КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Контрольні питання

1. Який метод визначення твердості слід застосувати для визначення твердості загартованих деталей?

2. Яка розмірність твердості, що визначається різними способами?

3. Що називають твердістю матеріалу?

4. Як визначають твердість матеріалу за методом Брінелем?

5. Як визначають твердість матеріалу за методом Роквелла?

6. Які переваги і недоліки метода Брінеля?

7. Чому дорівнює твердість маловуглецевої сталі, якщо твердість за Брінелем НВ=180 кгс/мм²?

8. Чому дорівнюють 4 великі поділки на шкалі лупи мікроскопа у методі Брінеля?

9. Що означає запис НRC=80 (який метод, для яких металів, який індентор, яке основне навантаження, що означають букви Н, R i C)?

10. Вивести розрахункову формулу для методу Брінеля через діаметр відбитка.

ПРАКТИЧНА РОБОТА №2
«МАКРОСТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ»

Мета роботи: самостійно (згідно з методичними рекомендаціями) виявити ліквацію сірки, фосфору, будову ливарної сталі, дефекти зварно­го шва: вивчити методику макроаналізу.

Прилади та матеріали:зразки, водяна баня, фарфорова ванна, біно­кулярна лупа, щипці, вата, фільтрувальний папір, спирт, глянцевий бромосрібний фотографічний папір, реактиви для виявлення макроструктури.

Властивості металів і сплавів визначаються їхнім структурним станом, який залежить від хімічного складу і попереднього оброблен­ня їх. Для вивчення структури металів і сплавів використовують різ­ні методи, найпоширенішими з яких є металографічний (макроструктурний, мікроструктурний), рентгеноструктурний, дилатометричний, термічний, електроопору, внутрішнього тертя та ін.

Макроструктурою називають будову металу, яку видно неозброєним оком або при невеликому збільшенні (до 10–30 крат) за допомогою лупи. При макроаналізі можна одночасно спостерігати велику поверхню заготовки. Це дає уяву про загальну будову металу, дозволяє в багатьох випадках робити висновки про якість металу та визначати умови попередньої обробки, тобто, умови твердіння, характер і якість обробки, що застосовувалися для надання деталі остаточної форми та властивостей (литво, обробка тиском, зварювання), дендритну будову, усадко­ву крихкість, раковини, тріщини, шлакові вкраплення, ліквацію сірки, фосфору і вуглецю, структурну неоднорідність, волокнистість структури, глибину зміцненого шару, зернистість структури тощо. Існують два основних методи виявлення макроструктури металу: зламу та протравлювання.

Метод зламу. По вигляду свіжого зламу можна судити про величину зерна металу, а також про наявність різних дефектів: раковин, тріщин, неметалевих включень. Вид зламу буває кристалічним (зернистим) або волокнистим.

За методом зламів вивчають зломи зразків, деталей, визначаючи харак­тер злому (динаміч­ний, втомний), роз­мір зерен, внутрішні дефекти (пори, трі­щини), дендритну будову, структурну неоднорідність тощо (рис. 1).

У металах і спла­вах залежно від їх попереднього оброблення злами бувають кристалічні (зернисті) (рис. 1, а, б) або волокнисті (рис. 2). Кристалічні злами виникають у крихких сплавах і руйнування відбувається по межах зерен (міжкристалічний, див. рис. 1, а) або через зерна (транскристалічний, див. рис. 1, б).

Коли руйнування відбува­ється в процесі дії циклічних навантажень, то виникають втомні зломи (рис. 3).

Рис. 1. Характер зламу: а – міжкристалічний крихкий; б – транскристалічний в'язкий

Рис. 2. Волокниста будова макро­структури поковки півосі автомобіля

Методом макрошліфа стру­ктуру вивчають на темплеті після його шліфування і протрав­лення спеціальним реакти­вом. Цим методом виявляють волокнистість, ліквацію сірки, фосфору і вуглецю, дефекти зварних швів, усадкові та інші раковини, тріщини, глибину зміцненого шару тощо.

Рис. 3. Макроструктура злому від втомленості: a – зародження тріщини на поверхні; б – зародження тріщини в перехідній зоні

Метод протравлювання. Для визначення макроструктури методом протравлювання необхідно підготувати спеціальний зразок – макрошліф, що вирізається з досліджуваної деталі. Зразок після вирізання заторцьовується на точилі, шліфується наждачним папером і протравлюється. Замість протравлювачів використовують спиртові або водні розчини кислот, солей та лугів. Методом протравлювання можна виявити порушення суцільності металу: усадкові та газові раковини, тріщини, дефекти зварювання, дендритну будову, неоднорідність будови, що викликана обробкою тиском і т.д.

Послідовність виконання роботи:

1. Перед практичним виконанням роботи під керівництвом ви­кладача ознайомитися зі стендами, зразками, деталями, темплетами, хімічними реактивами в лабораторії кафедри. Викладач демон­струє способи виготовлення макрошліфів, їх травлення відповідни­ми реактивами (дод. 2), звертаючи увагу на те, що зразок для макроаналізу вирізається у відповідних площинах заготовки або деталі. Це залежить від того, що досліджується – відливок, поковка, штам­повка, зварний шов, термічно зміцнена деталь тощо.

2. Поверхні, що вивчаються, піддати ручному шліфуванню (шлі­фувальною шкуркою).