Определение твердости готовых изделий из твердых сплавов

13.09.2019

Большое практическое значение имеет определение твердости, потому что она вместе с прочностью при изгибе представляет важнейшее свойство твердых сплавов, влияющее на их стойкость в работе. Следует учесть, что наиболее употребительные твердые сплавы лежат по шкале твердости Mooca между топазом и корундом, следовательно, значительно тверже, чем известные до сих пор металлические материалы. Поэтому возможно испытание только алмазным конусом. Вследствие быстрого разрушения алмаза не рекомендуется определять твердость по шкале С Роквелла (при нагрузке 150 кг). На практике в качестве заводского экспресс-испытания применяют определение твердости по шкале А (общая нагрузка 60 кг, предварительная 10 кг).

Как и у всех способов, связанных с вдавливанием, при испытании по Роквеллу (шкала А) большое значение придается безупречному состоянию поверхности и плотному прилеганию образца к опоре. При весьма малых отпечатках сильное влияние могут оказать субъективные ошибки, в особенности скорость наложения и снятия испытательной нагрузки. На результат испытаний влияет также степень закругления острия испытательного конуса, вследствие чего было предложено применять конусы с определенным затуплением. Учитывая сравнительно большой износ, конусы необходимо постоянно проверять под лупой; алмазы с трещинками и углублениями дают совершенно неправильные результаты испытаний.

Вследствие недостаточной надежности способа Роквелла для точных исследований, а также и в производстве применяют способ Виккерса (обычные пирамиды, нагрузка 50 кг). Особенно большое значение при этих испытаниях придается безупречному состоянию поверхности образца. Необходима тончайшая доводка при помощи алмазных кругов, так как следы шлифовки не допускают точного измерения сравнительно малых отпечатков (рис. 142).
Определение твердости готовых изделий из твердых сплавов

Алмазные пирамиды с дефектами, которые здесь также могут часто встречаться из-за высокой нагрузки, дают совершенно неправильные показания. Твердость по Виккерсу (выраженную в кг/мм2) вследствие особой структуры и известной пористости твердого сплава нельзя непосредственно сравнить с твердостью по Виккерсу других металлических материалов.

На основании многочисленных практических измерений зависимость между твердостью по шкале А Роквелла и твердостью по Виккерсу в области высоких их значений можно изобразить в виде кривых, показанных на рис. 143. Характер кривой показывает, насколько ненадежны в этом диапазоне значения твердости по шкале А Роквелла. Для пересчета значения твердости по шкале А Роквелла в значения по шкале С Роквелла Мак-Кена предложил для твердых сплавов формулу:

Скотт и Грей составили для твердых сплавов сравнительную таблицу значений твердости, полученных по методу алмазной пирамиды и по шкалам А и С Роквелла.

Измерения твердости позволяют также сделать некоторые выводы о вязкости твердого сплава, если рассматривать отпечаток при соответствующем увеличении. От отпечатка расходятся трещинки, число, ширина и длина которых уменьшаются с повышением вязкости твердого сплава. На рис. 144 показаны микроснимки шлифов четырех различных марок твердых сплавов при одинаковом увеличении, каждый с отпечатком алмазной пирамиды при нагрузке 50 кг и отпечатком по Роквеллу при нагрузке 60 кг.

На рис. 144, а, представлен горячепрессованный твердый сплав с очень высокой твердостью; на рис. 144, б изображен микроснимок твердого сплава 78% WC, 16% TiC и 6% Co; на рис. 144, в — микрошлиф твердого сплава ВК6 (94% WC и 6% Co), а на рис. 144, г — микрошлиф твердого сплава ВК15 (85%1 WC и 15% Co).

Характер трещин на отпечатках позволяет заключить о растущей (в избранной последовательности снимков) вязкости. Прочность при изгибе упомянутых твердых сплавов возрастает в той же последовательности. Размеры отпечатков показывают, что твердость соответственно снижается.

Недавно стали также применять испытание микротвердости для определения твердости отдельных структурных составляющих твердых сплавов. Как известно, микротвердость зависит от нагрузки; для получения сравнимых значений необходимо отнести их к определенной диагонали отпечатка и, кроме того, указать экспоненту Мейера. Для этого необходимо построить так называемую прямую Мейера, дающую в двойном логарифмическом масштабе зависимость диагонали отпечатка от нагрузки. Вследствие малой величины зерен карбида в обычных твердых сплавах невозможно сделать несколько отпечатков микротвердости с различной нагрузкой на одном зерне и измерить их диагонали. Измерения же небольших отпечатков (5—40 u) на различных зернах, естественно, приводят к большим ошибкам. Путем продолжительного спекания удается вырастить крупные кристаллы карбидов, которые можно легче и точнее испытать.

Для практического испытания микротвердости используют известные приборы Ганнемана, Кнупа и др. Алмазный прибор Кнупа, создающий ромбический отпечаток с острым углом или новейший так называемый двойной алмазный индентор хорошо себя оправдали, так как при испытаниях на них хрупких твердых сплавов почти не образуется трещин. Отпечатки по продольной оси измеряются значительно точнее, чем при обычном методе Виккерса.

Для определения микротвердости царапанием рекомендуется прибор, разработанный Бирбаумом.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна