Отчет о научно-исследовательской работе. Односторонняя печать

2.2.2 Определение твердости по Бринеллю (метод вдавливания
стального шарика) 
Исследования проводятся по ГОСТ 4670-91 «Пласт массы. Определение 
твердости. Метод вдавливания шарика». 
Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или твер-
дого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпенди-
кулярно поверхности образца в течение определенного времени, и измерении 
диаметра отпечатка после снятия усилия. 
Основные принципы адаптированной методики состоят в следующем. 
Оборудование и материалы 
Аппаратура для испытания включает: 
- корпус, несущий подъемную платформу с рабочим столом; 
- индентор с соответствующими крепежными деталями и устройствами для 
плавного (без толчка) приложения нагрузки; 
- устройство для измерения глубины вдавливания индентора. 
Деформация корпуса при максимальной нагрузке, измеряющаяся вдоль ос-
новной оси приложения силы, не должна превышать 0,05 мм. 
Шариковый индентор изготовливается из закаленной стали и полируется. На 
шарике не должно быть каких-либо признаков деформации или повреждения по-
сле испытаний. Диаметр шарика для испытаний принимается равным 5,0 ± 0,05 
мм. 
Предварительная нагрузка F
о
(допуск ± 1 %) составляет не более 9,8 Н. 
Испытательная нагрузка F
m
(допуск ± 1 %) допускает одно из следующих 
значений: 49; 132; 358; 961 Н. Допускается испытательная нагрузка 1470 Н. 
Предельная измеренная глубина вдавливания принимается равной не более 
0,4 мм и измеряется с точностью ± 0,005 мм. 
Время выдержки образца под нагрузкой определяется с помощью секундо-
мера, имеющего точность не менее ± 0,5 с. 

---

69 
 
 
Образцы для проведения испытаний 
Для проведения исследований используются образцы прямоугольной или 
квадратной формы, изготовленные из фрагментов защитного полиэтиленового 
покрытия, отслоенных с поверхности труб. 
Порядок подготовки образцов следующий: 
- выбор и назначение по определенным признакам участка поверхности за-
щитного покрытия трубы; 
- отслаивание с поверхности трубы в пределах назначенного участка фраг-
мента защитного покрытия; 
- изготовление из фрагмента покрытия образцов для лабораторных исследо-
ваний. 
Проведение исследований 
Порядок проведения исследований следующий: 
- образец для испытания целиком помещается на рабочий стол прибора. По-
верхности образца должны быть перпендикулярными к направлению приложен-
ной нагрузки; 
- в течение пяти секунд прилагают предварительную нагрузку 
0
F
так, чтобы 
точка контакта индентора находилась на расстоянии не менее 10 мм от края об-
разца; 
- устанавливают устройство, отсчитывающее глубину вдавливания h
1
, на ну-
левую отметку и дополнительно прикладывают испытательную нагрузку F
m
в те-
чение двух-трех секунд без удара; 
- выбирают значение испытательной нагрузку F
m
из установленных значений 
(см. выше) так, чтобы получить глубину вдавливания шарика от 0,15 до 0,35 мм. 
Если через 30 с глубина вдавливания h
1
находится вне указанного интервала (или 
вся серия измерений, или отдельное значение), то следует величину нагрузки F
m
при испытании изменять таким образом, чтобы получить корректную глубину 
вдавливания. Число измерений при испытании, которые не дают корректной глу-
бины вдавливания, следует указать в протоколе; 

---

70 
 
 
- проводят испытания таким образом, чтобы пузырьки или трещины в испы-
туемых образцах не смогли оказать влияния на результаты. Если на одном и том 
же образце проводят несколько определений, испытание следует проводить в точ-
ках, расположенных на расстоянии не менее 10 мм друг от друга и от краев об-
разца; 
- после приложения испытательной нагрузки F
m
через 30 с измеряют глубину 
вдавливания h
1 
под нагрузкой F
m1
; 
- проводят десять испытаний, результаты которых являются действительны-
ми на одном или нескольких образцах; 
- определяют деформацию корпуса прибора h
2
в миллиметрах: помещают 
мягкий медный блок (не менее 6 мм толщиной) на рабочий стол и прилагают 
предварительную нагрузку F
0
. Устанавливают устройство для измерения глубины 
на нулевую отметку и прилагают испытательную нагрузку F
m
. Выдерживают ис-
пытательную нагрузку до тех пор, пока показание на указателе глубины вдавли-
вания не станет стационарным. Отмечают это значение, снимают нагрузку и снова 
устанавливают индикатор глубины вдавливания на нулевую отметку; 
- повторяют вышеуказанные операции до тех пор, пока показание индикатора 
глубины не будет постоянным после каждого приложения испытательной нагруз-
ки. Это является указанием на то, что достигнуто положение, при котором нет 
дальнейшего вдавливания в медный блок, и поэтому показание постоянной глу-
бины – это перемещение индикатора глубины, вызванное деформацией корпуса 
прибора. Записывают это постоянное значение как h
2
. 
Для измерения твердости материала защитного покрытия в условиях низких 
температур, лабораторные образцы, расположенные на металлическом массивном 
основании, помещаются в криокамеру, где выдерживаются в течение времени, 
необходимого для достижения образцом нужной температуры. После завершения 
охлаждения, образец с металлическим основанием размещается на рабочем столе 
измерительной машины для выполнения. Количество измерений определяется 
скоростью нагрева образца. Контроль температуры поверхности образца выпол-

---

71 
 
 
няется контактным электронным термометром с точностью измерения не менее 
0,1 

С. 
Обработка результатов исследований 
Порядок обработки результатов исследований следующий. 
Уменьшенное значение нагрузки F
r
вычисляют по формуле: 
21
,
0
)
h
h
(
21
,
0
F
F
r
m
r




, 
(2.12) 
где F
m
– нагрузка на индентор при испытании, Н; 
h
r
– уменьшенная глубина вдавливания (0,25 мм);
h = h
1
– h
2
– глубина вдавливания после внесения поправки на деформацию 
корпуса прибора, мм 
h
1
– глубина вдавливания индентора под испытательной нагрузкой, мм; 
h
2
– деформация корпуса прибора под испытательной нагрузкой, мм; 
0,21 – коэффициент приведения нагрузки к глубине вдавливания h
r
, равной 
0,25 мм. 
Твердость НВ при вдавливании шарика вычисляют по выражению: 
r
r
h
F
5
1
HB




,
(2.13) 
где НB – твердость при вдавливании шарика, Н/мм
2
;
F
r
– уменьшенная нагрузка при испытании, Н;
h
r
– уменьшенная глубина вдавливания, мм. 
Значения НB менее 250 Н/мм
2
округляют до 1 Н/мм
2
(целых чисел). Значения 
НB более 250 Н/мм
2
округляют до значений, кратных 10 Н/мм
2
(десяти). 
Характер распределения чисел твердости НВ для стандартного ряда нагрузок 
в зависимости от величины перемещения h
2
показан на рисунке 2.8. 

---

72 
 
 
1 – 961 Н; 2 – 358 Н; 3 – 132 Н; 4 – 49 Н 
Рисунок 2.8 – Соотношение величины перемещения индентора и значения 
твердости для стандартного ряда нагрузок
 
Определение 
характеристик покрытия 
по 
диаграмме 
«нагрузка-
перемещение» 
Исследования проводятся с помощью универсального измерительного ком-
плекса для определения механических характеристик металлов, а также неметал-
лических материалов ПИМ-ДВ-1 (рисунок 2.9). Принцип работы прибора основан