Главная / Материаловедение / Определение твердости отдельных участков сварного шва и зоны термического влияния

Определение твердости отдельных участков сварного шва и зоны термического влияния

Цель работы — исследование характера распределения твердости и прочности в сварном шве и зоне термического влияния.

Испытание на твердость по методу Виккерса производят в соответствии с ГОСТ 2999 — в образец вдавливается алмазная пирамида с углом при вершине 136°, которая оставляет в нем ромбовидный отпечаток. Отношение действующей на металл через пирамиду нагрузки к площади поверхности отпечатка дает число твердости по Виккерсу (HV).

По числу твердости могут быть вычислены пределы прочности σu и текучести σy:

; (1)

.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы прибора для определения твердости по методу Виккерса. Принципиальная схема этого прибора аналогична схеме твердомера Бринелля (см. рис. 10). Нагрузка 100 Н.

2. Подготовить образец сварного соединения стальных пластин для определения твердости по Виккерсу. На отшлифованной поверхности образца карандашом нанести линию с интервалом 2 мм точки на ней, центры будущих отпечатков алмазной пирамиды при вдавливании (рис. 9). Это соответствует требованиям ГОСТ 2999.

3. Закрепить образец на предметном столике твердомера Виккерса и проверить параллельность его движения (по карандашной линии).

4. Произвести вдавливания индентора прибора в образец с интервалом 2 мм. Этот интервал обеспечивает вращение установочного винта предметного столика (Iоб=1 мм). При каждом вдавливании выполнить следующие операции: включить осветитель и, глядя в микроскоп, совместить центр вдавливания на образце с центром светового луча, заменить световой луч наконечником и подвести образец к ограничительной скобе. Нажатием рычага сверху вниз включить прибор. Через систему рычагов нагрузка передается индентору. Момент вдавливания фиксируется зажиганием сигнальной лампы. Затем наконечник разгружается и прибор автоматически отключается.

5. Измерить обе диагонали каждого ромбовидного отпечатка. Для этого отвести вращением установочного винта образец от наконечника, переключить наконечник на световой луч и дать резкое изображение отпечатка на микроскопе прибора. Ориентирующим винтом установить горизонтально сначала одну диагональ и измерить по шкале микроскопа ее длину, затем вторую. Результаты обоих замеров записать в ведомость (табл. 7).

Таблица 7

Номер

Участка

Зона сварного

Соединения, мм

Диагональ

Отпечатка, мм

Число

Твердости,

HV

Предел

Прочности,

σu= 10,52[(122+HV)0,5-11]

D1

D2

Dср

Операции по п. п. 3–5 производить под наблюдением учебного мастера или преподавателя.

6. Определить число твердости HV для всех участков сварного соединения по среднему из двух значений диагоналей отпечатка и силе вдавливания Р.

7. Вычислить предел прочности металла этих участков по формуле (1).

8. Построить график зависимости твердости (HV) и прочности σu от расположения участка (мм) в сварном соединении (рис. 11).

9. Сделать вывод о соотношении прочности металла шва и околошовной зоны с прочностью основного металла соединения (σu. ш /σu, σu. ок/σu) .

Совпадает ли вывод с прочностным прогнозом по структурам шва и околошовной зоны (лабораторная работа № 1).

Рис. 11

Содержание отчета

В отчете по II части лабораторной работы представляются: схема и фактические размеры испытываемого образца сварного стыкового соединения, ведомость испытания образца на твердость по методу Виккерса с необходимыми вычислениями, график влияния расположения металла в сварном соединении на его твердость и прочность. В заключение по результатам испытания оценить отличие прочности металла шва и околошовной зоны от прочности основного металла.

Контрольные вопросы

1. Что такое твердость?

2. Что означает число твердости по Виккерсу?

3. Какой индентор вдавливается в металл при испытании твердости по Виккерсу?

4. Что называют временным сопротивлением стали?

5. Какая эмпирическая зависимость существует между временным сопротивлением стали и числом твердости по Виккерсу?