Контроль механических характеристик чугуна методом микроударного индентирования

Abstract

Инструментальное индентирование является одним из эффективных методов измерения физико-механических свойств различных материалов. В настоящей работе рассматриваются особенности контроля чугуна, имеющего различную форму графитовых включений: пластинчатую, шаровидную, вермикулярную и др., и модели, позволяющие на основании данных диаграммы микроударного нагружения материала рассчитать твёрдость по Бринеллю HBW, модуль упругости E и предел прочности σв чугунов различных марок. Показано, что использование в расчётах комплекса параметров позволяет устранить грубые ошибки при оценке HBW, вызванные влиянием графитовой структуры на значения модуля упругости и динамической твёрдости. На основании экспериментальных данных продемонстрировано, что измерение твёрдости чугуна с использованием значений коэффициента восстановления скорости приводит к погрешности измерения до 75 единиц, в связи с чем такой контроль с помощью стандартных динамических твердомеров является недостоверным. Также подтверждена устойчивая связь между пределом прочности и произведением твёрдости и модуля упругости. Показана возможность установления марки чугуна (серый или высокопрочный) по данным однократного измерения. Предложенная методика даёт возможность осуществить контроль непосредственно изделий на промышленных предприятиях, производящих чугунное литье. Проведенные исследования доказывают, что разработанные алгоритмы могут применяться для оперативной диагностики твёрдости чугуна с использованием динамических портативных твердомеров при их определённой модернизации.