы анықтауға болады?

6. Роквелл бойынша қаттылық қалай анықталады?

7. Төзімділік шегі мен қатылық қандай формуламен анықталады?

8. Виккерс бойынша қаттылық қалай анықталады?