Метод Бринелля – это… Что такое Метод Бринелля?

Таблица соответствия HB – HRC

Таблица сравнения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору.

d10 – Диаметр отпечатка по Бринеллю при диаметре шарика 10 мм и испытательной нагрузке 2943 Н

d10 диаметр отпечатка, мм По Бринеллю
HB
По Роквеллу По Виккерсу
HV
По Шору
HSD
мм HB HRA HRC HRB HV HSD
2,30 712 85,1 66,4 1016 98,3
2,31 706 84,9 66,0 999 97,8
2,32 700 84,7 65,7 983 97,4
2,33 694 84,5 65,3 967 96,9
2,34 688 84,3 65,0 951 96,3
2,35 682 84,1 64,6 936 95,8
2,36 676 83,9 64,3 922 95,3
2,37 670 83,6 63,9 907 94,7
2,38 665 83,4 63,6 893 94,1
2,39 659 83,2 63,2 880 93,5
2,40 653 83,0 62,9 866 92,9
2,41 648 82,8 62,5 853 92,3
2,42 643 82,6 62,1 841 91,7
2,43 637 82,4 61,8 828 91,1
2,44 632 82,2 61,4 816 90,4
2,45 627 82,0 61,1 804 89,8
2,46 621 81,8 60,7 793 89,1
2,47 616 81,6 60,4 782 88,5
2,48 611 81,4 60,0 771 87,8
2,49 606 81,3 59,7 760 87,2
2,50 601 81,1 59,3 750 86,5
2,51 597 80,9 59,0 739 85,9
2,52 592 80,7 58,6 730 85,2
2,53 587 80,5 58,3 720 84,5
2,54 582 80,3 57,9 710 83,9
2,55 578 80,1 57,6 701 83,2
2,56 572 79,9 57,2 692 82,6
2,57 569 79,7 56,9 683 81,9
2,58 564 79,6 56,5 675 81,3
2,59 560 79,4 56,2 666 80,6
2,60 555 79,2 55,8 658 80,0
2,61 551 79,0 55,5 650 79,3
2,62 547 78,8 55,1 643 78,7
2,63 542 78,6 54,8 635 78,0
2,64 538 78,5 54,5 627 77,4
2,65 534 78,3 54,1 620 76,8
2,66 530 78,1 53,8 613 76,2
2,67 526 77,9 53,5 606 75,6
2,68 522 77,7 53,1 599 74,9
2,69 518 77,6 52,8 593 74,3
2,70 514 77,4 52,5 586 73,7
2,71 510 77,2 52,1 580 73,2
2,72 506 77,0 51,8 574 72,6
2,73 503 76,9 51,5 568 72,0
2,74 499 76,7 51,2 562 71,4
2,75 495 76,5 50,9 556 70,9
2,76 492 76,4 50,6 550 70,3
2,77 488 76,2 50,3 544 69,8
2,78 484 76,0 50,0 539 69,2
2,79 481 75,8  49,7 534 68,7
2,80 477 75,7 49,4 528 68,1
2,81 474 75,5 49,1 523 67,6
2,82 470 75,4 48,8 518 67,1
2,83 467 75,2 48,5 513 66,6
2,84 464 75,0 48,2 508 66,1
2,85 460 74,9 47,9 504 65,6
2,86 457 74,7 47,6 499 65,1
2,87 454 74,6 47,3 494 64,6
2,88 451 74,4 47,0 490 64,1
2,89 447 74,2 46,8 485 63,7
2,90 444 74,1 46,5 481 63,2
2,91 441 73,9 46,2 477 62,7
2,92 438 73,8 45,9 473 62,3
2,93 435 73,6 45,7 468 61,8
2,94 432 73,5 45,4 464 61,4
2,95 429 73,3 45,1 460 61,0
2,96 426 73,2 44,9 456 60,5
2,97 423 73,0 44,6 453 60,1
2,98 420 72,9 44,4 449 59,7
2,99 417 72,7 44,1 445 59,3
3,00 415 72,6 43,8 441 58,9
3,01 412 72,4 43,6 438 58,5
3,02 409 72,3 43,3 434 58,1
3,03 406 72,2 43,1 431 57,7
3,04 403 72,0 42,9 427 57,3
3,05 401 71,9 42,6 424 56,9
3,06 398 71,8 42,4 420 56,5
3,07 395 71,6 42,1 417 56,2
3,08 393 71,5 41,9 414 55,8
3,09 390 71,3 41,7 411 55,4
3,10 388 71,2 41,4 408 55,1
3,11 385 71,1 41,2 404 54,7
3,12 383 71,0 40,9 401 54,4
3,13 380 70,8 40,7 398 54,0
3,14 378 70,7 40,5 395 53,7
3,15 375 70,6 40,3 392 53,3
3,16 373 70,4 40,0 389 53,0
3,17 370 70,3 39,8 386 52,7
3,18 368 70,2 39,6 384 52,3
3,19 366 70,1 39,3 381 52,0
3,20 363 70,0 39,1 378 51,7
3,21 361 69,8 38,9 375 51,4
3,22 359 69,7 38,7 372 51,1
3,23 356 69,6 38,5 370 50,8
3,24 354 69,5 38,2 367 50,4
3,25 352 69,4 38,0 364 50,1
3,26 350 69,2 37,8 362 49,8
3,27 347 69,1 37,6 359 49,5
3,28 345 69,0 37,4 357 49,2
3,29 343 68,9 37,1 354 48,9
3,30 341 68,8 36,9 352 48,6
3,31 339 68,7 36,7 349 48,4
3,32 337 68,6 36,5 347 48,1
3,33 335 68,5 36,3 344 47,8
3,34 333 68,4 36,0 342 47,5
3,35 331 68,2 35,8 340 47,2
3,36 329 68,1 35,6 337 46,9
3,37 327 68,0 35,4 335 46,6
3,38 325 67,9 35,2 333 46,4
3,39 323 67,8 34,9 331 46,1
3,40 321 67,7 34,7 328 45,8
3,41 319 67,6 34,5 326 45,5
3,42 317 67,5 34,3 324 45,3
3,43 315 67,4 34,1 322 45,0
3,44 313 67,3 33,8 320 44,7
3,45 311 67,2 33,6 317 44,5
3,46 309 67,1 33,4 315 44,2
3,47 307 67,0 33,2 313 44,0
3,48 306 66,9 33,0 311 43,7
3,49 304 66,8 32,7 309 43,4
3,50 302 66,7 32,5 307 43,2
3,51 300 66,6 32,3 305 42,9
3,52 298 66,5 32,1 303 42,7
3,53 297 66,4 31,9 301 42,4
3,54 295 66,3 31,6 299 42,2
3,55 293 66,2 31,4 298 41,9
3,56 292 66,1 31,2 296 41,7
3,57 290 66,0 31,0 294 41,4
3,58 288 65,9 30,8 292 41,2
3,59 287 65,8 30,5 290 40,9
3,60 285 65,7 30,3 288 40,7
3,61 283 65,6 30,1 286 40,5
3,62 282 65,5 29,9 285 40,2
3,63 280 65,5 29,7 283 40,0
3,64 278 65,4 29,4 281 39,7
3,65 277 65,3 29,2 280 39,5
3,66 275 65,2 29,0 278 39,3
3,67 274 65,1 28,8 276 39,1
3,68 272 65,0 28,6 274 38,8
3,69 271 64,9 28,3 273 38,6
3,70 269 64,8 28,1 271 38,4
3,71 268 64,7 27,9 270 38,1
3,72 266 64,6 27,7 268 37,9
3,73 265 64,5 27,5 266 37,7
3,74 263 64,4 27,3 265 37,5
3,75 262 64,3 27,1 263 37,3
3,76 260 64,2 26,8 262 37,1
3,77 259 64,1 26,6 260 36,8
3,78 257 64,0 26,4 259 36,6
3,79 256 63,9 26,2 257 36,4
3,80 255 63,8 26,0 256 36,2
3,81 253 63,7 25,8 254 36,0
3,82 252 63,6 25,6 253 35,8
3,83 251 63,5 25,4 251 35,6
3,84 249 63,4 25,2 250 35,4
3,85 248 63,3 25,0 249 35,2
3,86 246 63,2 24,8 247 35,0
3,87 245 63,1 24,6 246 34,8
3,88 244 63,0 24,4 100,0  244 34,6
3,89 243 62,9 24,2 99,9 243 34,4
3,90 241 62,8 24,0 99,8 242 34,2
3,91 240 62,7 23,8 99,6 240 34,1
3,92 239 62,6 23,6 99,5 239 33,9
3,93 237 62,5 23,4 99,3 238 33,7
3,94 236 62,4 23,2 99,2 237 33,5
3,95 235 62,3 23,0 99,0 235 33,3
3,96 234 62,2 22,8 98,9 234 33,1
3,97 232 62,1 22,6 98,7 233 33,0
3,98 231 62,0 22,4 98,6 231 32,8
3,99 230 61,9 22,2 98,4 230 32,6
4,00 229 61,8 22,0 98,2 229 32,5
4,01 228 61,7 21,8 98,1 228 32,3
4,02 226 61,6 21,6 97,9 227 32,1
4,03 225 61,5 21,5 97,7 225 32,0
4,04 224 61,4 21,3 97,6 224 31,8
4,05 223 61,3 21,1 97,4 223 31,6
4,06 222 61,1 20,9 97,2 222 31,5
4,07 221 61,0 20,7 97,0 221 31,3
4,08 219 60,9 20,5 96,9 219 31,2
4,09 218 60,8 20,3 96,7 218 31,0
4,10 217 60,7 20,1 96,5 217 30,9
4,11 216 60,6 19,9 96,3 216 30,7
4,12 215 60,5 19,7 96,1 215 30,6
4,13 214 60,4 19,5 95,9 214 30,4
4,14 213 60,3 19,2 95,7 213 30,3
4,15 212 60,1 19,0 95,5 212 30,1
4,16 211 60,0 18,8 95,4  211 30,0
4,17 210 59,9 18,6 95,2 209 29,8
4,18 209 59,8 18,3 95,0 208 29,7
4,19 208 59,7 18,1 94,8 207 29,6
4,20 206 59,6 17,9 94,6 206 29,4
4,21 205 59,4 94,4 205 29,3
4,22 204 59,3 94,2 204 29,2
4,23 203 59,2 94,0 203 29,0
4,24 202 59,1 93,8 202 28,9
4,25 201 59,0 93,6 201 28,8
4,26 200 58,8 93,4 200 28,6
4,27 199 58,7 93,2 199 28,5
4,28 198 58,6 93,0 198 28,4
4,29 197 58,5 92,8 197 28,3
4,30 197 58,4 92,6 196 28,1
4,31 196 58,2 92,4 195 28,0
4,32 195 58,1 92,2 194 27,9
4,33 194 58,0 92,0 193 27,8
4,34 193 57,9 91,8 192 27,6
4,35 192 57,7 91,6 191 27,5
4,36 191 57,6 91,3 190 27,4
4,37 190 57,5 91,1 189 27,3
4,38 189 57,4 90,9 188 27,2
4,39 188 57,2 90,7 187 27,0
4,40 187 57,1 90,5 186 26,9
4,41 186 57,0 90,3 185 26,8
4,42 185 56,9 90,1 184 26,7
4,43 185 56,8 89,9 183 26,6
4,44 184 56,6 89,7 183 26,4
4,45 183 56,5 89,5 182 26,3
4,46 182 56,4 89,3 181 26,2
4,47 181 56,3 89,1 180 26,1
4,48 180 56,1 88,8 179 26,0
4,49 179 56,0 88,6 178 25,8
4,50 179 55,9 88,4 177 25,7
4,51 178 55,8 88,2 176 25,6
4,52 177 55,6 88,0 175 25,5
4,53 176 55,5 87,8 175 25,3
4,54 175 55,4 87,6 174 25,2
4,55 174 55,3 87,4 173 25,1
4,56 174 55,1 87,1 172 25,0
4,57 173 55,0 86,9 171 24,9
4,58 172 54,9 86,7 171 24,7
4,59 171 54,8 86,5 170 24,6
4,60 170 54,6 86,3 169 24,5
4,61 170 54,5 86,1 168 24,4
4,62 169 54,4 85,9 167 24,2
4,63 168 54,3 85,6 167 24,1
4,64 167 54,1 85,4 166 24,0
4,65 167 54,0 85,2 165 23,9
4,66 166 53,9 85,0 164 23,7
4,67 165 53,8 84,8 164 23,6
4,68 164 53,6 84,6 163 23,5
4,69 164 53,5 84,3 162 23,4
4,70 163 53,4 84,1 162 23,2
4,71 162 53,3 83,9 161 23,1
4,72 161 53,2 83,7 160 23,0
4,73 161 53,0 83,5 160 22,9
4,74 160 52,9 83,2 159 22,7
4,75 159 52,8 83,0 158 22,6
4,76 158 52,7 82,8 158 22,5
4,77 158 52,6 82,6 157 22,4
4,78 157 52,4 82,4 156 22,3
4,79 156 52,3 82,1 156 22,1
4,80 156 52,2 81,9 155 22,0
4,81 155 52,1 81,7 154 21,9
4,82 154 52,0 81,5 154 21,8
4,83 154 51,8 81,3 153 21,7
4,84 153 51,7 81,0 153 21,6
4,85 152 51,6 80,8 152 21,5
4,86 152 51,5 80,6 151 21,4
4,87 151 51,3 80,4 151 21,3
4,88 150 51,2 80,1 150 21,2
4,89 150 51,1 79,9 150 21,1
4,90 149 51,0 79,7 149 21,0
4,91 148 50,9 79,5 148 21,0
4,92 148 50,7 79,2 148 20,9
4,93 147 50,6 79,0 147 20,8
4,94 146 50,5 78,8 146 20,8
4,95 146 50,4 78,6 146 20,7
4,96 145 50,2 78,3 145 20,7
4,97 144 50,1 78,1 144 20,7
4,98 144 50,0 77,9 144 20,6
4,99 143 49,8 77,6 143 20,6
5,00 143 77,4 143 20,6
5,01 142 77,2 142
5,02 141 77,0 141
5,03 141 76,7 141
5,04 140 76,5 140
5,05 140 76,3 140
5,06 139 76,0 139
5,07 138 75,8 138
5,08 138 75,6 138
5,09 137 75,3 137
5,10 137 75,1 137
5,11 136 74,8 136
5,12 136 74,6 136
5,13 135 74,4 135
5,14 134 74,1 134
5,15 134 73,9 134
5,16 133 73,7 133
5,17 133 73,4 133
5,18 132 73,2 132
5,19 132 72,9 132
5,20 131 72,7 131
5,21 131 72,4 131
5,22 130 72,2 130
5,23 129 72,0 129
5,24 129 71,7 129
5,25 128 71,5 128
5,26 128 71,2 128
5,27 127 71,0 127
5,28 127 70,7 127
5,29 126 70,5 126
5,30 126 70,2 126
5,31 125 70,0 125
5,32 125 69,7 125
5,33 124 69,5 124
5,34 124 69,2 124
5,35 123 69,0 123
5,36 123 68,7 123
5,37 122 68,5 122
5,38 122 68,2 122
5,39 121 68,0 121
5,40 121 67,7 121
5,41 120 67,5 120
5,42 120 67,2 120
5,43 119 67,0 119
5,44 119 66,7 119
5,45 118 66,4 118
5,46 118 66,2 118
5,47 117 65,9 117
5,48 117 65,7 117
5,49 116 65,4 116
5,50 116 65,2 116
5,51 115 64,9 115
5,52 115 64,6 115
5,53 115 64,4 115
5,54 114 64,1 114
5,55 114 63,9 114
5,56 113 63,6 113
5,57 113 63,3 113
5,58 112 63,1 112
5,59 112 62,8 112
5,60 111 62,6 111
5,61 111 62,3 111
5,62 111 62,0 111
5,63 110 61,8 110
5,64 110 61,5 110
5,65 109 61,2 109
5,66 109 61,0 109
5,67 108 60,7 108
5,68 108 60,5 108
5,69 108 60,2 108
5,70 107 59,9 107
5,71 107 59,7 107
5,72 106 59,4 106
5,73 106 59,1 106
5,74 105 58,9 105
5,75 105 58,6 105
5,76 105 58,3 105
5,77 104 58,1 104
5,78 104 57,8 104
5,79 103 57,5 103
5,80 103 57,3 103
5,81 103 57,0 103
5,82 102 56,8 102
5,83 102 56,5 102
5,84 101 56,2 101
5,85 101 56,0 101
5,86 101 55,7 100
5,87 100 55,4 100
5,88 100 55,2 99
5,89 100 54,9 99
5,90 99 54,6
5,91 99 54,4
5,92 98 54,1
5,93 98 53,9
5,94 98 53,6
5,95 97 53,3
5,96 97 53,0
5,97 97 52,8
5,98 96 52,5
5,99 96 52,3
6,00 95 52,0
6,01 95 51,8
6,02 95 51,5
6,03 94 51,2
6,04 94 51,0
6,05 94 50,7
6,06 93 50,5
6,07 93 50,2
6,08 93 50,0
6,09 92 49,7
6,10 92 49,4
6,11 92 49,2
6,12 91 48,9
6,13 91 48,7
6,14 91 48,4
6,15 90 48,2
6,16 90 47,9
6,17 90 47,7
6,18 89 47,4
6,19 89 47,2
6,20 89 46,9
6,21 88 46,7
6,22 88 46,4
6,23 88 46,2
6,24 87 45,9
6,25 87 45,7
6,26 87  45,4
6,27 86 45,2
6,28 86 44,9
6,29 86 44,7
6,30 85 44,4
6,31 85 44,2
6,32 85 43,9
6,33 85 43,7
6,34 84 43,5
6,35 84 43,2
6,36 84 43,0
6,37 83 42,7
6,38 83 42,5
6,39 83 42,2
6,40 82 42,0
6,41 82 41,8
6,42 82 41,5
6,43 82 41,3
6,44 81 41,0
6,45 81 40,8
6,46 81 40,6
6,47 80 40,3
6,48 80 40,1
6,49 80 39,8
6,50 80 39,6
6,51 79 39,4
6,52 79 39,1
6,53 79 38,9
6,54 79 38,6
6,55 78 38,4
6,56 78 38,1
6,57 78 37,9
6,58 78 37,7
6,59 77 37,4
6,60 77 37,2
6,61 77 36,9
6,62 77 36,7
6,63 76 36,4
6,64 76 36,2
6,65 76 35,9
6,66 76 35,7
6,67 75 35,4
6,68 75 35,2
6,69 75 34,9
6,70 75 34,7

Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., исправл. и доп. / Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с. 

Проектирование

26 декабря 2019 г

Назад

Твердость по Бринеллю – суть метода

Для определения твердости используют прибор, составленный из измерительного блока и пресса. Наконечник пресса – стальной шарик. Его именуют индентором. Диаметр шарика соответствует ГОСТу 9012 – 59 (ИСО 6506-81, ИСО 410-82), установленному в 1990-лм году. Разрешены 3 показателя: 2,5, 5 и 10 миллиметров.

Нужный индентор выбирают так, чтобы отпечаток от него лежал в пределах 0,2-0,7 диаметра шарика. Измерение твердости по Бринеллю производится либо стальным шариком, либо шариком из карбида вольфрама. Последний, позволяет узнать твердость материалов, превышающих показатель обычной стали.

Карбидный индентор, как правило, нужен для инструментальных сплавов. Шарик из обычной стали используют, измеряя твердость древесины, меди, алюминия, дюраля, нержавейки, стекла. То есть, твердомер применяют не только к металлам.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-3

Метод измерения твердости по Бринеллю состоит из 2-х нагрузок. Сначала, пресс опускают для пробной. Небольшим надавливанием устанавливают начальное положение индентора. После, сообщают уже солидный вес, держат определенное время, потом, измеряют диаметр следа. Звучит «стройно», но есть сложность.

По краям отпечатка образуются навалы и наплывы материала. Из-за них диаметр, глубина могут быть неточными. Твердость по методу Бринелля измеряют до упругого восстановления, то есть до возвращения материала в первоначальную форму. Это возвращение может быть неполным. Тогда, фиксируется его степень.

В схожем методе Роквелла упругого восстановления не дожидаются, да и в качестве индентора используют не только металлические шары, но и алмазные конусы. Это стоит учитывать, замеряя твердость по Бринеллю и Роквеллу. Для чистоты эксперимента можно добавить еще один метод, главное, соблюсти нюансы исследований и уметь соотнести их результаты. Об этом и поговорим.

История

Метод предложен шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849—1925) в 1900 году, и стал первым широко используемым и стандартизированным методом определения твёрдости в материаловедении.

История

Предложенный шведским инженером Йоханом Августом Бринеллем в 1900 году, он был первым широко используемым стандартизированным испытанием на твердость в машиностроении и металлургии . Большой размер вмятины и возможное повреждение образца ограничивают его полезность. Однако у него также была полезная особенность, заключающаяся в том, что значение твердости, разделенное на два, давало приблизительное значение UTS в тысячах фунтов на квадратный дюйм для сталей. Эта функция способствовала его раннему внедрению по сравнению с конкурирующими испытаниями на твердость.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

  • вдавливанием;
  • царапанием;
  • резанием;
  • отскоком.

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Что такое твердость стали? (ч.1)

Понятие твердости металлов раньше было известно только выпускникам технических вузов, рабочим машиностроительных заводов и мастерам кузнечного дела. В обиход современного ножемана этот термин вошел вместе с принятием закона об оружии и ГОСТов, которые приводят признаки, на основании которых нож может быть отнесен к холодному оружию.

Одним из обязательных признаков, по которым то или иное изделие относится к холодному оружию является твердость стали из которой выполнен клинок ножа (или как это называется в ГОСТе — боевая часть холодного оружия). И начиная с этого момента, найфоманы в России начали потихоньку почитывать справочники в которых приводятся характеристики разных сталей, пояснения в различии порошковых и ламинированных сталей, ну и конечно показатели твердости стали, те самые заметные HRC.

Если один автолюбитель сможет спросить другого о том, сколько «кубиков в движке», то продвинутый найфоман, посмотрев на характеристики полевого ножа в которых указано «57-59 HRC» может на полном серьезе определить, что это модель хлипковата для бушкрафта и ей место на кухне.

Данная статья в простой и понятной форме расскажет о том, что же за зверь такой HRC, откуда от взялся и зачем он вообще нужен.

Интересный факт: На американских и европейских сайтах в числе параметров, которые указывают продавцы или производители крайне редко встречается такой параметр, как твердость стали.

Законодательно этот вопрос никак не регулируется, вот и не нужен этот параметр обычному неискушенному покупателю.

Итак, что же нам нужно знать о твердости металлов?

Человек издревле столкнулся с понятием твердости материалов. А также достаточно быстро понял, что различные материалы отличаются друг от друга по твердости и прочности. Если ударить палкой по камню, то палка либо сломается, либо отскочит. Если ударить камнем по палке, то палка сломается. Если кокос упадет с дерева на галечный пляж, то разобьется. А если долго и старательно бить кремнем по более мягкому камню, то вполне себе можно изготовить голову для каменного топора.

Постепенно, в процессе эволюции наши с вами предки поняли, что различные материалы имеют различную твердость, и в зависимости от этой твердости обладают или не обладают нужными свойствами. Так родился способ определения твердости материла, посредством сравнения его с неким эталоном.

Так, хороший плотник может определить степень усушки бревна постукивая по нему киянкой, выполненной из дерева более твердой породы. Гончар с помощью специального молоточка может определить степень готовности глиняной посуды. Вольно или невольно, каждый из нас хоть раз в жизни прибегал к аналогичному способу определения твердости предмета.

Однако, самым распространенным методом определения твердости материала до недавнего времени был склерометрический метод. Склерометрия представляет собой физический процесс, когда проверяемый материал царапает (или царапается) некий эталонный образец. Если проверяемый материла царапает эталон — значит проверяемый материал тверже.

Если проверяемый материал не может оставить следа на эталоне и при этом сам легко царапается эталоном — значит проверяемый материал имеет твердость меньше чем у эталона. Сейчас такая процедура кажется нам смешной, но до недавнего времени, это был единственный способ определить твердость материала. А как еще древние шумеры могли определить, что можно наносить надписи острой палочкой на почти засохшую глину?

Вопрос с определением твердости материалов (особенно камней и металлов) остро встал в конце XVIII и начале XIX веков, с развитием геологии и началом расцвета машиностроения.

Именно к этому времени относится появление известной всем физикам и археологам «шкалы Мооса». Однако, первым кто предложил измерять твердость металлов посредством их сравнения с эталоном был французский естествоиспытатель середины XVIII века Рене Антуан Реомюр.

Реомюр активно проводил эксперименты, связанные с плавлением и обработкой металлов и поэтому перед ним остро стоял вопрос определения различных характеристик тех сплавов, которые он получал в процессе своих изысканий.

Его идеи подхватил и развил немецкий естествоиспытатель и геолог Карл Фридрих Христиан Моос. В 1811-м году он придумал систему эталонного сравнения минералов, которая теперь носит его имя. Примерно до середины XX века это шкалой активно пользовались разведывательные геологические партии по всему миру.

Шкала Мооса представляет собой сравнительную таблицу в которой указаны различные по твердости известные минералы и указана их твердость измеряемая в критериях:

  • Царапается ногтем;
  • Царапается медью;
  • Царапается стеклом;
  • Царапает стекло;
  • Обрабатывается только алмазом.

К самому мягкому эталонному минералу относится таль, к самому твердому минералу отнесен алмаз. Твердость талька по шкале Мооса составляет «1», твердость алмаза составляет «10». Между тальком и алмазом по мере возрастания твердости расположены: гипс (твердость 2), кальцит (твердость 3), флюорит (твердость 4), апатит (твердость 5), ортоклаз (твердость 6), кварц (твердость 7), топаз (твердость 8), корунд (твердость 9). Такой простой способ определения твердости минералов оказался незаменим в полевых условиях.

Помимо шкалы Мооса, существуют другие способы определения твердости материалов, которые получили активное развитие в конце XIX и в начале XX века. Обычно выделяют четыре самых известных способа определения твердости металлов:

  • Метод Бринелля;
  • Метод Виккерса;
  • Метод Шора;
  • Метод Роквелла.

Забегая вперед, заметим: все эти методы похожи между собой, так как основаны на вдавливании эталонного образца в поверхность металла. Различаются только форма эталона, сила давления, формула расчета величины.

Элемент, который вдавливается в поверхность металла, называется «индентор». В качестве индентора могут использоваться стальной шарик (метод Бринелля), алмазный конус (метод Роквелла), алмазная пирамидка (методы Виккерса и Шора).

См. также

  • Микротвёрдость
  • Твёрдость минералов
  • Индексы Миллера

Методы измерения

Как мы упомянули, есть несколько эффективных технологий, по которым определяют данный показатель. Одни являются более точными, другие – наиболее просты в реализации. Объединяет их то, что в поверхность вдавливается другой предмет по структуре более стойкий. Итогом измерений становится то, как плоскость противостоит воздействию.

Нормативные документы

  • ISO 6506-1:2005 «Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method»
  • ДСТУ ISO 6506-1:2007 «Визначення твердості за Брінеллем. Частина 1. Метод випробування»
  • ASTM E-10 «Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials»
  • ASTM E140-07 «Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness»

Смотрите также

  • Бринеллинг
  • Сравнение твердости
  • Тест твердости по Кнупу
  • Тест на твердость отскока по Leeb
  • Шкала Роквелла
  • Испытание на твердость по Виккерсу

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D2-d2),

  • где
    Р – прикладываемая нагрузка, кгс;
  • D – окружность шарика, мм;
  • d – окружность отпечатка, мм.
    Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:
    сплавы из железа — 30D2;
    медь и ее сплавы — 10D2;
    баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D2.
Условное изображение принципа испытания

Условное изображение принципа испытания

Скачать ГОСТ 9012-59

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h0.

Скачать ГОСТ 9013-59

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Метод Виккерса

Метод Виккерса

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d2 МПа
HV=1,854*P/d2 кгс/мм2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод Шора

Метод Шора

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, мм HB HRA HRC HRB
2,3 712 85,1 66,4
2,5 601 81,1 59,3
3,0 415 72,6 43,8
3,5 302 66,7 32,5
4,0 229 61,8 22 98,2
5,0 143 77,4
5,2 131 72,4

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Характеристики методики Виккерса

Еще один очень простой способ, который отличается скоростью и точностью, но дороговизной оборудования. Перечислим особенности:

  • Используется алмазная пирамидка с более тупым углом – 136 градусов в вершине.
  • Не допускается деформация более 100 кгс.
  • Выдерживают время очень короткое – от 10 до 15 секунд.
  • Измерять можно параметры любого материала, в том числе особенно прочного, а также сталей, которые прошли термическую обработку.

твердость поверхности металла

Последовательность исследования

Упрощенный алгоритм:

  • Проверьте поверхностный слой детали, а также все оборудование.
  • Рассчитайте допустимое усилие.
  • Установите образец, закрепите его.
  • Запустите аппарат и спустя 10-15 секунд проанализируйте итог.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...