Таблица твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору

Твердость по Бринеллю. Особенности и суть метода. Статья подробно расскажет о методе измерения твёрдости стали Бринелля

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.

Вы здесь

 Твердость по Бринеллю

Твердость по методу Бринелля измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра под действием заданной нагрузки в течение определенного времени (рис.1). В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка).

hb_01.gifРис.1 Схема испытаний на твердость по Бринеллю

Твердость по Бринеллю HB численно равна отношению приложенного усилия F к площади сферического отпечатка A и рассчитывается по формулам

Когда усилие F выражено в Н:

hb_f_01.gif

Когда усилие F выражено в кгс:

hb_f_02.gif

где

F усилие, Н (кгс);
A площадь поверхности сферического отпечатка, мм2;
D диаметр шарика, мм;
d диаметр отпечатка, мм.

1 кгс/мм2 = 9,8·106 Н/м2

Твердость по Бринеллю
Материал
кгс/мм2 107 Н/м2
 Металлы
Алюминий мягкий 16-26 15,7-25,5
Алюминий отожженный 18,8 18,4
Алюминий прокатанный до 39 до 38,3
Ванадий отожженный 75,7 74,2
Висмут 9-10 8,8-9,8
Вольфрам 350 343
Вольфрам отожженный 200-250 196-245
Железо кованое 60-80 59-78
Золото 15-20 14,7-19,6
Золото кованое 19-25 18,6-24,5
Золото отожженное 19,3 18,9
Индий 1,0 0,98
Иридий 170-216 167-212
Кадмий 21-24 20,6-23,5
Калий 0,04 0,039
Кальций 30-42,4 29,4-41,6
Кобальт ок. 100 ок. 98
Кобальт отожженный 132 129,2
Латунь 95-140 93-137
Магний 25-29 24,5-28,4
Магний литой 4,5 4,4
Марганец 20 19,6
Медь деформированная 53 52
Медь наклепанная до 80 до 78,5
Медь электролитическая 28-30 27,5-29,4
Молибден 150-200 147-196
Молибден литой 137 134
Натрий 0,07-0,08 0,068-0,078
Никель литой 90-110 88-108
Никель отожженный 92-122 90-120
Никель прокатанный 110-300 108-294
Ниобий отожженный 75 73,5
Олово 5-6 4,9-5,9
Олово литое 4,9-5,3 4,8-5,2
Осмий 355 348,7
Палладий 45-50 44-49
Палладий литой 31,6 31
Платина жесткая до 60 до 59
Платина отожженная 24-26 23,5-25,5
Родий отожженный 55 54
Рутений отожженный 183 179,5
Свинец 4,0-4,2 3,9-4,1
Свинец литой 3,82-4,26 3,75-4,18
Серебро 20-25 19,6-24,5
Серебро кованое до 30 до 29,4
Серебро отожженное 21 20,6
Сурьма 30 29,4
Сталь закаленная до 600 до 588
Сталь отожженная 120-200 118-196
Тантал отожженный 45-125 44,1-122,4
Титан отожженный 105 102,8
Хром 70-130 68,7-127,5
Хром отожженный 70 68,8
Цинк жесткий до 20 до 19,6
Цинк литой 29,8-45,0 29,2-44,1
Цинк мягкий 8-10 7,8-9,8
Цирконий 34 33,3
Чугун ок. 160 ок. 157
Чугун твердый до 200 до 196
 Пластмассы
Аминопласт 0,035-0,055 0,034-0,054
Аминопласт 0,0300-0,0448 0,0294-0,0440
Винипласт 0,0150-0,0160 0,0147-0,0157
Гетинакс электротехнический 0,0250 0,0245
Гранулированный сополимер 0,0120 0,0118
Древесно-слоистый пластик ДСП-Б (длинный лист) 0,0250 0,0245
Древесно-коротковолничтый волокнит К-ФВ25 0,0270 0,0265
Капрон стеклонаполненный 0,0200-0,0220 0,0196-0,0216
Капроновая смола первичная 0,0100-0,0120 0,0098-0,0118
Полиамид наполненный П-68 0,0150-0,0179 0,0147-0,0176
Полиамид стеклонаполненный СП-68 0,0279-0,0300 0,0274-0,0294
Поликапроамид 0,0100-0,0120 0,0098-0,0118
Поликапроамид стеклонаполненный 0,0200-0,0220 0,0196-0,0216
Поликарбонат (дифион) 0,0150-0,0160 0,0147-0,0157
Полипропилен ПП-1 0,0062 0,0061
Полистирол эмульсионный А 0,0140-0,0150 0,0137-0,0147
Полиформальдегид стабилизированный 0,0200-0,0400 0,0196-0,0392
Полиэтилен высокого давления кабельный П-2003-5 0,00120-0,00250 0,00118-0,00245
Полиэтилен низкого давления П-4007-Э 0,0045-0,0058 0,0044-0,0057
Полиэтилен среднего давления 0,0056-0,0065 0,0055-0,0064
Сополимер МСН-А 0,0160-0,0180 0,0157-0,0176
Стекло органическое ПА, ПБ, ПВ 0,0070-0,0120 0,0069-0,0118
Текстолит поделочный ПТК 0,0300-0,0350 0,0294-0,0343
Текстолит металлургический 0,0300 0,0294
Фаолит А 0,0250-0,0330 0,0245-0,0323
Фторопласт 4 0,0030-0,0040 0,0029-0,0039
Фторопласт 4Д-Б 0,0030-0,0040 0,0029-0,0039
Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-45-20 0,0040-0,0060 0,0039-0,0059
Этрол нитроцеллюлозный 0,0060-0,0140 0,0059-0,0137
Этрол этилцеллюлозный ЭПТ тропический 0,0045-0,0060 0,0044-0,0059
Целлулоид белый технический 0,0060 0,0059
 Дерево
Акация 3,6-5,5 3,5-5,4
Амарант 5,5 5,4
Афрормозия 3,8 3,7
Балау 5,2 5,1
Бамбук 4,8 4,7
Береза карельская 3,2 3,1
Береза черная 3,2 3,1
Билинга 4,6 4,5
Бубинга 4,9 4,8
Бук 3,9 3,8
Венге 4,3 4,2
Вишня 3,1-3,7 3,0-3,6
Вяз 3,9 3,8
Гонкало (тигровое дерево) 4,8 4,7
Граб 3,6 3,5
Гикори 4,4 4,3
Груша 4,5 4,4
Дару 3,1 3,0
Доуссия (дуссия) 4,4 4,3
Дуб 3,8-4,0 3,7-3,9
Зебрано 4,2 4,1
Ироко (камбала) 3,3-3,9 3,2-3,8
Каштан 3,2 3,1
Кекатонг 5,6 5,5
Кемпас 4,6 4,5
Керанжи 3,6 3,5
Клен европейский 3,3-4,3 3,2-4,2
Клен канадский 4,9 4,8
Кокоболо 5,4 5,3
Кокосовая пальма 3,9 3,8
Кулим 4,7 4,6
Кумару 6,0 5,9
Кумьер (кумье) 4,0-4,6 3,9-4,5
Лапачо (ипе) 6,0 5,9
Махагон 5,1 5,0
Мербау 4,2-5,5 4,1-5,4
Мутения 4,1-5,1 4,0-5,0
Олива 6,1 6,0
Орех 5,1 5,0
Падук африканский 3,9 3,8
Палисандр 3,6 3,5
Панга-панга 4,5 4,4
Сукупира 4,2-5,7 4,1-5,6
Тауари (бразильский дуб) 3,9 3,8
Тик 3,6 3,5
Че 7,9 7,7
Эбен более 8,2 более 8,0
Ярра 4,8-6,1 4,7-6,0
Ясень 4,1-4,3 4,0-4,2
Ятоба (курбарил) 4,5 4,4

 Литература

  1. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю
  2. Краткий физико-технический справочник. Т.1 / Под общ. ред. К.П. Яковлева. М.: ФИЗМАТГИЗ. 1960. – 446 с.
  3. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. М., Атомиздат. 1976, 1008 с.

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.

Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструменты Число твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные 33…38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона 35…40
Шлицы круглых гаек 36…42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам 40…45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные 45…50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги 50…60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса 56…60
Рабочие поверхности калибров – пробок и скоб 56…64
Копиры, ролики копирные 58…63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг 60…64

Понятие

Данным термином в материаловедении называют механическое свойство, которое определяет устойчивость к разрушению под воздействием других, более плотных веществ. Иначе можно сказать так: это сопротивляемость деформациям от давления. При этом учитываются и пластичные, и упругие изменения.

От характеристики зависит множество процессов и условий:

  • Износостойкость – это есть то, насколько долго может быть использован элемент. В том числе срок износа, поскольку для каждой детали, например автомобильной, наступает время, когда по естественным причинам ее нужно менять. Но чем тверже элемент, тем дольше он будет служить в определенных условиях.
  • Возможность различных видов металлообработки – одни технологии применяются только к мягким сплавам, а другие могут быть использованы и для прочных.
  • Сопротивление давлению и другим усилиям характерно для вала или подшипника, на которые действуют силы центробежная и трения.
  • Способность использовать материал в качестве инструмента для более податливой поверхности. Инструментальная сталь является настолько крепкой, что применяется для изготовления фрез для фрезерных станков, сверл и прочих изделий.

твердость единицы измерения

Это далеко не полный перечень того, на что влияет твердость металла после того, как мы дали ему определение. Не каждое используемое вещество берется с одинаковыми характеристиками. Что делается прежде всего для увеличения данного параметра? Сперва берем сырье, очищаем от примесей, а затем подвергаем химической и температурной обработке. А именно: в состав добавляем различные легирующие компоненты, повышающие это качество, например:

  • Хром. Увеличивается прочность и устойчивость к коррозии, незначительно уменьшается пластичность и подверженность магнитным силам. Если более 13% хрома, то сплав называют нержавеющим.
  • Вольфрам. Очень сильно повышается содержание твердых соединений – карбидов. Дополнительное свойство – снижение хрупкости после отпуска.
  • Ванадий. Тоже возрастает сопротивление деформациям.
  • Марганец. Чтобы увидеть эффект, вещества должно быть не менее 1%. Резко взлетает стойкость к ударным нагрузкам.

От чего зависит твердость металлов по этому классу:

  • От наличия легирующих добавок, перечисленных выше.
  • От естественных свойств сырья.
  • От термообработки. С этой целью помогает закалка – материал нагревают сверх определенной критической точки, кристаллическая решетка меняется, и после охлаждения закаленная сталь становится очень надежной.
  • От цементации – способом диффузии образец насыщается углеродом. Такому методу подвергаются только низкоуглеродистые или легированные части.
  • От старения – оно может быть естественным или искусственным. В первом случае со временем протекают процессы, которые не затрагивают микроструктуру, но важны на общем уровне. Во втором применяется термообработка с целью химического и термального увеличения срока эксплуатации – состаривание.
  • От наклепывания на поверхность. Это пластическое изменение структуры вещества, приводящее к повышению прочности.
  • От обработки лазером. Лазерная установка наплавляет прочный слой.

Кроме того, некоторые этапы металлообработки (прокатка, ковка и закалка) с изменением формы заготовки также приводят к улучшению качества.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

  • сплавы железа – 30 кгс/мм2;
  • медь и никель – 10 кгс/мм2;
  • алюминий и магний – 5 кгс/мм2.

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалы Инструмент Прилагаемая нагрузка, кгс
А Конус из алмаза, угол вершины которого 120° 50-60
В Шарик 1/16 дюйма 90-100
С Конус из алмаза, угол вершины которого 120° 140-150

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

Н□ 0,195 = 2800, где

□  — форма наконечника;

0,196  — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм2.

Сравнение шкал измерения твёрдости

Твёрдость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела – индентора.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения), наиболее распространёнными среди которых являются [1]:

  • метод Бринелля (HB) – твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Бринеллю – МПа. Метод не применяется для тонких материалов и материалов с большой твёрдостью;
  • метод Роквелла (HRA, HRB, HRC) – твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость вычисляется по формуле [2]: HR = HRmax – (H – h) / 0,002, где HRmax – максимальная твёрдость по Роквеллу (по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B – 130 единиц), (H – h) – разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении). Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной величиной. Метода Роквелла проще в реализации, но обладает меньшей точностью по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника;
  • метод Виккерса (HV) – твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Виккерсу – МПа. Позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов [3]:, но обладает пониженной точностью в нижнем диапазоне (для мягких материалов).

Результаты измерения твёрдости по методам Роквелла и Виккерса могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методу Бринелля (таблица 1) [4]. Зная твёрдость по Бринеллю, можно рассчитать предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач [5]:

  • для стали:σв = 3,33 × HB;σт = 1,67 × HB;
  • для алюминиевых сплавов:σв = 3,62 × HB;
  • для медных сплавов:σв = 2,60 × HB;

где σв – предел прочности, МПа; σт – предел текучести, МПа.

Таблица 1 – Перевод результатов измерения твёрдости

Шкала Бринелля, HBШкала Роквелла, HRB (HRC)Шкала Виккерса, HV10052,410010557,510511060,911011564,111512067,012012569,812513072,413013574,713514076,614014578,314515079,915015581,415516082,816016584,216517085,617017587,017518088,318018589,518519090,619019591,719520092,820020593,820521094,821021595,721522096,622022597,522523098,423023599,2235240100,0240245(21,2)245250(22,1)250255(23,0)255260(23,9)260265(24,8)265270(25,6)270275(26,4)275280(27,2)280285(28,0)285290(28,8)290295(29,5)295300(30,2)300310(31,6)310319(33,0)320328(34,2)330336(35,3)340344(36,3)350352(37,2)360360(38,1)370368(38,9)380376(39,7)390384(40,5)400392(41,3)410400(42,1)420408(42,9)430416(43,7)440425(44,5)450434(45,3)460443(46,1)470(47,5)490(48,2)500(49,6)520(50,8)540(52,0)560(53,1)580(54,2)600(55,4)620(56,5)640(57,5)660(58,4)680(59,3)700(60,2)720(61,1)740(62,0)760(62,8)780(63,6)800(64,3)820(65,1)840(65,8)860(66,4)880(67,0)900(69,0)1114(72,0)1220

Перевод значений твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. Строго говоря, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла, но, тем не менее, имеет вполне определённую практическую ценность.

Перечень ссылок

Источник: https://eam.su/sravnenie-shkal-izmereniya-tvyordosti.html

Определение твердости по Бринеллю – о цифрах и буквах

Результаты исследований выражаются в буквенно-цифровой записи. Из букв в ней присутствуют либо HB, либо HBW. Первое обозначение актуально для стального шарика. Вторая запись указывает на то, что вдавливали сферу из карбида вольфрама. К буквам добавляют 2 или 3 числа. Первое – показатель твердости. Максимально возможный по Бринеллю – 650. Такой показатель измеряется карбидным индентором. Стальной вдавливается в материалы твердостью до 450-ти единиц.

Второе число в записи – диаметр шарика-наконечника. Он не указывается лишь в том случае, если максимальный, то есть равен 10-ти миллиметрам. Третье число в обозначении – сила, с которой давили на испытуемый образец. Рассмотрим такой перевод твердости по Бринеллю: 500 HBW 5/800.  Запись HBW свидетельствует о применение карбидного шарика. Его диаметр составил 5 миллиметров.

Сила давления была равна 800-от килограммов силы (кгс). 500- итоговая твердость материала. Вычисляется она по формуле отношения приложенного усилия к площади отпечатка. Интересно, что со значениями шкалы Бринелля совпадает еще одна – Виккерса. Обе начинаются со 100 единиц. Правда наивысшая твердость по Виккерсу и Бринеллю разнится.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-1

У Виккерса значения доходят до 1 200-от. Записи результатов отличаются лишь буквами. Шкала Виккерса обозначается HV. Стоит учитывать это, выбирая товары с указанием твердости. То, что по Бринеллю тверже стали, по Виккерсу – материал весьма податливый.

Кстати, согласно большинству словарей, твердость – это свойства пластичности, упругости и сопротивления деформациям, или иным разрушениям, при вдавливании в верхний слой испытуемого образца другого, более твердого вещества. Ну, вот, уточнили о чем речь. Пора разобраться, какая твердость и для каких материалов считается приемлемой.

Таблица соотношений между числами твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору

Указанные значения твердости по Роквеллу, Виккерсу и Шору соответствуют значениям твердости по Бринеллю, определенным с помощью шарика диаметром 10 мм.

По Роквеллу По Бринеллю По Виккерсу
(HV)
По Шору
HRC HRA HRB Диаметр отпечатка HB
65 84,5 2,34 688 940 96
64 83,5 2,37 670 912 94
63 83 2,39 659 867 93
62 82,5 2,42 643 846 92
61 82 2,45 627 818 91
60 81,5 2,47 616
59 81 2,5 601 756 86
58 80,5 2,54 582 704 83
57 80 2,56 573 693
56 79 2,6 555 653 79,5
55 79 2,61 551 644
54 78,5 2,65 534 618 76,5
53 78 2,68 522 594
52 77,5 2,71 510 578
51 76 2,75 495 56 71
50 76 2,76 492 549
49 76 2,81 474 528
48 75 2,85 461 509 65,5
47 74 2,9 444 484 63,5
46 73,5 2,93 435 469
45 73 2,95 429 461 61,5
44 73 3 415 442 59,5
42 72 3,06 398 419
40 71 3,14 378 395 54
38 69 3,24 354 366 50
36 68 3,34 333 342
34 67 3,44 313 319 44
32 67 3,52 298 302
30 66 3,6 285 288 40,5
28 65 3,7 269 271 38,5
26 64 3,8 255 256 36,5
24 63 100 3,9 241 242 34,5
22 62 98 4 229 229 32,5
20 61 97 4,1 217 217 31
18 60 95 4,2 207 206 29,5
59 93 4,26 200 199
58 4,34 193 192 27,5
57 91 4,4 187 186 27
56 89 4,48 180 179 25

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.

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Цветные металлы

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

HB HV HRC HRA HSD
228 240 20 60.7 36
260 275 24 62.5 40
280 295 29 65 44
320 340 34.5 67.5 49
360 380 39 70 54
415 440 44.5 73 61
450 480 47 74.5 64
480 520 50 76 68
500 540 52 77 73
535 580 54 78 78

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Метод Роквелла

Данный метод основан на внедрение в поверхность тела алмазного конусного или стального сферического наконечника под действием двух последовательных сил с последующим определением глубины проникновения наконечника. Причём замер производится после отключения основной силы.

Обозначение твёрдости по Роквеллу наносится символами, HR перед которыми указывается цифровое значение твердости, а после символ принадлежности к определённой шкале.

Пример: 24,8 HRC – твердость по Роквеллу 24,8 единиц по шкале С.

Для унификации измерений был введён специальный эталон для шкал твердости Роквелла и Супер-Роквелла (ГОСТ 8.064 – 94), которые приведены в таблице ниже.

В последующих таблицах приводятся приближенные соотношения между значениями твердости, выявленные различными методами.

Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности

Если предыдущая технология называется классической, то данную можно именовать современной, поскольку она более автоматизированная. Точность намного выше и сфер применения тоже, поскольку можно работать даже с очень прочными материалами.

твердость металла в чем измеряется

Характеристики метода:

  • Изначальное давление в 10 кгс.
  • Напряжение выдерживают от 10 секунд до 1 минуты.
  • Результат не рассчитывается математически, он высвечивается на цифровом табло.
  • Используются разные наконечники, в зависимости от этого ставится маркировка, которая начинается с букв А, В, С. Мы уже подробнее указывали расшифровку индексов, просто напомним, что в качестве индентора может выступать стальной шарик или алмазный конус.

Есть также менее известные и используемые шкалы Е, Н, К с шаром меньшего диаметра. На процедуру накладываются ограничения:

  • Делать пробы на одной заготовке можно только на расстоянии по 3-4 у.е., равных размеру проверяющего объекта, друг от друга.
  • Толщина не может быть меньше, чем умноженная на 10 глубина проникновения наконечника в сталь.

План исследования по методу Роквелла

Алгоритм проведения аналогичный и даже более упрощенный:

  • Необходимо оценить деталь и проверить работоспособность станка.
  • Вычислить максимальную нагрузку.
  • Установить образец и применить первичное напряжение.
  • Выдержать определенный промежуток времени.
  • Зафиксировать результат, указанный на табло.

Посмотрим, как выглядит твердомер, а также как им пользоваться:

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.

Способы перехода между шкалами

Тот факт, что в лабораториях используются разные методы, а также то, что нет одного стандарта, то приходится конвертировать один показатель в другую систему счисления. Следует отметить, что во всех странах преимущественно выбирают одну технологию. Но из-за активного товарооборота изготовители встречаются с непривычными маркировками. Итак, дадим таблицу с аналогичными результатами по отличающимся данным:

Диаметр от вдавливания – в мм По Бринеллю По Роквеллу, категория А В С По Виккерсу
3,9 241 62,8 99,8 24 242
4,08 217 60,7 96,6 20,2 217
4,2 206 59,6 94,6 17,9 206
5 144 49,9 77,7 144

Можно отметить, что списки не обладают особо высокой точностью, поскольку в зависимости от измерений могли быть использованы разнообразные сплавы. Сводки будут верны только в том случае, если при всех пяти способах был апробирован одинаковый материал.

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