Fém keménységvizsgálat
Fémek kristályosítása. A fémek és a vas allotropiája.
A folyékony állapotról a szilárd állapotra (kristályosodásra) való áttérést kristályosításnak nevezzük. A kristályosodási folyamatok a hőmérséklet és az idő függvényében vannak meghatározva, ezért a hűtési görbéket a hőmérséklet-idő koordinátákban ábrázolják (1. Az elméleti, vagyis a nem túlhűtés nélküli fém kristályosodásának ideális folyamata Ts hőmérsékleten folytatódik (1. ábra). Amikor elérjük az ideális Ts megszilárdulási hőmérsékletet, a hőmérséklet csökkenése leáll. Ezt azzal magyarázza, hogy az atomok átrendeződése a kristályrács kialakítása során a hő felszabadulása (a látens kristályosítási hő felszabadul). Minden tiszta fém (nem ötvözet) kristályosodik szigorúan egyéni állandó hőmérsékleten. A fém megszilárdulása után ismét hőmérséklete csökken.
Ábra. 1. Különböző hűtéssel rendelkező fém kristályosítási görbéi
Gyakorlatilag a kristályosodás alacsonyabb hőmérsékleten folytatódik, vagyis ha a fémt túlhűtjük Tn hőmérsékletre. TN1. Tn2. (például 1, 2 görbék). A túlhűtés mértéke (8710, T = Ts-Tn) függ a fém jellegétől és tisztaságától és a hűtési sebességtől. Minél tisztább a folyékony fém, annál inkább hajlamos a hipotermiára. A hűtési sebesség növekedésével a szuperkohűtés fokozódik, és a fém szemcséi kisebbek lesznek, ami javítja a minőséget. A legtöbb fém esetében az ipari körülmények között a kristályosodás alatt az al-hűtés mértéke 10-30 ° C. Magas hűtési sebesség mellett több száz fokot érhet el.
Egyes fémek (vas, titán, kobalt, cirkónium stb.) Különböző hőmérsékletű kristályrácsokkal rendelkeznek. Ezt a jelenséget polimorfizmusnak vagy allotrópiának nevezik. Az egyik kristályszerkezetről a másikra történő átmenet folyamatát polimorf (allotróp) transzformációnak nevezzük.
A polimorf transzformációból származó szerkezetet allotróp formának nevezik. Az alotróp alakot, amely alacsonyabb hőmérsékleten stabil, az a, a magasabb, a - b, g és így tovább.
Az a hőmérséklet, amelynél a rács átmenete az egyik fajról a másikra történik, a polimorf transzformáció hőmérséklete vagy az átkristályosítás hőmérséklete. Ugyanakkor a fém tulajdonságai (sűrűség, hővezető képesség, hőkapacitás stb.) Megváltoznak.
Az allotróp átalakítások fűtéssel a hő felszívódásával és hűtésévei a felszabadulással járnak. Mind a fűtés, mind a hűtés során az allotróp transzformációk bizonyos késleltetéssel fordulnak elő. Így az a-módosítás módosítása a b-módosításra a fűtés során mindig a b transzformációs hőmérséklet fölött lesz, amely hűtéskor történik. Ezt a jelenséget hiszterézisnek hívják.
Fém keménységvizsgálat. A keménység meghatározása a Vickers módszerrel. Rendeltetése. Alkalmazási kör.
A keménységet úgy nevezik, hogy az anyag ellenállása egy másik testbe való behatolásnak, szilárdabbnak és nem maradt deformációnak.
A következő keménységvizsgálati módszerek állnak rendelkezésre:
-Brinell módszere (acél golyó nyomása),
-A Rockwell módszer (gyémánt kúp vagy acélgolyó nyomása),
-Vickers módszer (gyémánt piramis behúzása),
-a mikrokeménység meghatározására szolgáló eljárás,
-Shor módszere (a rugalmas visszahúzás módszere).
A Vickers keménysége az anyag keménysége, a benyomódás nagyságától számítva, amelyet az indenter gyémánt piramisának betöltése okoz. A Vickers tesztekben alkalmazott indenter egy négyzet alakú piramis, amelynek ellentétes oldala a tetején 136 ° -os szögben konvergál. A gyémánt extrudálja az anyag felületét kb. 120 kgf terhelésnél, és a kinyomtatott mikroszkóppal mérjük meg a nyomtatási méretet (rendszerint legfeljebb 0,5 mm). A Vickers (HV) számát a következő képlet adja meg:
ahol F az alkalmazott terhelés (kgf-ban mérve), és D2 a nyomtatási terület (négyzet milliméterben mérve).
Az alkalmazott terhelést általában az adott HV-vel határozzák meg. A Vickers-teszt megbízható a fémek keménységének mérésére, és kerámiákhoz is használható. A Vickers tesztmódszer hasonló a Brinell teszthez. Pontosabban, mint egy golyóstoll használata, mint például egy Brinell acélgolyó, ahol a lenyomatterület területének kiszámításához szükség van, a Vickers eszközök penetrálót használnak hegyes végű négyzet alakjában, i. megjelenik egy játékkártya "gyémánt". A Vickers indenter egy 136 fokos, négyzet alakú gyémánt kúp, az indenter gyémántanyagának előnyei vannak más indexerekkel szemben. nem alakul deformálódni az idővel és a használat során. A Vickers penetrálójának benyomása egy sötét négyzet a világos háttéren. A Vickersprint-t könnyebben számolhatjuk "területenként", mint a Brinell módszerrel végzett kerek nyomtatás. Mint a Brinellben. a Vickers szám kiszámítása a terhelés felosztásával történik (H = P / A). A terhelés 1 és 120 kilogramm közötti.
A Vickers-teszt elvégzéséhez a minta egy menetes talapzatú üllőre van helyezve. Az üllő felfelé fordul, amíg közeledik az indenterhez. Az indító kar aktiválódik, és a terhelést fokozatosan alkalmazzák az indenterre. Ezután a terhelés visszaáll, és a próbadarab a mintával leereszkedik. Az alkalmazás folyamatát és a terhelés elszállítását automatikusan ellenőrzik. Számos terhelés ugyanazon anyagon szinte azonos keménységi értékeket ad, ami sokkal jobb, mint az önkényes változás más keménységmérőkben. A filar mikroszkóp a minta fölé forog, hogy egy négyzet alakú nyomtatást mérjen, plusz / mínusz 1/1000 mm tűréssel. A négyzetnyomtatás átlóin végzett méréseket átlagolják.
A helyes Vickers-jelölés az a szám, amelyet a "HV" (Vickers Keménység) követ. A Vickers-keménység mérésének előnye, hogy igen pontos méréseket lehet végezni, és azt a tényt, hogy minden típusú fémre és felületi vizsgálatra csak egyfajta indenter alkalmazható.