Испытания шариков

Испытания шариковИспытания шариков диаметром 13/32 дюйма (10,319 мм) производились на сортировочной машине с бункером и четырьмя стальными матрицами. Высота падения Нг = 40 см, отскок от четырех стальных закаленных матриц диаметром 100 и высотой 92 мм.
Испытания показали, что установка уже после первой проверки позволяет отобрать основную массу шариков с трещинами и обеспечивает полный отбор шариков с трещинами при двукратной проверке. На второй матрице отсеивается 94% таких шариков, на третьей 5% и на четвертой 1%.
Установка достаточно надежно отбирает и шарики с твердостью ниже 58 HRC. Контроль является автоматическим и отличается высокой производительностью (60-120 шт. в минуту).
Интересные результаты дал контроль шариков подшипника типа 1211, в котором после сборки был обнаружен один шарик с трещиной. Контроль шариков производился на описанной установке. Годные шарики (33 шт.) и 1 шарик с трещиной проверялись 10 раз. Все годные шарики 10 раз прошли в ящик годных, шарик с трещиной все 10 раз был забракован.
Исследованием отскока шариков от твердой стальной закаленной плиты установлено, что чем ниже твердость шариков, тем хуже они отскакивают от плиты. Шарики с твердостью ниже 56 HRC отсеиваются вполне надежно, а с твердостью 58 HRC частично (15%) проходят в ящик с годными (62-65 HRC). Шарики с трещинами отскакивают на меньшую высоту, чем шарики без трещин, и испытывают сильное рассеяние.
Автоматическая установка для контроля шариков на отсутствие трещин и на твердость методом многократного отскока от стальных закаленных плит вполне надежно отсеивает шарики с закалочными трещинами и с твердостью ниже 58 HRC.
Отметим, что на шариках после удара о стальную плиту не было обнаружено вмятин; однако не исключено, что субмикроскопические вмятины остаются, так как отбор шариков с пониженной твердостью возможен только за счет более интенсивной пластической деформации в зоне контакта. На шариках с твердостью 62-66 HRC вмятины практически отсутствуют.

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ НА ПРИБОРЕ РОКВЕЛЛА ПИРАМИДАЛЬНЫМ НАКОНЕЧНИКОМ

Испытание закаленных стальных шариков на твердость и отсутствие трещин (метод отскока)

Испытание закаленных стальных шариков на твердость и отсутствие трещин (метод отскока)Энергия упругой деформации отбрасывает шарик на определенную высоту Н2, несколько меньшую высоты падения вследствие неупругих потерь энергии.
По высоте отскока от твердой плиты можно отобрать шарики с пониженной твердостью и с мягкими пятнами, когда эти пятна попадут в зону контакта. Можно также ожидать, что шарики с трещинами будут отскакивать на меньшую высоту вследствие рассеивания энергии в результате вибрации.
Отскок шариков разного диаметра. Исследовались закаленные и полированные шарики из стали марок, имевшие твердость 62-66 HRC. Была установлена зависимость коэффициента восстановления от диаметра шариков.
Для этого шарики диаметром 1/8-1 дюйм (3,176-25,4 мм) сбрасывались с высоты 1 м на торец стальной закаленной матрицы (диаметр матрицы 100 мм; высота 85 мм и вес 5,35 кг), зажатой в специальных тисках весом 12,55 кг. Плоский торец матрицы устанавливался строго горизонтально по уровню. Высота отскока отсчитывалась визуально.
Для крупных шариков плиту следует делать более массивной, чтобы исключить возможность потери энергии на отдачу плиты. Полученные результаты свидетельствуют о том, что высота отскока мало зависит от диаметра шарика, что благоприятно для создания универсальной установки для испытания шариков разных диаметров.
Отскок шариков, имеющих различную твердость. Чтобы иметь возможность отобрать шарики с пониженной твердостью от общей массы шариков с нормальной твердостью 62-65 HRC, был исследован отскок шариков среднего размера — диаметром 13/32 дюйма (10,319 мм), предварительно отпущенных при различных температурах. Одновременно испытывались шлифованные шарики, штампованные в холодном состоянии, но не подвергавшиеся закалке и отпуску. Шарики сбрасывались с высоты 1 и 2 м на массивную закаленную и тонкошлифованную стальную плиту, твердость которой была равна 63 HRC.

Отскок шариков разного диаметра

Высота отскока сильно снижается, причем значительное снижение наблюдается, начиная с твердости 58 HRC (отпуск на 200°). Кроме того, коэффициент восстановления для высоты падения, равной 2 м, имеет меньшую величину, чем для высоты 1 м. Эти явления связаны с тем, что понижение твердости шарика, как и увеличение энергии его удара, приводит к увеличению потерь энергии на пластическую деформацию. На шариках с твердостью ниже 48 HRC после удара о стальную плиту заметны небольшие уплощения круглой формы.
Полученные данные свидетельствуют о принципиальной возможности отсеивать шарики с пониженной твердостью методом упругого отскока.
Отскок шариков с трещинами. Для установления влияния трещин на высоту отскока шариков при окончательном визуальном контроле были отобраны от одной партии шарики диаметром 13/32 дюйма с закалочными трещинами и годные шарики без трещин. Результаты испытания этих шариков.
Как правило, высота отскока шариков с трещинами несколько меньше высоты отскока годных шариков. При падении с высоты 1 м отношение Н2/Н1 для шариков без трещин равно 0,91, а для шариков с трещинами -0,82-0,86. При падении с высоты 2 м отношение Н2/Н1 равно соответственно 0,865 и 0,765-0,815. Меньшая высота отскока шариков с трещинами несомненно связана с дополнительным рассеиванием энергии удара на трение по поверхности трещины и на вибрацию шариков. Однако наблюдаются случаи, когда шарики с трещинами отскакивают на ту же высоту, что и годные. Даже для одного и того же шарика может быть разная высота отскока. Было отмечено отклонение траектории полета шариков после удара от вертикальной прямой. Это связано с тем, что трещина превращает шарик в своеобразную пружину. Направление и величина отклонения при отскоке будут определяться формой, глубиной трещины и ее ориентацией по отношению к точке удара. Таким образом, метод отскока шариков в принципе можно использовать для отбора шариков с трещинами .
Схема прибора для испытания шариков на отскок с однократным ударом. Высота падения равна 0,5 м, а угол наклона плиты выбран таким, чтобы длина полета годного шарика была равна также 0,5 м.

Испытание твердости шариком

Испытание твердости шарикомСледует отметить, что теоретически правильным является расчет твердости в виде отношения силы к площади проекции отпечатка, так как в этом случае твердость представляет среднее удельное давление. Восстановление отпечатка после снятия нагрузки приводит к небольшому уменьшению площади его проекции.
Это и будет наиболее общим выражением твердости как удельной работы деформирования для наконечников, дающих подобные отпечатки в любой момент вдавливания. Оно показывает, что для конуса и пирамиды твердость, вычисленная как удельная работа деформации из отношения полной работы деформирования к объему материала, вытесненного из отпечатка, совпадает с твердостью, найденной как среднее контактное давление на поверхности отпечатка из отношения вертикальной нагрузки к площади проекции отпечатка. Иначе говоря, твердость представляет среднее контактное давление на поверхности отпечатка или среднюю работу вытеснения объема материала наконечником. Первый способ удобен при вычислении статической твердости, когда измеряемым параметром является нагрузка Р, а второй — при расчете динамической твердости, когда непосредственно определяется полная энергия удара. Такое определение твердости позволяет в случае необходимости произвести энергетический анализ статического испытания и приводит к оценке динамической и статической твердости с единой точки зрения.
Для испытания твердости шариком, при котором процесс вдавливания протекает в условиях непрерывного изменения формы отпечатка и нарушения геометрического подобия, равенства Н0й и Hnv не существует даже при получении геометрически подобных отпечатков с постоянным углом вдавливания.

Пластичные отпечатки шарика

По Бринелю пластичным отпечаткам шарика, характеризующимся высокими степенями деформации, близкими к предельным. В отличие от этого для пирамиды и конуса при любых нагрузках и любых размерах отпечатков обе концентрации твердости дают численно совпадающие результаты, и для доказательства этого не требуется экстраполяции к бесконечно малым нагрузкам и никаких иных предпосылок, кроме соблюдения подобия отпечатков.
Может показаться, что отнесение работы деформации к вытесненному объему носит формальный характер и что нужно относить ее ко всему деформированному объему. На это можно возразить, что напряжения, создаваемые вдавливанием наконечника, непрерывно уменьшаются по мере удаления от поверхности отпечатка и не существует отчетливой границы между упруго и пластически деформированными объемами. Поэтому разумно брать легко вычисляемый по диаметру или диагонали отпечатка вытесненный объем, который при соблюдении закона подобия пропорционален пластически деформированному объему. При испытании разных материалов пропорциональность между деформированными и вытесненными объемами может нарушаться, однако точно так же нарушается и подобие формы отпечатков.
Пусть в испытуемый материал силой Р вдавливается наконечник в виде правильной остроконечной пирамиды с п гранями, наклоненными к оси под углом ф/2. Очевидно, что эта сила разложится на п нормальных к граням пирамиды сил N, каждую из которых в свою очередь можно разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие. Так как вертикальная составляющая равна Pin, то нормальная сила N = Pin sin ср/2. Алгебраическая сумма всех нормальных сил
Таким образом, для наконечника в виде любой правильной пирамиды среднее давление на боковую поверхность выдавливаемого им отпечатка равно твердости, рассчитываемой в виде отношения вертикальной силы к площади проекции отпечатка. Это справедливо и для правильной пирамиды с бесконечно большим числом граней, т. е. для правильного конуса с любым углом заострения ф.

Испытание твердости по Виккерсу

Испытание твердости по ВиккерсуПри переходе к испытанию с микроиагрузками обычно наблюдается повышение твердости, однако это связано не с принципиальными недостатками самого метода, а с отклонениями от закона подобия при исследовании поверхностных слоев материала в силу особого состояния этих слоев, влияния трения и некоторых других причин. Определение твердости по Виккерсу является несложной и достаточно быстрой операцией. Углы квадратного отпечатка видны отчетливее, чем края круглого, поэтому измерение диагоналей квадратного отпечатка можно выполнить точнее, чем измерение диаметра. В результате точность определения твердости по Виккерсу выше, чем при испытании по Бринелю. Однако сам способ вычисления твердости по Виккерсу не выдерживает критики ни с теоретической, ни с практической точек зрения.
В самом деле, Смит и Сендленд, предложившие этот способ испытания, стремились сделать его близким к испытанию твердости по Бринелю. С этой целью был выбран угол между противолежащими гранями при вершине пирамиды таким, чтобы он соответствовал среднему стандартному углу вдавливания шарика. Последний же определяется из следующих соображений. При испытании твердости по Бринелю рекомендуется, чтобы отношение диаметра отпечатка d к диаметру шарика D лежало, в пределах 0,25-0,5 или в среднем равнялось 0,375.
Как известно, твердость любого материала, определенная путем вдавливания шарика, возрастает по мере увеличения нагрузки, причем это возрастание больше в том случае, когда твердость вычисляется в виде отношения нагрузки к площади проекции отпечатка. Бринель, предложив рассчитывать твердость в виде отношения нагрузки к площади поверхности сферического отпечатка, ценой отказа от концепции твердости как удельного давления, достиг уменьшения зависимости числа твердости от величины нагрузки и придал ей до некоторой степени черты материальной константы.
При измерении твердости пирамидальным наконечником число твердости, согласно закону подобия, не должно зависеть от нагрузки, безотносительно от того, делится ли нагрузка на площадь поверхности или на площадь проекции отпечатка, так как при всех глубинах вдавливания пирамидального наконечника отношение является постоянным.

Испытание отожженной стали

Испытание отожженной сталиДиаметры пластически деформированных зон вокруг отпечатков, сделанных алмазным 120-градусным конусом на стальных плитах, примерно втрое больше диаметров соответствующих отпечатков. Однако перекрытие пластически деформированных объемов до расстояния между центрами отпечатков, равного 1,5 d, ощутимо не повышает числа твердости.
Следует, что при измерении твердости стали по Роквеллу расстояние между соседними отпечатками должно быть не менее 1,5 диаметра, а от центра отпечатка до края образца — не менее 2 диаметров отпечатка.
Минимальная толщина листа или тонкого слоя, при которой можно правильно измерить твердость на его поверхности, также определяется свободным размещением пластически деформированного отпечатка в толще листа или слоя. Недопустимым является появление смятия на обратной стороне листа вследствие выхода пластически деформированного объема вокруг отпечатка на нижнюю поверхность. В стандартах оговаривается, что толщина листа должна быть не меньше 8-10 глубин отпечатка или 1,5 его диагонали.
При измерении микротвердости тонких образцов необходимо, чтобы на обратной стороне не было заметных следов деформации. Этому отвечает толщина образца не меньше 10-кратной глубины отпечатка (I0h) или полутора его диагоналей (1,5 d). При изменении у края образца большую погрешность вносит закругление («заваливание») края при полировке, поэтому расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не меньше 2d. Отпечатки у края должны сохранять форму квадрата. Согласно ГОСТ 9450-60, расстояние между центрами отпечатка и краем соседнего должно быть не менее двух диагоналей большего отпечатка. Размер отпечатка, а следовательно, и величина выбранной нагрузки, должны быть такими, чтобы отпечаток и прилегающий к нему деформированный объем свободно размещались в объеме кристалла, не испытывая искажений со стороны соседних отпечатков, других фаз и краев образца. При том условия размещения отпечатков и выбор оптимальных нагрузок корректируются опытным путем с учетом указанных правил. Для хрупких материалов максимальная величина нагрузок и уменьшение расстояния между отпечатками, кроме того, ограничены появлением трещин.

Интерференционные картины наращивания вокруг отпечатков, сделанных алмазной пирамидой

Интерференционные картины наращивания вокруг отпечатков, сделанных алмазной пирамидойТакой отпечаток на чистом железе. Он имеет неровные, слегка вогнутые, стороны, соответствующие небольшому понижению середин сторон по сравнению с углами. Это понижение для двух сторон составляет около 2,4 мкм. Вершины наращиваний, за исключением одной, не примыкают к серединам сторон. Максимальная высота наращиваний составляет 4,8- 6,0 мкм. Диаметр наибольшего кольца равен 1,38 мм. Интересно отметить, что, как и в случае пирамидальных отпечатков на других металлах, при квадратной форме самого отпечатка очертания пластически деформированной зоны имеют форму окружности.
Еще более деформированными представляются интерференционные картины наращиваний вокруг отпечатков, сделанных на чугуне. Вдавливание наконечника в серый чугун, структура которого представляет перлитную массу, перерезанную пластинами графита, вызывает взаимное перемещение отдельных участков перлита по наименее прочным поверхностям, где располагается графит. В результате образуется отпечаток неровных очертаний с крайне неоднородным наращиванием; интерференционные полосы вокруг отпечатка наблюдаются только местами и располагаются случайно. Здесь уже не представляется возможным определить диаметр пластически деформированной области. Можно лишь отметить, что отпечаток имеет слегка вогнутые стороны и что вершины наращиваний не примыкают к серединам сторон и неодинаково ориентированы по отношению к разным сторонам.
Интерференционные картины наращивания вокруг отпечатков, сделанных алмазной пирамидой с нагрузками 1-5 кгс, на холоднодеформи-рованной (с обжатием 80%) меди, указывают на резкое выраженную локализацию деформации вблизи отпечатков: вершины гребней примыкают к серединам сторон, а деформированная зона имеет диаметр чуть больше диагонали отпечатка. Микроотпечатки, сделанные с нагрузкой 50 гс на плоскости спайности (211) висмута при расположении диагонали вдоль и под углом 45° к оси С, имеют характерную форму ромба и дикторского топорика. Интерференционная картина, указывает на образование двух гребней у углов ромбического отпечатка и у середины выпуклых сторон, лежащих на оси С. У вогнутых сторон и у углов малой диагонали ромба наблюдается сильное опускание материала. Отсюда следует, что пластическая деформация в висмуте на поверхности скола (211) происходит преимущественно в направлении, перпендикулярном оси С.

Интерференционные картины наращиваний вокруг пирамидальных отпечатков

Интерференционные картины наращиваний вокруг пирамидальных отпечатковИнтересно сравнить профилограмы для линий, соответствующих краю сторон отпечатков на различных материалах, где изображены профилограммы сторон отпечатков на закаленной стали , стали 40, армко-железе и отожженной меди. Выпуклые стороны отпечатка на улучшенной стали 40 имеют значительное возвышение над углами отпечатка. Для отпечатков на закаленной стали это возвышение невелико. Отпечатки на отожженной меди характеризуются глубоким опусканием середины сторон по сравнению с углами. На отожженном армко-железе стороны одного и того же отпечатка могут давать совершенно различные профилограммы. Одна из сторон имеет глубоко опущенную середину, другая (2) представляет волнистую линию с двумя впадинами и двумя гребнями.
Таким образом, методика исследования топографии наращивания вокруг отпечатка интерференционным способом с помощью обычного металлографического микроскопа позволяет весьма наглядно и точно определить границы и форму пластически деформированных объемов.
Интерференционные картины наращиваний вокруг пирамидальных отпечатков с вогнутыми и выпуклыми сторонами, сделанных на различных материалах, позволили построить типичные профилограммы. Оказалось, что отпечатки с выпуклыми сторонами характеризуются примыканием вершин наращиваний к серединам сторон отпечатков, в то время как отпечатки с вогнутыми сторонами характеризуются удалением вершин наращиваний от середин сторон. Отпечаткам с выпуклыми сторонами соответствует меньший относительный деформированный объем и большая относительная высота наращивания, чем отпечаткам с вогнутыми сторонами.
Точность и надежность результатов определения твердости в значительной степени зависят от правильности размещения отпечатков на испытуемом образце. На деталях небольшого размера часто нельзя разместить отпечатки достаточно свободно. Слишком близкое расположение отпечатков друг к другу может привести к завышенному значению твердости.

Интенсивное растворение карбидов

Интенсивное растворение карбидовНагрев ниже А с, не изменяет исходной структуры чугуна, представляющей перлитную основу с большим количеством графитных чешуек и включениями эвтектики. Повышение температуры закалки вызывает сначала резкое возрастание твердости от 5,5-10 единиц HRC до 54 HRC, а затем понижение ее примерно до 45 HRC. Мартенсит, образовавшийся после закалки с температур, близких к АС1, имел низкую микротвердость, порядка 675- 810 кгс/мм2, и при увеличении 1500 в нем можно было различить остатки нерастворившихся полностью пластинок эвтектоидного цементита. Повышение температуры закалки сопровождается повышением микротвердости мартенсита до 1065 кгс/мм2 вследствие растворения цементитных пластинок. Мартенсит приобретает игольчатое строение. Дальнейшее возрастание температуры закалки дает заметное понижение микротвердости основной массы ввиду развития игольчатости мартенсита и увеличения количества остаточного аустенита. Одновременно наблюдается растворение точек внутри эвтектики и повышение микротвердости ее до 1100-1150 кгс/мм2, равной твердости карбидной фазы в чугуне.
Эвтектические участки приобретают своеобразное строение и состоят из серо-голубой весьма дисперсной составляющей, обнаруженной нами в 1949 г., через которую проходят белые полосы карбидной фазы. Микротвердость серо-голубых участков равна 965 кгс/мм2, а цементита 1100 кгс/мм2. Дальнейшее повышение температуры приводит к расплавлению чугуна с образованием грубой дендритной структуры с эвтектикой в междендритных пространствах.
Из нее следует, что аустенизация перлита происходит без растворения графита, количество которого заметно уменьшается, лишь начиная с температур начала оплавления. При этом наблюдается резкое возрастание объемного процента эвтектики вплоть до получения чисто эвтектической структуры.

Эвтектические участки

Параллельное исследование микротвердости, твердости и объема фаз в сталях, закаленных после быстрого нагрева токами высокой частоты, позволило сделать следующие обобщения. Аустенит, образующийся при быстром нагреве до температуры А с имеет признаки неполного растворения карбидной фазы и при закалке дает мартенсит, отличающийся невысокой микротвердостью, свидетельствующей о низком содержании в нем углерода. У сталей 20, 30, У7 и чугуна такой мартенсит имеет строение, напоминающее исходный пластинчатый перлит, а у сталей , Х12М и 1X18, структура которых до закалки представляла зернистый перлит, он отличается от последнего визуально лишь меньшей трави-мостью. В углеродистых сталях и в чугуне, где диффузионные процессы протекают быстрее, чем в легированных сталях, микротвердость этого низкотемпературного мартенсита оказывается выше, чем в легированных сталях 20ХН и . В высоколегированных сталях Х12М и 1X18 она имеет наинизшие значения.
С повышением температуры нагрева под закалку в аустените растворяются все большие количества карбидной фазы, и микротвердость мартенсита повышается, достигая определенных максимальных значений. У углеродистых сталей 20, 30, У7 и чугуна, а также в сравнительно малолегированной стали достигаются наивысшие значения микротвердости мартенсита. Гораздо ниже максимальные значения микротвердости мартенсита в высокохромистых сталях Х12М и 1X18. Это несомненно связано с тем, что при быстром нагреве сталей, вплоть до температур начала оплавления, в аустените не успевает раствориться достаточное количество карбидной фазы.
Дальнейшее повышение температуры закалки приводит к снижению микротвердости мартенсита. В доэвтектоидных сталях 20, 30 и отчасти У7 это происходит при понижении содержания углерода в мартенсите вследствие роста участков аустенита за счет окружающего феррита. Частичное понижение микротвердости мартенсита связано, видимо, и с иголчатостью его строения. Падение микротвердости мартенситной основы в сталях У7, , 20ХН и в чугуне вызывается ростом мартенситных игл и увеличением количества остаточного аустенита при повышении температуры нагрева под закалку.

Характер рассеяния

Характер рассеянияС целью выявления характера рассеяния для одного и того же шарика было произведено 100 бросаний годного шарика и 100 бросаний шарика с закалочной трещиной. Оказалось, что каждый годный шарик дает весьма малое рассеяние. Диаметр зоны рассеяния для него при указанных условиях эксперимента составляет менее 20 мм. Шарик же с трещиной каждый раз отскакивает в новое место, и диаметр зоны рассеяния для него превышает 155 мм. На поле рассеяния годного шарика было обнаружено лишь 4 удара шарика с трещиной.
Таким образом, для шариков с трещинами характерны: 1) потеря энергии на вибрацию, вследствие чего они в среднем отскакивают на меньшую длину, чем годные шарики, и 2) огромное по сравнению с годными шариками рассеяние, которое происходит вследствие различной ориентировки трещины по отношению к точке удара. Шарик с трещиной представляет своеобразную пружину, которая может отпрыгнуть в частном случае и дальше годного шарика. Характер рассеяния показывает, что отбор их методом однократного удара о стальную плиту с установлением барьера (ящика с жесткой передней стенкой), отделяющего годные шарики от шариков с трещинами, не будет эффективным, так как 25% шариков с трещинами могут перескочить через барьер в ящик с годными шариками. Однако точность отбраковки может быть повышена путем повторных ударов шариков о плиты.
Шарики, загружаемые в наклонный бункер 1 с вращающимся диском 2, попадают по одному на наклонные короткие стальные линейки 3 и падают с них на первую матрицу, затем отскакивают на вторую, третью, четвертую (4-7) и попадают в ящик 8. Для улучшения отсеивания шариков с трещинами торцы второй и третьей матриц были, причем в центре оставлены круговые зоны (яблочки) диаметром соответственно 25 и 50 мм. Матрицы устанавливались таким образом, чтобы поле рассеяния годных шариков совпадало с этими зонами. Ящик для улучшения отсева шариков с трещинами был ограничен боковыми стенками. При проверке шариков с трещинами лишь очень малая часть их попадала в яблочко диаметром 25 мм матрицы № 2, остальные ударялись о мягкий слой олова и скатывались в пространство между матрицами. Немногие шарики с трещинами, попавшие в яблочко второй матрицы, вновь рассеивались, не попадая и в яблочко матрицы № 3, и т. д. Для отбракованных шариков имеется общий ящик 9.

Форма отпечатков на отожженных, наклёпанных и закаленных металлах и сплавах

Форма отпечатков на отожженных, наклёпанных и закаленных металлах и сплавахСтепень искажения квадратной формы проекции отпечатка легко определить по измерениям величин отнеся z к стороне а, получим коэффициент z/a,- постоянный для отпечатков подобной формы. Этот коэффициент изогнутости сторон, как будет показано далее, однозначно связан с размерами пластически деформированной зоны. Таким образом, по форме проекции отпечатка пирамиды можно достаточно объективно оценить величину пластически деформированной зоны.
Если определение площади проекции или поверхности отпечатков шара или конуса не вызывает особых затруднений, то нахождение фактической площади проекции или поверхности отпечатка пирамиды, строго говоря, требует учета изогнутости сторон, поскольку края отпечатка в области наращивания также воспринимают нагрузку.
Отпечатки шарика или конического наконечника на изотропных или поликристаллических псевдоизотропных материалах, к которым относятся технические металлы и сплавы, обладают осевой симметрией, и, независимо от характера и величины наращивания материала по краям таких отпечатков, проекции их сохраняют форму правильного круга. Следовательно, в этом случае никаких поправок делать нет необходимости. На анизотропных материалах сферические и конические наконечники дают отпечатки с эллиптической проекцией, и расчет твердости может производиться по среднеарифметической или среднегеометрической диагонали. Для пирамидальных отпечатков неодинаковая величина наращивания по углам и по середине сторон отпечатков вызывает отклонение их формы от квадратной и большую или меньшую изогнутость сторон отпечатков внутрь или во вне. Для расчета по таким отпечаткам фактической твердости и следует относить вертикальную нагрузку Р к фактическим площадям их проекций и поверхностей.

Отпечатки шарика или конического наконечника

Для удобства внесения этих поправок последнее выражение может быть представлено в виде линейного графика. Величины поправок на изогнутость сторон следует, что на отожженной меди и алюминии, а также не закаленной стали отпечатки имеют вогнутые стороны, причем поправки положительны и достигают, например для отожженной меди, +12,8%. На холоднодеформированных меди, алюминии и Ст. 10, а также на высокоотпущенной стали и Ст. 10, отожженной при 700°, отпечатки имеют выпуклые стороны и поправки, например для алюминия, достигают -16%. Обычно, определяя твердость с помощью алмазной квадратной пирамиды, вычисляют твердость по диагоналей отпечатка и пренебрегают изогнутостью его сторон. Однако на некоторых материалах фактическая площадь контакта может сильно отличаться от рассчитанной по квадратному отпечатку. Изогнутость сторон при этом обусловлена неодинаковыми условиями пластической деформации на ребрах и гранях пирамиды, а не упругим восстановлением материала по контуру отпечатка. Если отклонение твердости вследствие изогнутости сторон велико, то его следует указывать.
Расчет твердости по отпечаткам, сделанным не на плоских образцах, а на какой-либо криволинейной поверхности произвольной кривизны, возможен лишь для некоторых особо важных для практики случаев, например для тел сферической или цилиндрической формы (шарики и ролики подшипников качения, круглые калибры, внутренние цилиндрические поверхности и т. п.).
Очевидно, что проекции шаровых и конических отпечатков на изотропных телах сферической формы остаются круглыми и, следовательно, поправок на отклонение от формы правильного круга при измерении твердости по Бринелю нет. Если прибор хорошо центрирован и ось наконечника проходит через центр испытуемого шарика, отпечатки на цилиндрических образцах в этом случае будут эллиптическими и за расчетную диагональ следует брать среднеарифметическое или среднегеометрическое значение. Однако при уменьшении радиуса кривизны образца облегчается вытеснение материала наконечником, и это требует внесения поправок.