Методы измерения твердости
Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость. Испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др.
Твердостью материала называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого тела. Для определения твердости в поверхность материала с определунной силой вдавливается тело (индентор), выполненное в виде стального шарика, алмазного конуса, пирамиды или иглы. По размерам получаемого на поверхности отпечатка судят о твердости материала. Таким образом, под твердостью понимают сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела – индентора. В зависимости от способа измерения твердости материала, количественно ее характеризуют числами твердости по Бринеллю (НВ), Роквеллу (HRC) или Виккерсу (HV).
Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием индентора (способ вдавливания), ударом или же по отскоку наконечника – шарика. Твердость, определенная царапаньем, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку – упругие свойства, вдавливанием - сопротивление пластической деформации. Перспективным и высокоточным методом является метод непрерывного вдавливания, при котором записывается диаграмма перемещения, возникающего при внедрении индентора, с одновременной регистрацией усилий. В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).
Таблица 1 - Особенности различных методов измерени твердости
Способ измерения
Форма индентора
Нагружение F, H
Допустимая шероховатость поверхности Ra
Бринелля
по диаметру отпечатка
стальной шарик
статичиское
Роквелла
по глубине вдавливания
алмазный конусный наконечник или стальной шариковый
статическое
Супер-Роквелла
по глубине вдавливания
алмазный конус или стальной шарик
статическое
Виккерса
по глубине вдавливания или по диагонали отпечатка
алмазный наконечник в форме правильной черырехгранной пирамиды
статическое
по диаметру отпечатка
победитовый конус
статическое
Шора (Монотрон)
по заданной глубине отпечатка
алмазный или стальной наконеник
статическое
Мартенса
по ширине царапины
алмазный конус или пирамида
динамическое а
Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом их преимуществ перед другими видами испытаний:
Простота измерений, которые не требуют специального образца и могут быть выполнены непосредственно на проверяемых деталях;
Высокая производительность;
Измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения детали, и после измерения ее можно использовать по своему назначению;
Возможность ориентировочно оценить по твердости другие характеристики металла (например предел прочности).
Наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием в испытываемый металл индентора в виде шарика, конуса и пирамиды (соответственно методы Бринелля (рис.1, а)), Роквелла (рис.1, б)) и Виккерса (рис.1, в))). В результате вдавливания достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, пластически деформируются. После снятия нагрузки остается отпечаток. Величина внедрения наконечника в поверхность металла будет тем меньше, чем тверже испытываемый материал.
Рисунок 1 - Схемы испытаний на твердость: а - по Бринеллю; б - по Роквеллу; в - по Виккерсу.
КЛАССИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ
ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ
Рисунок 2 - Схема испытиний на твердость по Бринеллю
Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра D под действием заданной нагрузки P в течение определенного времени (рис. 2). В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка).
Число твердости по Бринеллю, обозначаемое HB (при применении стального шарика для металлов с твердостью не более 450 единиц) или HBW
(при применении шарика из твердого сплава для металлов с твердостью не более 650 единиц), представляет собой отношение нагрузки P к площади поверхности сферического отпечатка F и измеряется в кгс/мм2 или МПа:
, (1)Площадь шарового сегмента составит:
, мм2, (2)
где D –диаметр шарика, (мм);
h – глубина отпечатка, (мм).
Так как глубину отпечатка измерить трудно, а проще измерить диаметр отпечатка d, выражают h через диаметр шарика D и отпечатка d:
, мм (3)
, мм2 (4)
Число твердости по Бринеллю определяется по формуле:
, кгс/мм2 (5)
В практике при определении твердости не делают вычислений по формуле (5), а пользуются таблицами, составленными для установленных диаметров шариков, отпечатков и нагрузок. Шарики применяют диаметром 1,2; 2,5; 5; 10 мм. Диаметр шарика и нагрузка выбираются в соответствии с толщиной и твердостью образца. При этом для получения одинаковых чисел твердости одного материала при испытании шариками разных диаметров необходимо соблюдать закон подобия между получаемыми диаметрами отпечатков. Поэтому твердость измеряют при постоянном соотношении между величиной нагрузки P и квадратом диаметра шарика D2. Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости.
Число твердости по Бринеллю, измеренное при стандартном испытании (D = 10 мм, P = 3000 кгс), записывается так: HB 350. Если испытания проведены при других условиях, то запись будет иметь следующий вид: HB 5/250/30-200 или 200 HB 5/250/30, что означает – число твердости 200 получено при испытании шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 250 кгс и длительности нагрузки 30 с. При испытании на твёрдость шаром из карбида вольфрама обозначение НВ дополняется буквой W с сохранением указанных индексов.
При измерении твердости по методу Бринелля необходимо выполнять следующие условия:
Образцы с твердостью выше HB 450/650 кгс/мм2 испытывать запрещается;
Поверхность образца должна быть плоской и очищенной от окалины и других посторонних веществ;
Диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D Образцы должны иметь толщину не менее 10-кратной глубины отпечатка (или менее диаметра шарика); Расстояние между центрами соседних отпечатков и между центром отпечатка и краем образца должны быть не менее 4d; Продолжительность выдержки под нагрузкой должна быть от 10 до 15 с для чёрных металлов, для цветных металлов и сплавов – от 10 до 180 с, в зависимости от материала и его твёрдости. Диаметр отпечатка измеряют при помощи отсчетного микроскопа (лупы Бринелля), на окуляре которого имеется шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Измерение проводят с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин. ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО РОКВЕЛЛУ Твердость по Роквеллу - твердость, определяемая разностью между условной максимальной глубиной проникновения индентора и остаточной глубиной его внедрения под действием основной нагрузки F1, после снятия этой нагрузки, но при сохранении предварительной нагрузки Fo. При этом методе индентором является алмазный конус или стальной закаленный шарик. В отличие от измерений по методу Бринелля твердость определяют по глубине отпечатка, а не по его площади. Глубина отпечатка измеряется в самом процессе вдавливания, что значительно упрощает испытания. Нагрузка прилагается последовательно в две стадии (ГОСТ 9013-59): сначала предварительная, обычно равная 10 кгс (для устранения влияния упругой деформации и различной степени шероховатости), а затем основная (рис.1, б)). После приложения предварительной нагрузки индикатор, измеряющий глубину отпечатка, устанавливается на нуль. Когда отпечаток получен приложением окончательной нагрузки, основную нагрузку снимают и измеряют остаточную глубину проникновения наконечника h. Твердомер Роквелла измеряет разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок. Каждое давление (единица шкалы) индикатора соответствует глубине вдавливания 2 мкм. Однако условное число твердости по Роквеллу (HR) представляет собой не указанную глубину вдавливания h, а величину 100 – h по черной шкале при измерении конусом и величину 130 – h по красной шкале при измерении шариком. Числа твердости по Роквеллу не имеют размерности и того физического смысла, который имеют числа твердости по Бринеллю, однако можно найти соотношение между ними с помощью специальных таблиц. HRA, HRC, HRD – твердость по Роквеллу измеренная при внедрении в поверхность образца алмазного конуса. HRB, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK - твердость по Роквеллу измеренная при внедрении в поверхность образца стального сферического наконечника. Твердость
– свойство металла оказывать сопротивление проникновению в него другого более твердого тела, минимум в 10 раз. Для определения твердости применяют: методы Бриннеля, Роквелла и Виккерса. Метод Бриннеля
: в испытуемый материал под определенной нагрузкой вдавливают стальной закаленный шарик определенного диаметра и по величине диаметра шарового отпечатка судят о тверости. Отпечаток имеет вид шарового сегмента. Твердость по Бриннелю (НВ) определяют из выражения НВ=Р/F, где Р – нагрузка, F – площадь поверхности шарового отпечатка. К недостаткам метода Б. необходимо отнести невозможность испытания металлов, имеющих твердость меньше 450 МПа или толщину больше 2 мм. При испытании с твердостью более 450 МПа возможна деформация шарика и результаты будут неточными. Метод Роквелла
: основан на том, что в испытуемый образец вдавливается алмазный конус с углом при вершине 120 о или закаленный стальной шарик диаметром 1,59 мм. Алмазный конус – для твердых, шарик – для мягких металлов. Шарик/алмазный конус вдавливают в испытуемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительной (0,1 кН) и основной. Соответственно с этими нагрузками на индикаторе прибора нанесены шкалы: черные А и С и красные В. Шкала А – измерение твердости изделий с очень твердым поверхностным слоем; шкала С – для измерения твердости закаленных сталей; шкала В – незакаленные стали, цветные металлы и сплавы, имеющие твердость HRB 100. Метод Р. отличается простотой и высокой скоростью измерения, обеспечивает сохранение качественной поверхности после испытаний, позволяет испытывать металлы как низкой, так и высокой твердости, при толщине изделий до 0,8 мм. Этот метод не рекомендуется применять для сплавов с неоднородной структурой (чугуны серые, ковкие и высокопрочные). Метод Виккреса
: прибором ТП-2 (типа Виккерса) можно испытывать твердость изделий толщиной 0,15 мм и выше, а также поверхностные слои металла практически из любых материалов. Измерение методом В. заключается во вдавливании под нагрузкой в испытуемое изделие в течение определенного времени наконечника в виде правильной четырехгранной алмазной пирамиды. Определение твердости на приборе ТП-2
: получение отпечатка, оптическое измерение отпечатка, определение числа твердости. При определении твердости должны быть соблюдены следующие правила: нагрузка до необходимого значения должна возрастать плавно; поверхность испытуемого образца должна быть блестящей и не иметь посторонних включений; поверхность образца должна быть сухой и чистой; наконечник должен быть перпендикулярен к поверхности образца. Твёрдость – один из важнейших эксплуатационных показателей деталей механизмом и машин, который во многом определяет их стойкость и долговечность. Поэтому у нас в стране испытания на твёрдость стандартизированы, и проводятся в строго определённо последовательности. Независимо от метода значение твёрдости устанавливается по результату контактирования рабочего элемента – индентора – с предварительно подготовленной поверхностью изделия. Если такой контакт происходит в течение некоторого времени, то испытание на твёрдость называют статическим
, в противном случае – динамическим
. Выбор метода определения твёрдости зависит от условий работы детали, точности полученного результата и воспроизводимости испытания при различных условиях его проведения Твёрдость по Виккерсу (HV)
определяется путём вдавливания алмазной пирамиды, которая имеет угол при вершине в 136 0 . Пирамидальный индентор прибора Виккерса должен обладать строго определённым соотношением сторон и площади основания пирамиды, которые оговариваются ГОСТ 2999. В результате внедрения на поверхности исследуемого образца остаётся отпечаток в виде ромба
(иногда – неправильного). По значению диагонали этого ромба
(или среднего арифметического значения обеих диагоналей) устанавливают число твёрдости Виккерса
, которое имеет размерность механического давления. Выпускаемое оборудование
, при помощи которого можно определить твёрдость по Виккерсу относится к машинам статического действия. Они могут быть стационарными и переносными. Линейка видов такого оборудования отечественного производства маркируется ТП
(Твёрдость Пирамидальная). Стандартными условиями для проведения испытаний служат: Предварительные установки твердомера Виккерса производят при помощи рукоятки настройки. При этом с уменьшением толщины образца нагрузку следует принимать меньшей. Твёрдость по Виккерсу иногда указывается при значении рабочей нагрузки. Например
, обозначение HV 50 940
отмечает, что твёрдость по Виккерсу в 940 единиц была получена после нагружения образца усилием 50 кг. Достоинствами метода Виккерса являются: Практический диапазон измерения твёрдости по Виккерсу – 145….1000HV. Ввиду высокой точности метода, для оценки параметра НV больших партий заготовок широко применяются автоматизированные установки Briviscope и Briro от немецкой фирмы Reicherter с гидравлическим и электромеханическим приводом, а также с автоматизацией отсчёта результатов, которые выводятся на монитор. Метод определения твёрдости по Бринеллю (НВ)
заключается в вдавливании стального закалённого шарика. Определяя НВ, полагают, что твёрдость
испытуемой детали будет зависеть от площади отпечатка
. В некоторых приборах в комплект рабочего индентора входит также шарик из вольфрамокобальтового твёрдого сплава
, в связи с чем практический диапазон измеряемой твёрдости увеличивается. Стандартом определены следующие начальные условия для оценки твёрдости по методу Бринелля: Измерение твёрдости производится с применением отечественных твердомеров Бринелля типа ТШ
(Твёрдость Шариком), а также более современными приборами типа БТБ
. С целью измерения величины НВ в полевых условиях, либо непосредственно у машины/конструкции выпускаются переносные твердомеры типа ТШП
. Для измерения размеров полученного отпечатка необходим также специальный отсчётный микроскоп МПБ-2
, что делает сам процесс определения твёрдости менее мобильным. Переносные твердомеры Бринелля при помощи струбцины прикрепляются к требуемому месту на детали, а нагрузка создаётся поворотом рукоятки, снабжённой упорной резьбой. Практический диапазон измерения твёрдости НВ составляет от 8 до 450 НВ. Это соответствует основной массе марок сталей и сплавов, применяемых для производства металлоконструкций. При превышении верхнего предела точность метода Бринелля падает, поскольку происходит деформация самого индентора. Шарики из твёрдого сплава не рекомендуется применять, если ожидаемое значение твёрдости по Бринеллю будет находиться в диапазоне 350…450 НВ. Методом Бринелля можно оценивать и твёрдость деталей в горячем состоянии
– это положительная особенность способа. К числу недостатков следует отнести невозможность определения твёрдости на кромках и краях образцов, а также у деталей с малой толщиной. Число твёрдости по Роквеллу (НR)
— условная величина, которая зависит от глубины вдавливания в образец стального шарика, либо алмазного конуса. В отличие от предыдущих методов, твёрдость по Роквеллу принимается по одной из трёх шкал
: Кроме того, для специфических условий измерения твёрдости (например, для холоднокатаных тонколистовых сталей
) применяется группа методов СуперРоквелл (шкалы HRN и HRT)
. Как и в предыдущем случае, твердомеры Роквелла — типа ТК
(Твёрдость Конусом) могут быть стационарными и переносными. Стационарные твердомеры управляются электромеханическим или гидравлическим приводом. Замеры твёрдости по Роквеллу отличаются большей сложностью, что обуславливается необходимостью задать сначала первичную, а затем — вторичную скорость перемещения индентора. В отличие от индентора на приборе Виккерса, в твердомерах Роквелла алмазный наконечник имеет форму конуса, поэтому точность измерения размеров отпечатка здесь несколько хуже. Твёрдость по Шору (НS)
устанавливается после удара по этой поверхности стальным бойком. Она является функцией величины отскока бойка. Все предыдущие способы измерения твёрдости отличаются одним недостатком – на поверхности исследуемой детали остаётся отпечаток. Иногда это не даёт возможность вновь установить деталь в узел или конструкцию. Метод Шора позволяет определять твёрдость
изделия HS без деформации его поверхности
. Установка определения твердости по Шёру: 1 — Боек во взведённом состоянии. 2 — Образец испытаний. 3 — Направляющая труба. 4 — Положение отскочившего бойка Способ Шора относится к динамическим
, и заключается в следующем. К измеряемой поверхности (она может быть вертикальной или горизонтальной) подводится портативный твердомер Шора, чаще называемый склероскопом. Если материал – мягкий
, то величина отскока будет меньше, поскольку энергия удара будет поглощаться поверхностью детали. Наоборот, если деталь – твёрдая
, то вся энергия перейдёт в работу упругого отскока. Рабочим органом
склероскопа Шора является стальной боёк с алмазным наконечником
. Сравнивая расстояние, на которое возвратился боёк после удара. Можно установить твёрдость испытуемой детали. Диапазон измерений твёрдости по Шору составляет 30…140 НS, при этом твёрдости закаленной высокоуглеродистой стали соответствует значение 100 НS. Склероскоп Шора не повреждает поверхность изделия, а потому может использоваться в тех случаях, когда необходимо оценить твёрдость детали, находящейся в составе какого-либо действующего узла. Этим обеспечивается предупреждающая оперативная диагностика механизма или металлоконструкции. Метод Шора прост в применении, отличается быстротой оценки твёрдости, возможностью повторного использования прибора на той же детали. Однако имеются и ограничения: Кроме перечисленных методов для оценки твёрдости ограниченно применяются также способ Мооса
(царапанием сапфировой иглой
по поверхности образца), пластико-динамический способ Польди
и ряд других. Необходимо отметить, что для определения твёрдости тонких поверхностных слоёв широко применяют метод микротвёрдости с использованием прибора ПМТ-3
. По сути, это способ Виккерса, модернизированный под малые толщины измеряемых поверхностей. Перевод единиц определённой разными способами, можно выполнить с помощью следующей таблицы. Промежуточные данные получаются интерполяцией. Измерение твердости металлов
В промышленности, связанной с обработкой металлов, испытания на твердость являются наиболее распространенными из всех видов механических испытаний. Они производятся значительно чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др. Для определения твердости служат специальные приборы, называемые твердомерами. Рабочим органом каждого твердомера, входящим в контакт с поверхностью испытуемого металла, является наконечник (индентор). Наконечниками могут быть тела различной геометрической формы: шарик, конус, пирамида и др., изготовленные, из материала более твёрдого, чем испытуемый, например, из закаленной стали, алмаза, твёрдого сплава. В зависимости от характера нагрузки, прикладываемой в процессе испытания, различают статическую и динамическую твердость. В первом случае к индентору нагрузка прикладывается плавно, во втором – ударом. Наиболее распространено определение статической твердости на твердомерах Бринелля, Роквелла и Виккерса путем вдавливания в испытуемый металл соответственно шарика, конуса, пирамиды. Величина внедрения наконечника в поверхность испытуемого металла характеризует его твердость. Чем тверже металл, тем внедрение будет меньше, и наоборот. Таким образом, твердость
- свойство металла сопротивляться внедрению другого более твердого тела. При внедрении наконечника происходит контактное (местное) приложение нагрузки, под действием которой испытуемый металл пластически деформируется в ограниченном объеме. При этом деформация тем меньше, чем тверже металл. Поэтому можно сказать и так: твердость
- это сопротивление металла пластической деформации при контактном приложении нагрузки. Примерами определения динамической твердости могут служить способы Польди и Шора. В первом случае стальной шарик ударом вдавливается одновременно в испытуемый металл и эталонный образец, твердость которого известна. Сравнение полученных отпечатков на эталоне и испытуемом металле позволяет определить твердость последнего. Во втором случае твердость оценивается высотой отскока от испытуемой поверхности бойка, падающего с постоянной высоты: чем выше отскочил боек, тем тверже испытуемый металл. Способ основан на упругих свойствах металла, поэтому его называют способом определения твердости методом упругой отдачи. Выполняется он на приборе, называемом склероскопом Шора. Шкала склероскопа имеет 140 делений. Отскоку в 100 делений соответствует твердость закаленной высокоуглеродистой стали. Вес бойка 2,5 г, его наконечник выполнен из алмаза или закаленной стали. В практике механических испытаний определение динамической твердости по Шору в настоящее время ограничено. Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом причин. Испытания проводятся быстро, требуют мало времени на подготовку, просты по технике выполнения. При этом часто не требуется изготовление специальных образцов, так как испытания могут выполняться непосредственно на детали без ее разрушения. С помощью переводных таблиц можно сравнить твердость металла, измеренную разными методами (приложение 1). Между твердостью и другими механическими свойствами существует в ряде случаев зависимость. Например, зная твердость, можно судить о величине прочности на растяжение, пользуясь формулой σ В = К
·НВ
, где: σ В - предел прочности на растяжение (временное сопротивление), кгс/мм 2 ; К
- коэффициент; НВ
- число твердости по Бринеллю. Значение К
, по данным Н. А. Минкевича, И. А. Одинга, Н. В. Гевелинга, следующее: сталь твердостью НВ
120-175 .............. 0,34 сталь твердостью НВ
175-450 . ……... 0,35 медь, латунь и бронза отожженные... .. 0,55 медь, латунь и бронза наклепанные. .…. 0,10 алюминий и его сплавы твердостью НВ
20-45 ...0,33-0,36 дуралюмин отожженный......………......... 0,36 дуралюмин после закалки и старения.….. 0,36. Однако следует иметь в виду, что общего точного метода перевода чисел твердости, измеренных одним методом, на числа твердости по другим шкалам, а также на прочность при растяжении не существует. Такие переводы делаются, когда для них имеется надежная основа благодаря ранее выполненным сравнительным испытаниям. Твердость металлов измеряют методами Бринелля, Роквелла, Виккерса, Польди и др. Для корректной работы запчастей и прочих деталей, надо соблюдать все необходимые параметры изготовления. Именно в связи с этим процесс контроля так важен при производстве. У железных комплектующих существует много важных параметров, таких как вязкость, прочность или пластичность. В статье мы поговорим о самом важном процессе – определении твердости металлов, расскажем про методы измерения и предложим таблицу для наглядности. Твердость заготовки – особенность материала, благодаря которой железо создает сопротивление при контакте или проникновении в его слои инородного объекта или тела. Оно не должно подвергаться деформации или разрушению при определенных нагрузках. Данный параметр служит для следующих целей: Контроль состояния металла по времени. Добыча информации, касательно минимальных и максимальных допустимых значениях заготовки. Анализ результатов обработки с применением высоких температур. Данный критерий показывает, как деталь проявит себя в дальнейшем использовании, а также какой у нее срок годности. Для проведения исследований используется как необработанные элементы, так и готовые запчасти. Для его измерения существует много способов. Для получения наиболее точного результата используют сразу несколько методик. Ознакомимся с ними поближе: по Бринеллю. Данное исследование заключается в том, что в заготовку вдавливается специальный шарик. После этого, по оставшемуся на железе следу, с помощью математических алгоритмов вычисляют его механический коэффициент. по Роквеллу. В данном случае также используется шарик или алмазный конус. Параметр определяется с помощью расчетов или выводится на шкалу. по Виккерсу. Данный способ является наиболее аккуратным и точным методом измерения. Для проведения исследований используется пирамидообразный наконечник, выполненный из алмаза. При проведении тестов в лаборатории, необходимая методика подбирается в зависимости от характеристик и свойств детали. К таким относят: Размер заготовки. Если образец слишком маленький или тонкий, для вычисления необходимого коэффициента используют метод Виккерса. Приблизительное значение прочности. В зависимости от используемого материала и его количества принято использовать разные способы. Так например, твердость металла по Бринеллю и Роквеллу вычисляется, если заготовка выполнена из материалов с небольшой твердостью или из легированной стали и прочих сплавов. Толщина заготовки. Один из главных факторов – ширина детали в месте проведения замера. Зачастую данный фактор относится к цементным и азотным слоям. Также отметим, что все необходимые параметры задокументированы межгосударственным стандартом. Данный тип проверки железных заготовок проводится согласно следующим показателям: Продолжительность давления. Для разных типов материала используется разное количество времени. Для стальных и чугунных заготовок – от 10 до 15 секунд, изделия из цветных металлов – 30 сек, в некоторых особых случаях время воздействия может увеличиться до 60-180 с. Диаметр шарика. Название данного инструмента – индентор, и в зависимости от типа запчасти принято использовать проверочный инструмент разного диаметра. Величина варьируется от 1 до 10 миллиметров. Пиковая величина твердости. При использовании шарика, выполненного из стали – 450 НВ, если используется твердый сплав – 650 НВ. Максимальные возможные нагрузки. При измерении прочности используются специальные грузы, которые регулируют силу давления на исследуемую деталь. Минимальное значение такого элемента – 153.2 Н, максимальное – 29420 Н. Таблица по Бринеллю: Для вычисления необходимого параметра данным способом необходимо выполнить следующую последовательность действий: Проверьте заготовку на соответствие требованиям межгосударственного стандарта. Убедитесь в исправности прибора. Подберите подходящий наконечник, задайте необходимое усилие, а также установите грузик задайте время. Запустите прибор и начните проверку материала. Измерьте диаметр деформации. Вычислите необходимую величину. Для выполнения последнего пункта вам понадобится следующая формула: Из этого получим: Данная методика отличается повышенной точностью, особенно при проверке мягких материалов. Является одним из основных и самых популярных способов измерения твердости металлов и сплавов. Данный способ появился еще в начале 20 века и отличается более автоматизированным процессом. Отметим, что данный тип проверок используется чаще всего для заготовок из твердого металла. К характеристикам данной методики можно отнести: Время проверки – от 10 секунд до минуты. Показатель на корпусе приспособления для проверки можно вычислить арифметически. Пиковые показатели – HRA 20-800, HRB 20-100, HRC 20-70. Инденторы. Выделяют 11 шкал в зависимости от используемого наконечника, чаще всего используют А, В или С. Рассмотрим типы наконечников: А – конусообразное изделие, выполненное из алмаза. Пиковая величина давления – 60 кгс. Такие приборы используют в основном для проверки тонкого проката. В – шарообразные индентор, размер которого составляет 1,588 миллиметра. Чаще всего выполнен из закаленной стали. Его тяжесть составляет 100 кгс. Применим для заготовок из отожженных материалов. С – алмазный наконечник, нажатие которого составляет 150 кгс. Использовать данное приспособление следует при проверке закаленных материалов. Пробы можно проводить неоднократно. Их количество зависит лишь от размера заготовки. Расстояние между местом проведения измерения должно составлять около четырех диаметров наконечника. Также следует обратить внимание, что данный способ применим не ко всем металлам. Толщина изделия должна быть как минимум в десять раз больше, чем глубина вхождения индентора. Таблица по Роквеллу: Чтобы выполнить проверку данным способом вам понадобится выполнить следующие действия: Проверьте размеры и параметры заготовки. Выберите необходимый индентор и укажите нагрузку. Зафиксируйте деталь. Выполните первичную нагрузку, величина которой должна составить 10 кгс. Проведите полную проверку. Полученный результат появится на шкале прибора. Для проверки результата можно вычислить итог путем математического расчета. Если вы используете алмазный индентор, нажатие которого составляет 60-150 кгс: При применении железного шарообразного наконечника с давлением около 100 кгс, следует использовать следующую формулу: Данная методика является наиболее простой из всех предложенных, однако отличается не самым точным результатом. Несмотря на это, она позволяет рассчитывать коэффициенты для сплавов из твердых металлов. Данный тип проверки является самым простым и точным. Вся процедура заключается во вдавливании алмазного пирамидообразного индентора в корпус заготовки. У данного приема существуют следующие характеристики: Наконечник. Используется алмазный индентор под углом 136 градусов. Время давления – 10-15 секунд. Пиковая величина нагрузки. Для чугуна и изделий из стали – от 5 до 100 кгс, сплавы из меди выдерживают от 2,5 до 50 кгс, заготовки из алюминия – от 1 до 100 кгс. Проверяемые материалы. Данный способ подразумевает исследование следующих металлов – стальные сплавы и цветмет с 450-500 НВ, а также, прошедшие химическую и термическую обработку. Следуйте инструкции для выполнения проверки данным способом: Убедитесь в пригодности заготовки и корректной работе аппаратуры. Назначьте максимально допустимое усилие. Зафиксируйте запчасть. Запустите прибор. Получите итоговые числа на экране устройства. Если вы хотите проверить результат путем математического анализа, обратитесь к предложенной формуле: Данная методика служит для высокоточных исследований тонких заготовок, а также изделий маленького размера. Способ позволяет получить максимально точную цифру. Благодаря собственному производству мы предлагаем оборудование европейского качества по выгодным ценам. Функционал наших приборов повторяет, а во многом даже превосходит импортные системы. Для получения подробной информации и консультации обращайтесь к нам по телефону, указанному на сайте. Наш оператор ответит на все возникшие вопросы. Имея на руках результат одного способа проверки, можно получить данные в других шкалах. Для этого существуют таблицы соответствия. Ознакомимся с ними поближе: Данная таблица обладает высокой точностью, так как составлена путем неоднократных исследований. В статье мы рассказали про методы измерения твердости металлов и сплавов, рассмотрели их особенности, дали подробные инструкции и предложили таблицу соответствия. Для более точных измерений используйте качественное оборудование. Его вы найдете в нашем каталоге.Твёрдость по Виккерсу: методика и оборудование
Измерение твёрдости по Виккерсу HV выполняется в следующей последовательности.Твёрдость по Бринеллю: методика и оборудование
Условия измерения твёрдости стандартизированы ГОСТ 9012, и распространяются на сталь, чугун, цветные металлы и сплавы, при этом температура испытания должна находиться в пределах 20±10 0 С. Метод Бринелля также относится к статическим.Измерение твёрдости на твердомере БТБ происходит так:Твёрдость по Роквеллу: методика и оборудование
Условия проведения испытания регламентированы ГОСТ 9013, и включают в себя:Твёрдость по Шору: методика и оборудование
Иные методы
Перевод единиц твёрдости
HB
HRA
HRC
HV
HS
688
84,5
65
940
96
660
83
63
867
93
627
82
61
800
90
611
81
59
756
86
588
80,5
58
704
83
569
80
57
682
81
555
79,5
56
653
79,5
547
79
55
635
77,5
534
78,5
54
618
76,5
518
78
53
594
74,5
507
77
52
578
73,5
500
76
51
563
71,5
482
76
49
542
70,5
470
76
49
521
67,5
457
75
48
503
66
445
74
47
450
64,5
435
73
46
474
63,5
426
73
45
461
61,5
415
73
44
442
59,5
402
72
43
420
56,5
393
72
42
417
56,5
383
71
41
401
55
373
70,5
40
389
53,5
362
70
39
378
52,5
350
69
38
362
50
341
69
37
351
49
330
68
36
343
48,5
321
68
35
330
46,5
311
67
34
319
44
302
67
33
307
43
297
66,5
32
302
42,5
288
66
31
294
41
282
66
30
288
39,5
275
65
29
280
39,5
266
65
28
274
39
260
64
27
262
37
253
64
26
255
36,5
245
63
25
246
35,5
240
62,5
24
241
34,5
232
62
23
233
33,5
228
62
22
229
32,5
222
61
21
222
32
219
61
20
222
31,5
Понятие
Как определить твердость металла: методы
Единицы измерения твердости металла: какой способ выбрать
Определение твердости металлов по Бринеллю: особенности
Твердость по Бринеллю D = 10 мм, Р = 3000 кгс), НВ
Твердость по Роквеллу (шкала С, Р = 150 кгс), HRC
Твердость по Виккерсу, HV
Твердость по Шору, HSD
143
-
143
23
149
-
149
24
156
-
155
26
163
2
162
27
170
4
171
28
179
7
178
29
187
9
186
30
197
12
197
31
207
14
208
33
217
17
217
34
229
20
228
36
241
23
240
38
255
25
255
40
269
27
270
42
285
29
285
44
302
31
303
46
321
33
320
49
341
36
344
51
363
39
380
54
388
41
401
57
143
-
143
23
149
-
149
24
156
-
155
26
163
2
162
27
170
4
171
28
179
7
178
29
187
9
186
30
197
12
197
31
207
14
208
33
217
17
217
34
229
20
228
36
241
23
240
38
255
25
255
40
269
27
270
42
285
29
285
44
302
31
303
46
321
33
320
49
341
36
344
51
363
39
380
54
388
41
401
57
415
43
435
61
444
46
474
64
477
49
534
68
514
52
587
73
555
56
650
78
600
60
746
84
653
64
868
91
682
66
941
94
712
68
1022
98
745
70
1116
102
780
72
1220
106
Измерение твердости металлов по методу Бринелля
Определение твердости металла по Роквеллу
Способы определения твердости металлов: метод Виккерса
Определение твердости металлов и сплавов: соответствия между разными типами измерений
Онлайн калькуляторы
