Страница 27 из 92
Смысл обыденных слов
Мы часто говорим: твердый как камень или твердый как орех. Мы отличаем твердые карандаши от мягких. Твердый карандаш оставляет на бумаге жесткий след, который затем трудно стереть, он может прорвать бумагу. Мягкий карандаш легко стирается. Чтобы отличить твердые карандаши от мягких, на них ставят буквы: Т (твердый), 2Т (двойная твердость), ЗТ, и так далее. Или же - М (мягкий), 2М, ЗМ...
Случись, что обозначение на карандаше не совсем соответствует его действительным качествам, конструктор или чертежник выразит недовольство, но никаких особых последствий это вызвать не может. Если же металл окажется не таким, какой требуется для данных целей, и если, допустим, это заранее не будет установлено, дело может привести к самым серьезным авариям. В технике вообще и в подшипниковом производстве в особенности свойства материала имеют решающее значение.
Чем определяется твердость?
Вопрос об установлении меры твердости интересовал еще нашего великого корифея науки Михаила Васильевича Ломоносова. Значительную роль в разработке этой проблемы сыграл также известный ученый, основатель Русского минералогического общества Ланснер. Изучением твердости металлов занимался основоположник учения о резании металлов русский ученый профессор Тиме.
В цехах нового завода мы видели, как на станках режут металл. С колец снимали длинные стальные витки. Делалось это при помощи резцов. Но резцы-то ведь тоже стальные. Какая же сталь может быть использована в качестве орудия резания и какая явится объектом резания? Ясно: более твердая сталь может резать менее твердую. А как определить это?
В учение о твердости большой вклад сделали знаменитый русский химик Д. И. Менделеев, кристаллограф Е. С. Федоров, выдающийся ученый Н. С. Курнаков. В наше время изучением проблемы твердости металлов занимаются видные советские ученые - академики Иоффе, Ребиндер, Бочвар, Давиденков.
Вот сколько ученых на протяжении многих десятилетий, оказывается, занимались твердостью металла.
Очевидно, это не такой простой вопрос. Попытаемся в нем разобраться. При помощи булавки или перышка нетрудно сделать царапину на покрашенном предмете, например на скамейке (это настолько очевидно, что не нуждается в подтверждении, поэтому автор настойчиво просит не проделывать таких опытов на школьных партах или на других предметах). Обыкновенный нож легко врежется в березу или в другое дерево так называемой мягкой породы, но он не справится с дубом - деревом твердой породы.
Напрашивается простой вывод: твердость можно определить способностью одного тела царапать другое тело или же царапаться более твердым телом.
В глубокой древности, когда люди еще не владели искусством выплавлять металлы, в употреблении были разные минералы, кость, раковины. Кремень - очень твердый камень, он употреблялся для высекания огня.
Отсюда и поговорка: кремень-человек. Так говорят о человеке со стойким, твердым характером.
Резание, сверление, шлифовка - наиболее распространенные формы обработки материалов. Способностью тела сшлифовываться, резаться или сверлиться может определиться его твердость.
Можно поступить иначе. Вдавить в испытываемый материал другое тело из того же или из другого материала. Очевидно, что след, который останется на материале с учетом силы давления явится показателем. твердости или пластичности.
Еще один опыт. На поверхность тела с высоты сбрасывается боек. Пусть это будет шарик. Если тело твердое, то боек подскочит вверх. Чем выше он подскочит, тем тверже материал.
При определении твердости минералов пользуются так называемой десятичной шкалой твердости, соответствующей набору десяти минералов (эталонов), расположенных по возрастающей твердости: 1 - тальк, 2 - каменная соль, 3 - известковый шпат, 4 - плавиковый шпат, 5 - апатит, 6 - ортоклаз, 7 - кварц, 8 - топаз, 9 - корунд, 10 - алмаз. Твердость минерала, который оставит царапину на кварце и, в свою очередь, поддается корунду, - выше семи и ниже девяти. Твердость минерала выражается номером, соответствующим эталону. Но само собой разумеется, что это определение неточное. Для более точного определения твердости минералов применяются приборы - склерометры.
При определении твердости металлов применяются особые приборы. Наиболее известные из них - приборы Бринеля и Роквелла.
Определение твердости металла (прибор Бринеля)
Способ Бринеля состоит во вдавливании в материал стального шарика. В приборе Роквелла вместо шарика применен алмазный наконечник, который с определенной силой вдавливается в поверхность испытуемого материала. Чем тверже материал, тем на меньшую глубину войдет алмаз.
Подшипниковые шарики по шкале твердости относятся к весьма высокому седьмому классу.
Итак, твердость - первое требование, которое предъявляется к материалу, из которого делаются подшипники. Но он должен быть не только твердым, но еще и высокопрочным. При длительной работе подшипника металл не должен истираться.