Материалтану

1 Зертханалық жұмыс «МЕТАЛДАР МЕН ҚОРЫТПАЛАРДЫ МЕТАЛЛОГРАФИЯЛЫҚ ТАЛДАУ»

1.1.2 Микроскопиялық талдау (микроталдау) үшін үлгілерді дайындау ретімен танысу.

1.1.3 Металлографиялық талдау арқылы қорытпалардың

құрылымдарын және ақауларын анықтау.

1.2.2 МИМ-7, МИМ-8 микроскоптары.

1.2.3 Металдардың микроқұрылымдары көрсетілген фотоальбом.

1.2.4 «Макро- және микроталдау» туралы қабырға текшесі (стенд)

Макроскопиялық талдауға (макроталдау) қосалқы құралдарсыз жәй көзбен немесе шағын үлкейтетін (30-50^х-дейін) әйнектер арқылы металдың сынған жерінің немесе арнайы дайындалған беттердің құрылысын оқу жатады. Қорытпалардың макроқұрылыстарын анықтау үшін үлгілерді немесе тетіктердің сынған беттерін арнайы дайындықтан өткізеді. Осындай әдіспен зерттелетін металдың құрылысы макроқұрылым аталады (1.1-сурет). Макроталдау арқылы металл құрылысы туралы жалпы мәліметтер алумен қатар, оның құрылысында кездесетін ақауларды қоса анықтауға болады.

Макроқұрылымдарды талдау тәсілдерін үшке бөлуге болады:

– дайын бұйымдардың (дайындамалардың) беткі қабаттарын жай көзбен қарап бақылау, демек бұйымдардың бастапқы пішінін, өлшемін бұзбайтын тәсіл;

- бақылауға арналған металл сынықтарын немесе тетіктің істен шығу себебін анықтайтын металл омырығының беткі сипаттамасы (морт немесе тұтқыр, т.т. сынуы);

- арнайы дайындалған үлгілердің – макроысылмалардың макроқұрылымдарын талдау.

а)

б)

а) сурьма құймасының омырығы; б) пісіру жігінің макроқұрылымы

Үшінші тәсіл бойынша талдау жүргізу үлкен дайындықты қажет етеді. Басқа тәсілдермен салыстырғанда макроысылмалар арқылы беретін мәліметтер жан-жақты және кеңінен қамтылады. Макроталдауға арналған үлгілер алдын ала дайындалу керек. Ол үшін алдымен тетіктерден кесіліп алынған үлгілердің зерттейтін беттері қажақпен ысқыланып тегістеледі, сумен жуылғаннан соң химиялық реактивтермен уландырылады. Осылай дайындалған үлгілер макроысылма деп аталады. Макроысылманың көмегімен құйма металдың, деформацияланған металдың құрылыстары анықталады, дайындау технологиясын білуге болады.

Сұйық металды құйған ыдыстың ішінде суыну жылдамдығы әрбір ауданында бірдей емес, сол себепті кристалдану жағдайы да әртүрлі. Төмендегі суретте (1.2-сурет) құйма металдың ішкі құрылымының қалыптасуын көруге болады.

1 – беткі қабаты; 2 – бағаналы кристалдар ауданы; 3 – тепе-тең кристалдар ауданы; 4 – шөгу қуысы

Кристалдану үш аумақтан тұрады. Беткі ұсақ түйіршікті аумақ 1, бағаналы кристалдар аумағы 2 және тепе-теңдік кристалдар аумағы 3. Беткі үсақ түйіршікті аумақ домаланған ұсақ кристалдардан тұрады. Себебі, ыдыстың суық қабырғасымен ыстық металл арасындағы температура айырмасы күрт өзгеруіне байланысты суыну жылдамдығы аса шапшаң жүреді де, металдың ыдысқа тиген қабырғаларында саны көп кристалдар орталығы пайда болып, ұсақ түйіршікті құрылым құрылады. Беткі қабатында жұқа қабыршық түзілгеннен кейін кристалдану шарты өзгереді де асыра суыту дәрежесі төмендейді. Сонымен аздаған кристалдану орталарынан ыдыстың қабырғасына перпендикуляр жылудың бөлініп шығу бағытымен бағаналы кристалдар түзіліп, екінші аумақ құрылады. Кристалдардың жан-жаққа өсуіне көршілес дендриттер кедергі жасайды.

Үшінші аумақ – тепе-теңдіктегі кристалдар аумағы. Құймакесектің орта бөлімінде жылу белгілі бағытта бөлініп шықпайды. Кристалл туындыларының ролін жан-жақтан ысырылып ортасында жиналған әртүрлі ұсақ қатты бөлшектер атқарады. Макроысылмаларды макроталдау құйма металдағы ақауларды (1.2 – сурет, 4-шөгу қуысы), кеуектілікті, кристалларалық жарықшаларады, металдардың химиялық құрамы бойынша біртекті еместілігін (ликвация), құрылымы бойынша металл емес кірмелерді анықтайды. Мұндай ақаулар металдардың механикалық қасиеттерін төмендетеді.

Микроскопиялық талдау (микроталдау) металдар мен қорытпаларды құраушы түйіршіктердің пішіні мен өлшемдерін; әртүрлі өңдеулердің әсерінен ішкі құрылымының өзгеруін; құрылымында кездесетін металл емес кірмелерді (сульфидтер, оксидтер, т.т.); микрожарықшаларды анықтайды.

Микроскоп арқылы микроталдауға дайындалған үлгінің беті микроысылма (микрошлиф) аталады. Микроталдау үшін сынақтағы материалдан кесіліп алынған үлгінің бет қабатын қажақпен ысқылап тегістейді, жылтыратады, уландырады, сонан соң металлографиялық микроскоп арқылы зерттейді.
1.3.2.1 Микроүлгіні (микроысылманы) дайындау

Қажақпен ысқылауды қолмен немесе арнайы ажарту станогында егеу қағазының ең ірі түйіршіктісінен бастап, әрі қарай біртіндеп ұсақ түйіршікті қағаздарға ауысып отырып тегістейді, сонан соң арнайы ажарлау станогінде жылтыратылады. Ажарлау станогінің айналмалы дөңгелегі барқыт, бәйкі, жұмсақ киіз сияқты материалмен қапталып, үстіне қатты минералдардың (хром, алюминий тотықтары) ұнтағы сумен араластырылып, суспензия күйінде құйылады. Жылтаратылған микроысылма суға мұқият жуылып, кептіріледі. Осылай дайындалған үлгінің беті айнадай жарқырап тұрады.

Микроысылманың ішкі құрылымын көру үшін оның жарқыраған бетін арнаулы химиялық активті орталарда (қышқылдар, сілтілер, тұздар) уландыру керек. Химиялық реактивке металдың құрылымы әртүрлі әсерленуіне байланысты үлгінің бетіндегі түйіршіктердің шекаралары – терең ойымдалып, еріп кеткен түйіршіктер – үңгілеу болып, ерімегендері – дөңестеу болып көрінеді. Осылай дайындалған бетке түскен жарықтың ағыны ойым мен үңгілерде жұтылады да, дөңестерде шашырайды, немесе микроқұрылымының суретіне сәйкес беттерден шағылысады (1.3-сурет).

1. 
   түйіршіктер; 2- түйіршік шекаралары; 3- металл емес кірмелер.
   

1.2- суретте көрсетілгендей түйіршік шекараларының улануы басым болғандықтан түскен сәуле микроскоптың объективіне жетпей жан-жаққа шашырап сынып кетеді де түйіршіктердің шекарасы күңгірт болып көрінеді.

Металдар мен қорытпалардың құрылымын зерттеу үшін жұмыс атқару принциптері сәуленің шағылысуына негізделген металлографиялық микроскоптар қолданылады. Көп тараған микроскоптар қатарына МИМ-7, МИМ-8 типті микроскоптар жатады. Олардың көмегімен микроқұрылымдарды зерттеуге және фотосуретке түсіруге болады. Қажетті шамаға дейін үлкейту үшін жарықтың сәулесін немесе линзалар мен призмалар (оптикалық микроскопия) немесе электрстатикалық линзалар (электронды микроскопия) қолданылады.

Металлографиялық микроскоптың оптикалық схемасы 1.4- суретте көрсетілген. Электр шамының сәулесі 1, призмада 2 сынып, объектив 3 арқылы өтіп шығып, микроысылмаға 4 шағылысады да қайтадан объективтен 3 өтіп призмада 5 сынады, сонан соң окуляр 6 арқылы адам көзіне түседі.

6- окуляр

Микроскоптың жалпы үлкейту шамасын объектив пен окулярдың көрсеткіштерін көбейту арқылы анықтауға болады. Окулярдың өздік үлкейту шамасы жақтау бетіне ойылып жазылыды (мысалы, 7^х; 10^х ; 15^х; 20^х). Металлографиялық микроскоптардың жалпы үлкейту шамалары 1500-2000 есеге дейін (1.1 -кесте).

Микроскоптың көрсету дәлдігін макробұрамамен, анық көрсетуін микробұрама арқылы келтіреді. Ысылма бетінің әрбір учаскесін көру үшін үлгі қойылған үстелдегі бір-біріне перпендикуляр бағытта қозғалатын бұрамалардың көмегімен көру орнын ауыстыру керек.

1. 4 Тапсырма

1.4.1 Оқытушы ұсынған сынық беттеріне сипаттама беру және макроысылмалардың құрылымын жұмыс дәптеріне салып, жазбаша сипаттау.

1.4.2 Микроскоптардың құрылысымен танысу.

1.4.3 Микроскопқа қойылған микроысылмалардың құрылымын жұмыс дәптеріне салу.

1.4.4. Салынған сурет бойынша химиялық реактивпен уланбаған және уланған микроысылмаларды анықтап, түсініктемесін беру.

1.4.5 Үлкейту кестесі бойынша микроскоптардың жалпы үлкейту шамасын табу.

1.1-кесте. МИМ-7 микроскобының үлкейту шамасы

Объективтің фокустық арақашықтығы, F, мм	Окулярдың үлкейту шамасы
	7х	10х	15х	20х
23,2	60	90	130	170
13,8	100	140	200	300
8,16	170	240	360	500
6,16	250	320	500	650
2,77	500	720	1080	1440

1.5 Бақылау сұрақтары

1.5.1 Кристалдық торлардың негізгі типтері және сипаттамалары.

1.5.2 Металлографиялық микроскоптардың жұмыс атқару

принциптері.

1.5.3 Металдар мен қорытпалардың ішкі құрылымын анықтаудың

негізгі әдістері.

1.5.4 Макроскопиялық және микроскопиялық талдау арқылы

шешілетін мәселелер.

1.5.5 Ысылмаларды зерттеуге дайындау және оларды химиялық реактивтермен уландыру.

1.5.6 Улау процессінің мәні.

1.5.7 Металлографиялық талдаудың қандай түріне ысылмаларды айнадай жалтырату керек, себебі неде?

1.5.8 Микроскоптың үлкейту шамасын анықтау.

2. 
   Зертханалық жұмыс «МЕТАЛДАР МЕН ҚОРЫТПАЛАРДЫҢ Қаттылығын ӨЛШЕУ»
   

1. 
   Жұмыстың мақсаты
   

• 
  Бринелль және Роквелл тәсілдері бойынша металдың қаттылығын тәжірибе жүзінде өлшеп үйрену;
  
• 
  Қаттылықтың өлшем бірліктерімен танысу
  

2.2.2 Әртүрлі материалдардан қаттылығын өлшеуге дайындалған үлгілер жинағы.

2.2.3 МПБ-2 типті микроскоп

2.2.4 Қаттылықты аудару кестесі

Бринелль және Роквелл әдістерімен қаттылықты өлшеу статикалық (түсетін күш біртіндеп баяу беріледі) сынауға жатады.

Қаттылықты өлшеу арқылы металдың механикалық қасиетін анықтаудың басқа әдістерімен салыстырғанда көптеген артықшылығы бар, олар:

• 
  арнаулы үлгіні қажет етпейді,
  
• 
  өнімділігі жоғары;
  
• 
  қаттылықты өлшегеннен кейін тетіктер бүлінбейді, бастапқы жұмыстарын атқаруға жарамды.
  
• 
  қаттылықты анықтау арқылы металдардың басқа сипаттамаларын
  

_в=  ∙ НВ, (2.1)

 = 0,34 - болат НВ 120 - 175;

 = 0,35 - болат НВ 175 – 450;

 = 0,55 - жасытылған мыс, жез және қола;

 = 0,33-0,36 – алюминий және оның қорытпалары.

Ұштықты (индентор) үлкен жүктеменің әсерімен батыру кезінде металдың бетіне түскен ұштықтың аумағы пластикалық деформацияланып, ұштықтың орнында ойық қалады. Сынақтағы металдың қаттылығы жоғары болса ұштықтан түскен ойық кішкене болады.

2.1 сурет - Бринелль әдісі бойынша қаттылықты өлшеу схемасы.

НВ = Р / F (2.2)

Шар сегментінің ауданы

F = π ∙ D ∙ h, мм² (2.3)

Мұнда, D – шариктің диаметрі, (мм);

h – ойықтың тереңдігі, (мм).

Ойықтың тереңдігін өлшеу қиын болғандықтан, ойықтың диаметрі (d) мен шариктің диаметрі (D) арқылы ойықтың тереңдігі (h) есептеледі:

, (мм) (2.4)

Сонымен , (мм²) (2.5)

Бринелль әдісі бойынша қаттылықтың саны келесі өрнек арқылы анықталады:

, (кгс/мм²) н/мм² немесе МПа (2.6)

Бринелль бойынша қаттылықты СИ бірлігіне ауыстыру үшін қаттылықтың кгс/мм² санын 9,81-ге көбейту керек, демек HB=9,81∙ HB (МПа).

Тәжірибе жүзінде қаттылықты анықтауда 2.6-өрнегі бойынша есептеу қолданылмайды, оның орнына әртүрлі диаметрлік шариктермен ойықтарға және жүктемелерге арналып құрастырылған кестені қолданады (А Қосымшасы, соңғы бетте). Қолданатын шариктің диаметрлері 10мм; 5мм; 2,5мм. Шариктің диаметрі мен жүктеменің салмағы үлгінің болжамдық қаттылығы мен қалыңдығына байланысты алынады. Егер өлшенетін металдың қалыңдығы:

6мм-ден асса, шариктің диаметрі, Д= 10мм:

3мм – 6мм болса, Д= 5мм:

3мм – ден төмен болса, Д= 2,5мм:

Үлгіге түсетін күш (Р) келесі өрнекпен анықталады:
Р = к ∙Д², (2.7)

мұнда, к – металл табиғатына байланысты коэффициент, қара металдар үшін к = 30: түсті металдар үшін к = 10.

Үлгіге күштің түсу ұзақтығы (τ) үлгінің материалы мен қаттылықтың болжама мөлшеріне байланысты есептеледі. Қара металдар мен олардың қорытпалары үшін 10сек (НВ130-450), түсті металдар мен олардың қорытпалары үшін 60 сек (НВ8-35).

2.4.1 Үлгіні сынаққа дайындау

Бринелль әдісімен қаттылықты өлшеу шарттары:

- қаттылығы HB450кгс/мм² (4500МПа) астам үлгілерді сынауға болмайды;

- үлгінің беті жазық және таза болу керек;

- ойықтың диаметрі 0,2D  d  0,6D аралығында болу керек;

- үлгінің қалыңдығы ойықтың 10 есе қайталанатын қалыңдығынан кем болмау керек;

- көршілес ойықтардың центрлерінің арақашықтығы және ойықтың центрі мен үлгінің шетінің арақашықтығы 4d кем болмау керек.

Бринелль әдісімен қаттылық ТШ типті шарикті құралмен өлшенеді (2.2-сурет). Осылай өлшеу әдісін ұсынған швед инженері Юхан Август Бринелльдің (1849—1925) атымен аталады. Сынақтағы үлгіні қаттылықты өлшейтін құралдың үстеліне 1 қойып, маховик 2 арқылы ұштыққа 4 дейін көтеріп қатты қысу керек. Сол кезде үлгіге алдын ала 100 килограммға тең күш түседі. Негізгі күшті баспаны басып түсіреді. Жүктеменің 3 әсері уақыт релесімен реттеліп, шарик ұштығы есепті уақыт (10…60с) мөлшерінде батырылады, содан кейін қозғалтқыш білік кері қарай айналып, иінді қозғап жүктеменің әсерін тоқтатады. Қозғалтқыш автоматты түрде сөнгеннен кейін, үстелді төмен түсіріп, ойық түскен үлгіні алуға болады.

2.2-сурет. Бринелль әдісі бойынша қаттылықты өлшеу аспабының

(ТШ типті) схемасы
2.4.3 Ойықтың диаметрін өлшеу

Ойықтың диаметрі МПБ-2 типті есептік микроскоппен (Бринелль лупасы) өлшенеді. МПБ-2 микроскопын шариктің диаметріне байланысты таңдайды. Ұштық ретінле алынатын шариктің диаметрі 10 немесе 5 болса бөлудің мөлшері 0,05мм микроскобы (2.3-суреті), ал шариктің диаметрі 2,5 болса дәлдігі 0,01мм-ге дейінгі арнаулы микроскоп қолданылады.

1-бұранда; 2- окуляр; 3- окулярдың шеңбері; 4- тор; 5- тубус; 6- бекітетін шеңбер; 7- колонка; 8- объектив; 9- өлшенетін ойық. б) - МПБ-2 микроскопының сырт көрінісі.

Ойықтың үстіне микроскоптың объективін түйістіріп, окулярдың шкаласындағы нольді ойықтың бір жақ шетіне тақап, ойықтың екінші шетінен есепті сан алынады. Өлшеу бір-біріне перпендикуляр бағытта, 0,05мм дәлдікпен жүргізіледі. Қаттылықты анықтау үшін шыққан санның ортақ шамасын алу керек.

Ойықтың диаметрі бойынша аудару кестесі (А Қосымшасы) арқылы материалдың қаттылығы табылады.

Стандартты өлшеуде (D=10мм, P=3000кгс), Бринелль қаттылығы HB250 жазылады. Басқа жағдайда өлшенген қаттылықтың жазу белгісі келесідей: HB 5/250/30-200. Демек диаметрі 5мм шарикпі ұштық арқылы 250кгс жүктеменің әсерімен 30сек. ұстау арқылы анықталған материалдың қаттылығы 200кгс/мм² .
2.5 Тапсырма
Сынақтың нәтижесін келесі кестеге толтыру.
2.2 – кесте. Бринелль әдісімен өлшенген қаттылықтың нәтижесі

№ п/п	Өлшеу шарты			Ойықтың диаметрі, мм			Қаттылық НВ, МПа (аударма кесте бойынша)
	Шариктің диаметрі D, мм	Жүктеме Р, Н	Ұстау уақыты τ, с	1	2	3	1	2	3	Ариф.орташа сан
1

2.6 Роквелл әдісімен қаттылықты (HRA, HRB, HRC) өлшеу

Қаттылықты ұштықтың ену тереңдігіне байланысты анықтауды 1908 жылы веналық профессор Людвиг ұсынған, өлшеу машинасын 1914-1919 жылдары Коннектикут штатының тумалары Хью М Роквелл және Стэнли П Роквелл (туыстар емес) ойлап шығарған.

Роквелл әдісімен өлшенген қаттылық – индентордың ену тереңдігіне кері шартты шамамен есептеледі. Роквелл бойынша қаттылықты HRA, HRB, HRC әріптерімен белгілейді, өлшем бірлігі жоқ, бос сан. Қаттылықты өлшеу үшін ТК типті қаттылықты өлшеу құралы пайдаланылады.

Бұл әдісте индентор ретінде алмасты конус, шынықтырылған болат шаригі немесе қатты қорытпадан (вольфрам карбиды) жасалған конус алынады. Бринелль әдісімен өлшеуден айырмашылығы қаттылықты анықтау ойықтың ауданы бойынша емес, тереңдігі арқылы есептеледі. Ойықтың тереңдігі ұштықты батыру процесі кезінде өлшенетіндіктен сынақты жүргізу жеңілірек. Жүктеме екі кезеңде біртіндеп түсіріледі (МСТ 9013-59): алдымен бастапқы салмағы 10 кгс тең жүктеме (серпімділік деформацияның әсерін және әртүрлі кедір-бұдырлық ақауларды жою үшін), сонан соң негізгі салмақтағы жүктеме түсіріледі.

2.4- сурет. Қаттылықты Роквелл әдісімен анықтау схемасы.

Сынақтағы үлгінің беті ақаулардан тазартылып тегістеледі. Үлгінің қалыңдығы инденторден түсетін іздің тереңдігінен 10 есе артық болу керек. ТК типті конусты баспақпен аса қатты, морт сынғыш, болмаса серпімді металдар мен қорытпалардың қаттылығын өлшеуге болмайды.

2.6.2 Қаттылықты өлшеу шарттары

Өлшеу шарттары сынаққа түсетін үлгінің болжам қаттылығына байланысты 2.2- кесте арқылы тағайындалады.

Роквелл әдісімен қаттылықты келесідей өлшеуге болады:

- алмас конусы, жалпы жүктеменің салмағы 150 кгс. Қаттылық С шкаласы бойынша өлшеніп HRC деп белгіленеді (мысалы, 65HRC). Шынықтырылған болаттарды немесе беткі қабатының қалыңдығы 0,5мм астам материалдарды өлшеу үшін жүргізіледі.

• 
  алмас конусы, жалпы жүктеменің салмағы 60 кгс. Қаттылық А шкаласы бойынша өлшеніп HRА деп белгіленеді. Қаттылығы өте жоғары материалдарды және беткі қабаты жұқа (0,3... 0,5 мм) материалдарды өлшеу үшін қолданылады.
  
• 
  болат шаригі, жалпы жүктеменің салмағы 100 кгс. Қаттылық қызыл В шкаласы бойынша өлшеніп HRВ деп белгіленеді. Жұмсақ (жасытылған) болаттар және түсті қорытпалар үшін қолданылады.
  

2.6.3 Сынақты жүргізу

Өлшейтін ТК типті құралдың үстеліне 6 сынаққа дайындалған үлгі қойылып, индентордың 5 ұшына жеткенге дейін үстелмен бірге көтеріледі. Индикатордың 4 кіші тілін қызыл нүктеге тақап, үлкен тілді оған параллель қойады. Сонан соң «С» шкаласындағы ноль құралдың астыңғы жағында орналасқан шеңбермен ұзын тілге жеткізіледі. Осы шарт орындалғанда алдын ала үлгіге салмағы 100Н тең жүктеме 1 әсер етеді. Негізгі күш құралдың баспағын басу арқылы түсіріледі. Өлшенетін үлгіге өлшеу шартына сәйкес салмағы 500, 900, 1400 ньютонға тең күш 4-6 секунд аралығында әсер етеді. Тілдің айналысы тоқтаған соң белгіленген шкала бойынша қаттылықты көрсететін шартты сан алынады.

2.5-сурет. Роквелл әдісі бойынша қаттылықты өлшеу аспабының

(ТК типті) схемасы

2.6.4 Қаттылықты анықтау

Қаттылықтың бірлігі ретінде индентордың материалға 0,002 миллиметрге ену тереңдігі алынады. Бірақта Роквеллдің шартты қаттылығы (HR) көрсеткіштегі ену тереңдігін h көрсетпейді, олар келесідей анықталады:

конуспен өлшеудегі қара С және А шкалалары бойынша 100 – h,

болат шаригімен өлшеудегі қызыл В шкаласы бойынша 130 – h.

А и С шкалалары бойынша өлшенген қаттылықтың саны келесі өрнек арқылы есептеледі:

, (2.7)

Мұнда,

Роквелл әдісімен өлшенген қаттылықтың Бринелль әдісімен өлшеудегідей өлшем бірлігі жоқ немесе физикалық мәнімен сипатталмайды, бірақта арнаулы аударма кестенің көмегімен олардың арасындағы қатынасын анықтауға болады (А Қосымшасы).

Сынақтың нәтижесін 2.3- кестесіне толтыру керек.

2.3 – кестесі. Роквелл әдісімен өлшенген қаттылықтың нәтижесі

№	Металл таңба сы	Шкаласы	Ұштықтың түрі	Қорытынды жүктеме, Н	Қаттылықты өлшеу нәтижесі				Бринелль бойынша қаттылық
					1	2	3	Орташа сан
1
2

2.8 Бақылау сұрақтары

2.8.1 Қаттылық дегеніміз не және ол материалдың қандай қасиетін сипаттайды?

2.8.2 Бринелль әдісі бойынша қаттылықты өлшеуде болат шаригінің диаметрін қалай таңдау керек?

2.8.3 Бринелль әдісі бойынша қаттылықты өлшеуде жүктеменің салмағын қалай таңдау керек?

2.8.4 Роквелл әдісімен өлшеудің Бринелль әдісімен өлшеуден артықшылығы неде?

2.8.5 Бринелль және Роквелл әдістері бойынша қаттылықты белгілеу.

2.8.6 Роквелл және Бринелль әдістері арасында қандай байланыс бар?

2.8.7 ТШ құралының жұмыс істеу қағидалары және оның мүмкіндік шегі.

2.8.8 ТК құралының жұмыс істеу қағидалары және оның мүмкіндік шегі.

2.8.9 Қаттылықты өлшеудегі дәлдікке әсерін тигізетін факторлар.

2.8.10 Қаттылықты өлшеуде пайдаланатын өлшем бірліктері

2.8.11 ТШ құралымен қаттылықты өлшеуге пайдаланатын ұштықтың материалы

2.8.12 ТК құралымен қаттылықты өлшеуге пайдаланатын ұштықтың материалы.

3 Зертханалық жұмыс «СОҚҚЫ ТҰТҚЫРЛЫҒЫН ӨЛШЕУ»

1. 
   Металдың соққы тұтқырлығын бөлме температурасында өлшеу тәсілімен танысу және тәжірибе жүзінде игеру;
   
2. 
   Соққы тұтқырлығының жазу белгісін және өлшем бірлігін еске
   

3.2.2 Стандарт бойынша дайындалған үлгілер:

жасытылған болат – 1 дана;

шынықтырылған болат – 1 дана.

3.2.3 50–ші болат сынықтарының жинағы.
3.3 Теориялық мәліметтер
Бағыты әржақты кернеулердің әсерінен материалдардың морт сынуына бейімділігін көрсететін механикалық қасиеттерді маятникті тоқпақ арқылы анықтайды. Соққы күшінің әсерінен пластикалық деформацияға ұшырамай материалдың шапшаң сынуы морт аталып, ал соққы күшіне төзімділік көрсететін және сынуына дейін елеулі пластикалық деформацияланатын материал тұтқыр аталады.

Тұтқырлық – материалдың пластикалық деформациялану кезінде энергияны кері қайтармайтындай сіңіріп алатын металдық қасиеті. Тұтқырлық тікелей өлшенбейді, оның жанама көрсеткішіне соққы тұтқырлығы жатады. Соққы тұтқырлығы, өлшемі мен пішіні стандартпен бекітілген, үлгіні маятникті тоқпақ арқылы сындыруға жұмсалатын жұмысты бағалайтын механикалық сипаттама.

Бұл сипаттама шапшаң және күрт түсетін динамикалық күштердің белгіленген факторларының (кернеулердің шоғырлануы, деформация жылдамдығының үдеуі, температураның төмендеуі және т.б.) әсерінен металдар мен қорытпалардың тұтқыр күйден морт күйге ауысуын түсіндіреді.

Конструкциялық машина жасайтын, көміртекті және легірленген болаттардың басым көпшілігі соққы тұтқырлығы бойынша қадағаланады. Соққы тұтқырлығы құрал-саймандық болаттар үшін, әсіресе салқындай және ыстықтай деформацияланатын штампты болаттар үшін маңызды сипаттама. Металдың соққы тұтқырлығын анықтау үшін маятникті тоқпақ қолданылады (3.1- суреті).

3.4 Соққы тұтқырлығын маятникті тоқпақпен анықтау

3.4.1 Үлгіні дайындау

Арнаулы стандартқа сәйкес, ұзындығы 55мм, жақтаулары (10...0,1) мм-ге тең дайындалған (3.2- суреті) үлгілер алынады. Үлгінің сыну жолын бағыттау үшін оның ортасына көлденеңінен тереңдігі 2мм-ге дейін текше, немесе радиусы 1мм-ге тең дөңгелек етіп алдын ала кертпе жасалады. Кертпенің пішіні көзделген сынаққа тиісті U, V, T типтеріне сәйкес қолданылады (3.3 -суреті). U – жалпы сынақ үшін, V – аса жоғарғы сенімділікті талап ететін материалдар үшін, T – аса жауапты конструкциялардың істен шығу себептерін анықтау үшін.

3.4.2 Соққы тұтқырлығын анықтау

Соққы тұтқырлығы КС, Дж/см² (кгс·м/см²) келесі өрнек бойынша анықталады:

, (3.1)

мұнда K – үлгіні сындыруға жұмсалған жұмыс, кгм

S_O – тілікше кертілген жердегі үлгінің ауданы, см².
3.2.3 Сынақты жүргізу
Сынаққа дайындалған үлгіні кертігіне қарама-қарсы жағынан соққы күші түсетіндей етіп маятникті тоқпақтың (3.1-суреті) тірегіне орналастырады.

1- маятник, 2- үлгі, 3- шкала, 4- шкаланың тілі

3.1 – сурет. Маятникті тоқпақпен соққы тұтқырлығын

сынау схемасы.
Содан соң маятникті жоғары көтеріп бекітеді де, бастапқы көтеру энергиясын (Е₁) белгілейді. Маятникті босатып сынақтағы үлгіні сындырады. Үлгі сынғаннан кейінгі маятниктің жеткен жерінен қалдық энергия (Е₂) белгіленеді.

Үлгіні сындыруға кеткен жұмысты K, Дж(кгс·м) маятник энергияларының айырмасы арқылы анықтайды: Е₁ – бастапқы энергиясы және Е₂ – қалдық энергиясы, К = Е₁- Е₂

2. 
   – сурет. Ортасы кертілген стандартты үлгі
   

а) U-тәрізді тілікше (жалпы қолданыс); б) V–тәрізді тілікше (арнаулы қолданыс); в) T- тәрізді тілікше (аса жауапты дәлдік үшін қолданыс)

Сынақтың нәтижесі бойынша статикалық сынақтар арқылы анықтауға келмейтін суыққа сынғыштық, жылуға сынғыштық және т.б. қасиеттерді анықтауға болады.

Созылымлы, деформацияға бейімді, морттық күйге ауысуға келмейтін мыс, алюминий және басқа да түсті металдардың қорытпаларын сынау мақсатты ақтамайды. Сонымен қатар құйма қорытпаларын (шойын, магний қорытпалары, т.б) сынауға болмайды, себебі созып сынау кезінде морт сынып кететін материалдарды сынау тиімсіз.

3.5 Тапсырма

3.5.1 Болаттан дайындалған екі үлгінің (шынықтырылған және жасытылған) соққы тұтқырлығын анықтау үшін сынақ жүргізу. Сынақтық үлгілердегі кертік U тәрізді және өлшемдері (мм): L = 55,0; В = 10,0; Н = 10; Н₁ = 8,0.

3.5.2 Төмендегі 3.1- кестені толтыру.

3.5.3 Сынық түрлеріне 3.1- кестесіне сүйеніп талдау жүргізу.