Материалтану

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