МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»	

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
«Метод микротвердости и его применение
для изучения показателей и структуры
спецматериалов
теплоэнергоустановок»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Спецматериалы теплоэлектроэнергетики»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ

КАЗАНЬ 2014

            ББК 34.2.
УДК 669.017

Метод микротвердости и его применение для изучения показателей и структуры спецматериалов теплоэнергоустановок: Методические указания к выполнению лабораторной работы / Сост.: А.М. Павлова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2014. – 17 с.
Методические указания используются для закрепления теоретического материала дисциплины «Специальные материалы теплоэлектроэнергетики». Они предназначены для студентов КГЭУ направления 150600 «Материаловедение и технология новых материалов» специальности 150601.65 «Материаловедение и технология новых материалов», изучающих дисциплину «Специальные материалы теплоэлектроэнергетики».

© Казанский государственный энергетический университет, 2014

Лабораторная работа №1
МЕТОД МИКРОТВЕРДОСТИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СТРУКТУРЫ СПЕЦМАТЕРИАЛОВ ТЕПЛОЭНЕРГОУСТАНОВОК
Цель работы:
– освоить методику измерений микротвердости;
– определить значения микротвердости образцов металлов, керамики, стекол;
– выполнить статистическую обработку результатов измерений;
– дать заключение об особенностях формирования микроструктуры сталей в литом состоянии и после различных режимов термической обработки.

Оборудование и реактивы
Микротвердомер ПМТ-3, микрошлифы образцов металлов, керамики, стекол.

1. Методы определения твердости материалов

Твердость – свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентера в его поверхность – более твердого тела определенной формы [1].
Методы определения твердости различаются формой и материалом индентера, значениями нагрузок, глубины внедрения, времени действия нагрузок.
В настоящее время общепринято выражать твердость числами твердости по Бринелю HB, Виккерсу HV и Роквеллу HR, а также числами микротвердости по ПМТ-3 (H).
НВ определяется вдавливанием закаленного шарика (рис. 1).

Рис. 1. Схема измерения твердости по методу Бринеля

HV – определяется вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине a = 136° (рис. 2).

Рис. 2. Схема измерения твердости по методу Виккерса

HR – определяется вдавливанием алмазного конуса (рис. 3).
HR = f(h) (безразмерная величина). 

Рис. 3. Схема измерения твердости по методу Роквелла
Более универсальным и более приспособленным для исследовательских целей является метод определения микротвердости по ПМТ-3.
Испытание на микротвердость – один из наиболее тонких способов механических испытаний материалов. При испытании на микротвердость можно получить характеристику материала в его микрообъеме. То, какова может быть величина этого объема, можно видеть из следующего примера. Испытание, при котором величина диагонали равна 10 мк, является обычным испытанием. Для вполне правильного испытания необходимо, чтобы расстояние от края отпечатка до края испытуемого тела было не меньше 10-кратной глубины отпечатка [2]. Следовательно, при величине диагонали 10 мк, допустимые размеры испытуемого объекта будут 50х50х15 мк. Такой объем для железа соответствует весу 3х10-4 мг. В том случае, если величина диагонали равна 5 мк, то вес соответствующей наименьшей частицы, твердость которой определена, будет около 40х10-6 мг.
Таким образом, видно, что при помощи прибора для испытания на микротвёрдость можно определять число твёрдости для таких малых объёмов материалов, точный состав которых современными способами иногда затруднительно определить [2].
Метод микротвердости [1] применяют для измерения твердости тонких слоев материалов, структурных составляющих, металлических покрытий, фольги. По существу он не отличается от метода Виккерса, однако при этом используют малые нагрузки вдавливания: от 0,049 (5) до 4,9 (500) Н (гс). Значение нагрузки вдавливания подбирается таким образом, чтобы минимальная толщина образца или слоя была больше длины диагонали отпечатка в 1,5 раза. Кроме того, при вычислении средней твердости материала размер диагонали отпечатка должен быть значительно больше размера его структурных составляющих. При измерении твердости отдельных структурных составляющих, например феррита или перлита, длина диагонали отпечатка должна быть достаточно мала по сравнению с размером отдельного зерна.
Инденторами при определении микротвердости являются четырехгранная алмазная пирамида с квадратным основанием (основной индентор), трехгранная пирамида с основанием в виде равностороннего треугольника (для определения микротвердости более 10000 Н/мм2 (1019 кгс/мм2) под нагрузкой вдавливания менее 0,098 Н (10 гс), четырехгранная пирамида с ромбическим основанием (для материалов с малой толщиной и для контроля анизотропии), индентор Кнуппа или четырехгранная алмазная пирамида с основанием в виде параллелограмма, одна диагональ которого в 7 раз больше другой (для увеличения точности измерения микротвердости).
Иногда микротвердость определяют по невосстановленному отпечатку, т.е. по его глубине, измеренной под нагрузкой. Это необходимо для определения таких характеристик материалов, как упругое восстановление, релаксация и др.
Микротвердость обозначают символом Н с указанием индекса формы наконечника (например, Н и Н▼). Допускается указывать после индекса формы наконечника значение прилагаемой нагрузки (например, Н▼0,196 – вдавливается трехгранная пирамида под нагрузкой 0,196 Н). Единицу измерения микротвердости (ньютон на квадратный миллиметр и килограмм-сила на квадратный миллиметр) обычно не указывают. Однако учитывая различие значений твердости в ньютонах на квадратный миллиметр и килограмм-силах на квадратный миллиметр почти на порядок, необходимо указывать единицу измерения.
Если микротвердость получена по методу невосстановленного отпечатка, то к индексу формы наконечника добавляется буква h. Например, Н▼h0,196 = 2500 означает, что микротвердость, определенная вдавливанием трехгранной пирамиды по методу невосстановленного отпечатка под нагрузкой 0,196 Н, равна 2500 Н/мм2.
Метод микротвердости наряду с важным преимуществом по сравнению с другими методами измерения твердости, заключающимся в высокой локальности, имеет и свои недостатки. Основной из них – сложность измерения диагонали восстановленного отпечатка оптическими средствами. С уменьшением размера отпечатка при малых нагрузках вдавливания возрастает погрешность измерения диагонали отпечатка; а, следовательно, снижается точность измерения микротвердости.
Для определения микротвердости необходима тщательная подготовка поверхности материала. Шероховатость поверхности должна быть Rа ≤ 0,32 мкм, при этом не допускается наличие смазки или влаги на поверхности.
Числа твердости взаимопереводимы, существуют переводные таблицы (см. приложение 1).
В Приложении 2 [3, 4] приведены числа твердости при испытании алмазной пирамидой с углом при вершине 136°.
2. Микротвердомер, принцип действия, особенности конструкции
Метод микротвердостей предназначен для определения твердости очень мелких (микроскопических) объемов материалов, мелких деталей, тонких проволок, поверхностных слоев покрытий, отдельных зерен, фаз и структурных составляющих металлов и сплавов [5, 6].
Микротвердомер ПМТ-3 может быть использован для исследовательских работ в области изучения свойств металлов, стекла, сплавов, стали, абразивов, керамики, минералов и других материалов [3].
Возможно решение следующих материаловедческих задач:
– определение предела растворимости в твердом состоянии;
– изучение ликвации и процессов диффузии в металлических сплавах;
– определение распределения деформации после различных видов механического нагружения;
– исследование фазово-структурного состояния при легировании, термической и химико-термической обработке.
Метод основан на измерении линейной величины диагонали отпечатка, полученного от вдавливания алмазной пирамиды в исследуемый материал под определенной нагрузкой.
Общее увеличение микроскопа зависит от объектива и может быть 487х или 130х [3]. Алмазная пирамида имеет квадратное основание и угол при вершине 136°. Нагрузка на алмазную пирамиду осуществляется гирями весом от 2 до 200 граммов.
Прибор состоит из штатива, предметного столика, винтового окуляра, микрометра, нагружающего механизма и специального осветителя.
Специальный осветитель укреплен на тубусе микроскопа и служит для освещения объекта. Осветитель снабжен светофильтрами, которые предназначены для интенсивности освещения и повышения контраста объекта. Осветительное устройство позволяет рассматривать исследуемый предмет как в светлом поле (справа), так и в темном поле (слева).
Оптическая схема микроскопа показана на рис. 4.

Рис. 4. Оптическая схема микроскопа микротвердометра ПМТ-3:
1 – источник света; 2 – конденсор; 3 – светофильтры; 4 – коллективная линза; 5 – ирисовая диафрагма; 6 – отражательная пластина; 7 – объектив; 8 – исследуемый предмет; 9 – ахроматическая линза; 10 – призма; 11 – окуляр-микрометр; 12 – держатель отражательной пластинки и зеркала 13 – рукоятка (рис. 5); 14, 16 – кольцевая диафрагма; 15 – отражательное зеркало; 17 – параболическое зеркало

При исследовании предметов в светлом поле (рис. 4, справа) луч от источника света 1 через конденсор 2 светофильтр 3, коллективную линзу 4 и ирисовую диафрагму 5 попадает на отражательную пластину 6. Далее луч проходит в объектив 7, попадает на исследуемый предмет 8, отражается от него, снова попадает в объектив 7 и, пройдя отражательную пластину 6, ахроматическую линзу 9 и призму 10, образует изображение предмета в фокальной плоскости окуляр-микрометра 11.
Освещенность предмета при наблюдении в светлом поле регулируется изменением диаметра диафрагмы 5.
Призма 10 отклоняет луч на 45°, что создает удобства при работе на приборе.
Переход к работе в темном поле осуществляется поворотом держателя 12 отражательной пластинки и зеркала при помощи рукоятки 13 (рис. 5).
При работе в темном поле луч проходит светофильтр 3 (рис. 4, слева), кольцевую диафрагму 14 и попадает на отражательное зеркало 15. Далее, пройдя кольцевую диафрагму 16, луч отражается от параболического зеркала 17, попадает на исследуемый предмет 8, отражается от него и проходит тот же путь, что и при наблюдении в светлом поле.
Основными частями микротвердомера являются штатив с предметным столиком и головка с механизмом нагружения.

Рис. 5. Внешний вид твердометра ПМТ-3: 
3 – светофильтры; 7 – объектив; 11 – винтовой окулярный микрометр; 13 – рукоятка; 18 – основание прибора; 19 – колонка; 20 – кронштейн с тубусом; 21 – гайка для перемещения кронштейна с тубусом; 23 (5, 6) – барашек грубого движения; 24 – барашек микрометрического движения; 27 – предметный столик; 31 – рукоятка для поворота столика; 33 – планка для закрепления исследуемого образца; 34 – шток механизма нагружения; 35 – оправка с алмазным наконечником; 36 – гиря из разновеса; 37 – рукоятка арретира; 39 – трансформатор; 40 – винт; 41 – регулировочная гайка; 42 – винт, стягивающий лапки наружной втулки; 43 – ручной прессик; 44 – центрировочные винты; 46 – наклонная насадка

Штатив состоит из основания 18 (рис. 5) и колонки 19, имеющей снаружи ленточную резьбу для перемещения в вертикальном направлении кронштейна 20 с тубусом при помощи гайки 21. Кронштейн закрепляется на колонке при помощи разрезной втулки зажимным винтом 22 (рис. 6), который при работе должен быть зажат.
В кронштейне размещены механизмы грубого и микрометрического движения тубуса микроскопа. Вращая барашки 23 (рис. 5 и 6) грубого движения и барашек 24 (рис. 5) микрометрического движения, можно перемещать тубус вверх и вниз.

Рис. 6. Прибор для фотографирования отпечатков
22 – зажимной винт; 25 – рукоятка; 26 – барашек; 28, 29 – барашек микрометрического движения; 30 – стопорный винт; 38 – осветитель; 45 – вертикальный тубус для фотографирования; 47 – винт; 48 – окулярная трубка микрофотонасадки

Механизм грубого движения имеет регулировку хода. Если один барашек грубого движения немного развернуть относительно другого, ход движения тубуса будет тяжелее или легче, в зависимости от того, в какую сторону развернуты барашки. Кроме того, грубое движение можно застопорить при помощи рукоятки 25 (рис. 6). На барашке 26 имеется шкала, одно деление которой соответствует 0,002 мм подъема или опускания тубуса.
Предметный столик 27 (рис. 5) укреплен на основании штатива тремя винтами. Верхняя часть столика, на которую устанавливается предмет, может перемещаться в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с помощью микрометрических винтов 28 (рис. 6) и 29. Это координатное перемещение. Оно служит для выбора места при нанесении отпечатков и размещении их на заданном расстоянии друг от друга или от края образца, осуществляемое вращением микрометрических винтов. Отпустив стопорный винт 30, можно рукояткой 31 (рис. 5) поворачивать столик от упора до упора при попеременном подводе выбранного места поверхности то к вершине алмазного наконечника, то к перекрестию нитей.
Призма применяется при исследовании поверхностей цилиндрических предметов; на пластинку 33 с помощью пластилина можно поместить предмет любой конфигурации.
Механизм нагружения состоит из штока 34, укрепленного на двух пружинах, расположенных внутри корпуса механизма. В нижний конец штока вставляется оправка 35 с алмазной пирамидой, а на утолщенную часть штока кладется гиря 36 (из разновеса). Для получения отпечатка шток опускают плавным вращением рукоятки 37 арретира против часовой стрелки.
Для получения отпечатка прибор должен быть сфокусирован на исследуемый участок объекта.
Осветитель 38 (рис. 6) укреплен на тубусе микроскопа и служит для освещения исследуемого предмета. При повороте рукоятки 13 (рис. 5) от упора до упора осветитель позволяет рассматривать предмет как в светлом, так и в темном поле. Равномерное освещение достигается перемещением и разворотом патрона с лампой.
При установке осветителя 38 (рис. 6) необходимо соблюдать осторожность, так как сдвиг осветителя вызовет разъюстировку прибора.
Светофильтры 3 (рис. 5) осветителя предназначены для повышения контрастности исследуемого предмета.
Лампа осветителя питается от сети через трансформатор 39. Трансформатор выпускается включенным на 220 В. Если необходимо переключить его на 127 В, следует передвинуть рычаг через окно в донышке трансформатора и установить на цифру «127».
Винтовой окуляр-микрометр 11 закрепляется на трубке насадки винтом 40. Окуляр-микрометр при установке должен быть развернут так, чтобы направление движения перекрестия сетки проходило через диагональ отпечатка и чтобы барабанчик микрометра находился справа от исследователя.
-- -
7

3. Экспериментальная часть [3, 7]
Приборы и материалы, методические указания по настройке прибора [3]
Для получения отпечатка и его измерения необходимо проверить чувствительность нагружающего механизма, и если она нарушена, следует отрегулировать. Для этого следует обратиться к заведующему лабораторией.
5
Необходимо определить или проверить цену деления барабана винтового окуляра-микрометра, масштаб увеличения:
– перемещением оправы глазной линзы установить окуляр на резкое изображение сетки;
– на предметный столик установить объект-микрометр, после чего перемещением тубуса (грубой и микрометренной наводкой) установить резкое изображение объекта-микрометра. Объект-микрометр повернуть так, чтобы его штрихи были параллельны штрихам неподвижной шкалы окуляра;
– совместить перекрестие подвижной сетки с изображением штриха объекта-микрометра и снять отсчет с измеряемого объекта окуляра-микрометра.
Вращением измерительного барабана сместить перекрестие на возможно большое число делений шкалы микрометра и снова снять отчет по измерительному барабану. Необходимо учитывать мертвый ход окуляра-микрометра, т.е. перекрестие подводить с одной стороны. Разность отсчетов дает число делений окуляра-микрометра, уместившихся в определенном числе делений объекта-микрометра.
Цена деления барабана окуляра-микрометра (Е) определяется по формуле:
E = T·Z/A,
где T – число делений объекта-микрометра; Z – цена делений объекта-микрометра; A – разность отсчетов окуляра-микрометра.
Пример: В 13 делениях объекта-микрометра уложилось 413 делений барабана (т.е. 4 полных оборота барабана + 13 делений барабана). Цена деления объекта-микрометра 0,01 мм. Тогда одно деление барабана винтового окуляра-микрометра составит:
.
Масштаб увеличения (МУ) объектива составит:
.
Порядок проведения испытаний:
1.	Получите у преподавателя образец для измерения его микротвердости.
2. При помощи ручного прессика 43 (рис. 5) закрепить предмет пластилином на пластинке 33 (рис. 5) так, чтобы его исследуемая поверхность расположилась параллельно рабочей плоскости столика.
3. Поместить на утолщенную часть штока груз.
4. При положении столика, показанном на рис. 6, выберите место на предмете для производства отпечатка. При исследовании металлического предмета расстояние от центра отпечатка до края предмета или между центрами соседних отпечатков должно быть не менее двух диагоналей отпечатка, а при исследовании минералов – не менее пяти диагоналей; толщина предмета не должна быть меньше полутора диагоналей отпечатка. При исследовании отдельных структурных составляющих металлических сплавов действуют те же правила. Границей предмета служит граница исследуемого зерна.
5. Плавно поверните предметный столик против часовой стрелки до упора, как показано на рис. 5, не допуская толчков при подведении к упору. Закрепите столик в этом положении винтом 30 (рис. 6).
6. Медленным поворотом рукоятки 37 (рис. 5) против часовой стрелки опустите шток так, чтобы алмаз коснулся поверхности исследуемого предмета. Рукоятку поворачивайте приблизительно на 180° в течение 10 – 15 сек. После надлежащей выдержки (5 сек) под нагрузкой поверните рукоятку в исходное положение.
Отожмите винт 30 (рис. 6) и повернуть предметный столик в прежнее положение до упора, как показано на рис. 6. Чтобы избежать удара об упор и смещения предмета с установленного положения, столик нужно поворачивать очень осторожно.
7. Измерьте диагональ отпечатка при помощи окуляр-микрометра. Винтами 28 и 29 подвести отпечаток к перекрестию, при этом обе стороны перекрестия должны прилегать к двум сторонам отпечатка (рис. 7, установка 1). 

Рис. 7. Положение отпечатка и окуляра окуляра-микрометра.

После того как отпечаток совмещен с перекрестием, нужно произвести отсчет по измерительному барабану окуляр-микрометра. Затем необходимо вращать измерительный барабан до тех пор, пока перекрестие окуляра не совместится с противоположными двумя сторонами отпечатка (рис. 7, установка 2) и снова произвести отсчет по окуляр-микрометру. Разница отсчетов, умноженная на цену деления измерительного барабана, даст истинную величину диагонали отпечатка.
Число микротвердости подсчитывают по формуле: Н= 1854·Р/С2,
где Н – число микротвердости в кг/мм2 (10 МПа); Р – нагрузка в граммах; С – диагональ отпечатка в микронах.
Число микротвердости в системе СИ выражают в МПа, но записывают без указания размерности (например, Н 1500).

Статистическая обработка результатов измерений [8]. 

1. Среднеарифметическое значение микротвердости находят по формуле:
,
где п – общее число измерений (обычно 3 – 10); Hi – единичные измерения микротвердости.
2. Среднеквадратичная (стандартная) ошибка измерения микротвердости рассчитывается по формуле:
.
3. Установление доверительного интервала Н±ΔН для данного уровня доверительной вероятности W проводится с помощью критерия Стьюдента t
 или ,
где Н – математическое ожидание измеряемой величины.
5
Значения t при соответствующем уровне доверительной вероятности W (обычно 0,9 или 0,95) и при разном числе степеней свободы v = п - 1 находят по таблице:
Таблица 1.
Граничные значения t – критерия Стьюдента для 5 % уровня в зависимости от числа степеней свободы v (α = 0,05 и W= 1 - α = 0,95)

v	t005	v	t005	
1	12,71	11	2,20	
2	4,30	12	2,18	
3	3,18	13	2,16	
4	2,78	14	2,15	
5	2,57	15	2,13	
6	2,45	16	2,12	
7	2,37	17	2,1l	
8	2,31	18	2,10	
9	2,26	19	2,09	
10	2,23	20	2,08	

Рекомендуемый уровень доверительной вероятности W для инженерных расчетов составляет 0,95.
Если экспериментальные значения измеряемой величины выходит за границы доверительного интервала, то эти значения отбрасываются и расчеты средних значений измеряемой величины проводятся повторно. При этом число измерений не должно быть меньше трех. В противном случае дополнительные измерения и последующие расчеты проводятся заново. Студенты после проделанной работы обмениваются полученной информацией.
Оформление отчета
Отчет о работе должен содержать теоретическую часть, методику проведения измерений микротвердости, результаты статистической обработки экспериментальных данных, заключение о формировании микроструктуры сталей в литом состоянии и после различных режимов термической обработки.
Контрольные вопросы

1.	Что называется твердостью?
2.	Какие методы измерения твердости Вы знаете?
3.	По каким формулам определяется твердость по Бринелю, Роквеллу и Виккерсу?
4.	Как определяется микротвердость?
5.	Расскажите об устройстве и конструкции микротвердомера ПМТ-3.
6.	Назначение прибора ПМТ-3.
7.	Перечислите достоинства и недостатки метода измерения микротвердости.
8.	По какой формуле вычисляются микротвердость образца?

Приложение 1
Таблица П1

Перевод чисел твердости, полученных различными методами, в характеристику прочности (σв) образца [7]

Времен-
ное со-
против-
ление
разры-
ву, σв
кгс/мм2
(10
МПа)	Твердость	
	По Бринелю НВ	по Роквеллу
с алмазным
наконечником
НR (ед, Роквелла)	по Супер-Роквел-
лу с алмазным
наконечником
НRN	По
Вик-
керсу
HV,
кгс/мм2	
	Диа-
метр
отпе-
чатка,
d мм	Число
твер-
дости
HB,
кгс/мм2	Шкалы		
			А
P=60
кгс	D
P=10
кгс	C
P=150
кгс	15N
P=15
кгс	30N
P=30
кгс	45N
P=45
кгс		
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	
			82,5	72,5	62	91	78	69	830	
			82,0	72,0	61	90,5	78,5	68,0	800	
			81,5	71,0	60,0	90,0	-	-	760	
			81,0	70,5	59,0	89,5	77,0	65,5	740	
			80,5	69,5	58,0	89,0	76,0	64,05	710	
			80,0	69,0	57,0	88,5	75,0	63,5	690	
			79,5	68,0	56,0	88,0	74,0	62,0	660	
			79,0	67,0	55,0	87,5	73,5	61,0	640	
			78,5	66,5	54,0	87,0	72,5	60,0	610	
210			-	-	53,5	-	72,0		-	
205			78,0	65,5	53,0	86,5	71,5	59,0	580	
200			-	-	52,5	-		-	-	
195			77,5	65,0	52,0	86,0	70,5	57,5	570	
190			76,5	-	51,5	-	-	-	-	
185			76,0	64,0	51,0	85,5	70,0	56,5	560	
182			76,0	-	50,0	-	-		540	
180			76,0	62,5	49,0	84,5	68,0	54,0	520	
175			75,0	-	48,5	-	-		-	
172			75,0	62,0	48,0	84,0	67,0	53,0	510	
170	2,85	460	74,5	-	47,5	-	-	-	-	
168	-	-	74,0	61,0	47,0	83,5	-	-	490	
165	2,88	450	73,5	60,5	46,0	83,0	65,5	51,0	470	
160	2,90	444	73,0	-	45,5	83,0	-	-	-	
158	2,92	438	73,0	-	45,0	83,0	-	-	460	
155	2,95	430	73,0	-	44,0	82,0	63,5	48,5	440	
Продолжение таблицы П1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	
150	3,00	415	72,5	-	43,5	-	-	-	-	
145	3,05	401	72,0	58,0	43,0	81,5	62,5	47,5	430	
142	3,08	393	72,0	57,5	42,0	81,0	62,0	46,5	420	
140	3,10	388	71,0	-	41,0	-	-	-	410	
135	3,15	375	71,0	55,0	40,0	80,0	60,0	44,0	390	
125	3,25	352	69,0	54,5	38,0	-	-	-	370	
120	3,30	341	69,0	53,5	37,0	-	-	-	360	
115	3,35	331	68,0	53,0	36,0	-	-	-	340	
112	3,40	321	67,5	52,0	35,0	-	-	-	330	
110	3,45	311	67,0	51,5	34,0	-	-	-	320	
105	3,50	302	67,0	50,5	33,0	-	-	-	310	
103	3,53	297	66,5	50,0	32,0	-	-	-	300	
100	3,60	285	65,5	48,5	30,0	-	-	-	285	
97	3,65	277	65,0	47,5	29,0	-	-	-	280	
95	3,70	269	64,5	46,5	28,0	-	-	-	275	
90	3,75	262	64,4	45,5	27,0	-	-	-	265	
88	3,80	255	64,0	44,5	26,0	-	-	-	260	
85	3,85	248	63,0	43,0	25,0	-	-	-	250	
82	3,90	241	62,5	42,0	24,0	-	-	-	245	
80	3,95	235	62,0	41,5	23,0	-	-	-	235	
75	4,05	223	61,0	-	21,0	-	-	-	225	
73	4,10	217	61,0	-	20,0	-	-	-	215	
70	4,15	212	60,0	-	19,0	-	-	-	210	

Приложение 2 [3, 4]
ЧИСЛА ТВЕРДОСТИ Н при испытании алмазной пирамидой
с углом при вершине 136°

Диагональ
отпечатка,
мк	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	
0	–	–	–	–	–	7420	5150	3780	2900	2290	
10	1850	1530	1290	1100	946	824	724	642	572	514	
20	464	420	383	350	322	297	274	254	236	221	
30	206	193	181	170	160	151	143	135	128	122	
40	116	110	105	100	95,8	91,6	87,6	84,0	80,5	77,2	
50	74,2	71,3	68,6	66,0	63,6	61,3	59,1	57,1	55,1	53,3	
60	51,5	49,8	47,8	46,7	45.3	43,9	42,6	41,3	40,1	39,0	
70	37,8	36,8	35,8	34,8	33,9	33,0	32,1	31,3	30,5	29,7	
80	29,0	28,3	27,6	26,9	26,3	25,7	25,1	24,5	24,0	23,4	
90	22,9	22,4	21,9	21,4	21,0	20,5	20,1	19,7	19,3	18,9	
100	18,5	18,2	17,8	17,5	17,1	16,8	16,5	16,2	15,9	15,6	
110	15,3	15,1	14,8	14,5	14,3	14,0	13,8	13,5	13,3	13,1	
120	12,9	12,7	12,5	12,3	12,1	11,9	11,7	11,5	11,3	11,1	
130	11,0	10,8	10,6	10,5	10,3	10,2	10,0	9,88	9,74	9,60	
140	9,46	9,33	9,20	9,07	8,94	8,82	8,70	8,58	8,47	8,35	
150	8,24	8.13	8,03	7,92	7,82	7,72	7,62	7,52	7,43	7,34	
160	7,24	7,15	7,07	6,98	6,90	6,81	6,73	6,65	6,57	6,49	
170	6,42	6,34	6,27	6,20	6,13	6,06	5,99	5,92	5,85	5,79	
180	5,72	5,66	5,60	5,54	5,48	5,42	5,36	5,30	5,25	5,19	
190	5,14	5,08	5,03	4,98	4,93	4,88	4,83	4,78	4,73	4,68	
200	4,64	4,58	4,54	4,50	4,46	4,42	4,38	4,32	4,28	4,24	
210	4,20	4,16	4,12	4,08	4,06	4,02	3,98	3,94	3,90	3,86	
220	3,83	3,80	3,76	3,74	3,70	3,66	3,64	3,60	3,56	3,54	
230	3,50	3,48	3,44	3,42	3,38	3,36	3.34	3,30	3,28	3,24	
240	3,22	3,19	3,17	3,14	3,11	3,09	3,06	3,04	3,02	2,99	
250	2,97	2,94	2,92	2,90	2,87	2,85	2,83	2,81	2,79	2,76	
260	2,74	2,72	2,70	2,68	2,66	2,64	2,62	2,60	2,58	2,56	
270	2,54	2,53	2,51	2,49	2,47	2,45	2,43	2,42	2,40	2,38	
280	2,36	2,35	2,33	2,32	2,30	2,28	2;27	2,25	2,24	2,22	
290	2,21	2,19	2,18	2,16	2,15	2,13	2,12	2,10	2,09	2,07	
300	2,06	–	–	–	–	–	–	–	–	–	

Примечания: 1. Таблица взята из книги [4].
2. В таблице по вертикали отложены диагонали отпечатка в десятках (0; 10; 20; ….300), а по горизонтали – в единицах (0; 1;…9). Чтобы найти твердость  при диагонали отпечатка 155 мк, необходимо взять число на пересечении 150 и 5. Оно равно 7,72. 
3. Таблица составлена для нагрузки 100 г; при других нагрузках число твердости, полученное по этой таблице, умножают на частное от деления выбранной нагрузки на 100.
Пример 1. Определить Н для нагрузки 200 г при диагонали отпечатка 155 мк.
Число твердости для этого отпечатка при нагрузке 100 г равно 7,72. При нагрузке 200 г число твердости будет:

Пример 2. Определить Н для нагрузки 25 г при диагонали отпечатка 15 мк.
Число твердости для этого отпечатка при нагрузке 100 г равно 824. При нагрузке 25 г и той же диагонали число твердости будет;

Библиографический список
1. Матюнин В.М. Оперативная диагностика механических свойств конструкционных материалов: пособие для научных и инженерно-технических работников / В.М. Матюнин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006 – 216 с.
2. Чернышева Т.Д. Исследование микротвердости металлов Метод. указания по лабораторному практикуму по физике металлов / Т.Д. Чернышева, С.П. Грибков – Воронеж, 2000, 17 с.
3. Микротвердометр ПМТ – 3: Инструкция по пользованию.
4. Хрущев М.М. Приборы ПМТ-2 и ПМТ-3 для испытания на микротвердость / Хрущев М.М., Беркович Е.С. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1950. – 63 с.
5. ГОСТ 9450-76 Металлы. Метод исследования на микротвердость вдавливанием алмазной пирамиды.
6. Геллер Ю.А., Материаловедение: учеб. пособие для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт Под ред. А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия. 1989 – 456 с. 
7. Лабораторные работы по курсу «Спецматериалы теплоэнергоустановок»: Методические указания к выполнению лабораторных работ / Сост. В.В. Герасимов. – Казань: КГЭУ, 2003
8. Сагдеев Д.С. Оценка погрешности объекта и статистическая обработка результатов эксперимента. Метод указания. / Сост. Д.С. Сагдеев, В.В. Валеева, В.Б. Борисова и др. – Казань: КГГУ, 1966.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа №1 Метод микротвердости и его применение для изучения показателей и структуры спецматериалов теплоэнергоустановок…………………………………………………….	2	
Приложение 1……………………………………………………………...	13	
Приложение 2……………………………………………………………...	15	
Библиографический список………………………………………………	16	

Учебное издание

МЕТОД МИКРОТВЕРДОСТИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И СТРУКТУРЫ СПЕЦМАТЕРИАЛОВ ТЕПЛОЭНЕРГОУСТАНОВОК

Методические указания к выполнению лабораторной работы
по дисциплине
«Спецматериалы теплоэлектроэнергетики»

Для студентов направления подготовки 150600 «Материаловедение и технология новых материалов», специальности 150601.65 «Материаловедение и технология новых материалов», изучающих дисциплину «Специальные материалы теплоэлектроэнергетики».

Составитель:	Павлова Алиса Максимовна	
Кафедра материаловедения и технологии материалов КГЭУ

Редактор редакционно-издательского отдела 
Компьютерная верстка 

Подписано в печать 
Формат 6084/16. Бумага ВХИ. Гарнитура «Times». Вид печати РОМ.
Физ. печ. л.    Усл. печ. л.     Уч.-изд. л.    . Тираж     экз. Заказ №

Редакционно-издательский отдел КГЭУ,
420066, Казань, Красносельская, 51