Единицы измерения твердости по бринеллю: В чем измеряется твердость металлов – определение, шкала, как определить единицы измерения в нв, от чего зависит значение

alexxlab | 20.07.1972 | 0 | Разное

Содержание

В чем измеряется твердость металлов – определение, шкала, как определить единицы измерения в нв, от чего зависит значение

06Дек

Содержание статьи

  1. Понятие
  2. В каких единицах измеряется твердость металла
  3. Насколько твердыми бывают основные металлы
  4. Методы измерения
  5. Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности
  6. Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности
  7. Характеристики методики Виккерса
  8. Способы перехода между шкалами
  9. Требования к образцу

Все материалы, используемые во время машиностроения и изготовления прочих деталей, имеют определенные характеристики. Перед тем как взять в работу конкретный металлический сплав, специалист проверяет все параметры, так как от них зависит и металлообработка, и эксплуатация дальнейшего изделия. В статье расскажем про значение твердости поверхности металла: что это такое, что называется твердой сталью, а также в чем измеряется показатель, и как происходит замер.


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.

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.

В каких единицах измеряется твердость металла

Особенность данной характеристики в том, что в зависимости от метода, которым проводили замер, меняется и классическое обозначение. Так как параметр нельзя причислить к основным физическим шкалам, таким как расстояние, скорость, масса, сила, то и единого стандарта нет в так называемой системе СИ.

Если исследователь применяет один из наиболее стандартных способов, предложенный Бриннелем, о котором мы подробнее расскажем ниже, то результат будет записан в кгс/мм2, то есть в килограмм-силах, деленных на квадратный миллиметр. По шкале измерения твердости металлов можно сказать о классических примерах и их показателях в соотношении друг с другом:

  • железные сплавы – в среднем 30 кгс/мм2;
  • медные и никелевые составы – 10 кгс/мм2;
  • алюминий, магний и их производные – 5 кгс/мм2.

Так делаем вывод, что железо в 6 раз тверже, чем мягкое алюминиевое соединение.


Второй популярный метод изобрел Роквелл. Согласно ему, одно условное значение (у.е.) равно перемещению конуса на 2 мкм. Если маркируется по данному варианту, то сперва проставляется индексация, затем одна из трех букв – А, В, С и цифровое значение. Если вы видите на заготовке твердость материала НВ, то это единицы измерения по Роквеллу. Также индексом могут быть отмечены детали под маркировкой HR, а после 1 из трех букв:

  • A – свидетельствует о том, что испытания проводились с помощью конуса из алмаза с углом вершины в 120 градусов под прилагаемой нагрузкой в 50 – 60 кг.
  • В – говорит о шарике в одну шестнадцатую дюйма, который направляют к поверхности под весом в 90 – 100 кг.
  • С – используется аналогичный конус, как при маркировке А, но увеличенное воздействие в 140 – 150 кг.

Дальше идет цифра, которая уже указывает на то, какая вмятина образовалась.

И еще один вариант того, в чем измеряется твердость стали, – цифры плюс буквы HV. Такое измерение предлагает Виккерс. В то время как по методике Шора можно увидеть такие записи – 90 HSD.

Насколько твердыми бывают основные металлы

Большинство материалов уже обладают определенными характеристиками, их давно измерили и записали в таблицы, при этом в сводках обозначены как исходные значения необработанного железа, так и после различных типов термо- и холодной металлообработки. Но при добавлении нестандартных и новых добавок, проведенных процедур необходимо заново измерять данный показатель. Но если вы сталкиваетесь со стандартными сплавами, то следует посмотреть в подготовленные списки.

Цветмет

Они более мягкие, чем черные, потому что в них нет твердых включений, а также их не подвергают закалке и прочим методам термообработки.

Титан составляет исключение. Приведем технологию, используемую Бриннелем:

МатериалОсобенностиВ нв
МедьИмеет высокую пластичность и низкую прочность. если добавляются специальные примеси, получаются новые марки, тогда показатель может увеличиваться.35
ЛатуньЭто двойной или многокомпонентный состав, который включает медь. но она более надежная, дополнительно включены цинк или олово.42 – 60
АлюминийМожет быть мягким или твердым, с увеличенной или уменьшенной пластичностью.15 – 20
ДюралюминийСовременный, легкий, активно применяется в авиастроении. есть добавки – медь, магний, марганец.70
ТитанОчень крепкий цветмет.160

Черные металлы

Это железо и стали, ферросплавы и чугуны. Иногда к этой категории относят ванадий, марганец. Общая характеристика:

  • Способ получения – обработка железной руды.
  • Увеличенная прочность.
  • Невосприимчивость к механическим воздействиям.
  • Высокая износостойкость.
  • Хорошая свариваемость.
  • Невысокая стоимость.

Поэтому железо активно применяют. Нецелесообразно приводить полный список всех марок, поэтому только основные:

  • Чугун – 220 НВ.
  • Инструментальные стальные сплавы – до 700 НВ, из нее делаются режущие инструменты.
  • Нержавейка – до 250 НВ.

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.

Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности

В качестве индентора, то есть самого элемента, который вдавливается в заготовку, используется идеальный шарик диаметром от 1 до 10 миллиметров. Он изготавливается из легированных соединений или из сплава карбида и вольфрама. Регламентируется производство таких шаров ГОСТом 3722 81.2

Алгоритм применения метода Бринелля

  • Проверяется сам аппарат и тело для внедрения – шар.
  • Определяется максимальное усилие.
  • Твердомер запускается.
  • Измеряется глубина вдавливания.
  • Производятся математические вычисления.

Применяемая формула НВ=P/F, где:

  • P – нагрузка;
  • F – площадь отпечатка.

Следует отметить, что это самый распространенный способ.

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.

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.

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 ммПо БринеллюПо Роквеллу, категория АВСПо Виккерсу
3,924162,899,824242
4,0821760,796,620,2217
4,220659,694,617,9206
514449,977,7144

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.

Требования к образцу

В начале каждого объяснения, как проходит алгоритм исследования, мы давали первую рекомендацию – проверить аппаратуру и заготовку. Если с первым все понятно, то есть работоспособность станка определить возможно, то со вторым необходимо объяснить.

Особенности экспериментальных частей:

  • Ровная поверхность определенной шероховатости без дефектов, микротрещин и любых повреждений. Следует предварительно прогнать верхний слой с помощью фрезерного станка или посредством шлифовальной обработки.
  • Максимальная шлифовка и даже полировка. Чем выше шероховатость, тем больше будет неточностей результата, что очень негативно скажется на измерениях в целом.
  • Также стоит предупредить наклеп. Это утолщение, упрочнение, которое образуется при заданной температуре (она ниже, чем точка рекристаллизации) и посредством пластических деформаций.
  • Все параметры должны соответствовать нормам и прописанным ГОСТам.

Все перечисленные требования обязательны при проведении. Однако на настоящий момент часто это оказывается излишним, поскольку существуют сводные таблицы.

Сделаем вывод. В статье мы рассказали про обозначение единиц измерения твердости металла, а также дали описание термину и перечислили все основные применяемые технологии. Это важная характеристика для стали, поэтому данная процедура имеет ценность для науки материаловедения и для заводов-производителей. При выборе металлообработки необходимо заранее определять все химические и механические свойства.

Посмотрим подробный видеоролик:

После того, как ознакомитесь со статьей, можете прочитать про наши товары. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.

Измерение твердости по Роквеллу HRC: методика, единицы измерения

Металлы обладают достаточно большим количеством физико-механических свойств, которые следует учитывать при их использовании для изготовления различных изделий. Твердость – способность одного материала препятствовать проникновению в него другого, более твердого. Для измерения этого показателя были разработаны самые различные методики тестирования. Часто проводится измерение твердости по Роквеллу (HRC). Этот метод имеет довольно большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Измерение твердости по Роквеллу

Методика измерения

Метод определения твердости металла по Роквеллу применяется в случае, когда нужно протестировать заготовку небольшой толщины. Кроме этого, подобным образом проверяется твердость поверхностного слоя изделия, к примеру, прошедшего закалку или процесс цементирования.

Проводится определение твердости металлов методом Роквелла следующим образом:

  1. Метод основан на вдавливании более твердого объекта в испытуемый. Для этого используется специальный алмазный наконечник, который имеет форму правильной пирамиды.
  2. Нагрузка прикладывается к наконечнику на протяжении определенного времени. При этом время выдержки и величина нагрузки могут существенно различаться. Согласно установленным стандартам в ГОСТ 9013-59, нагрузка может быть от 1 до 100 кгс. При этом уточняются конкретные значения из этого промежутка.
  3. Полученные отпечатки алмазного конуса измеряются. Наиболее важными показателями в этом случае можно назвать размер диагоналей оставшегося отпечатка.

Принцип измерения твердости по Роквеллу

Полученные данные сверяются с табличными значениями, в которых учитывается величина приложенной силы и время выдержки. Рассматриваемая методика позволяет получить показатель твердости в своих условных единицах.

Процесс измерения можно разделить на несколько этапов:

  1. Определяется тип шкалы.
  2. Устанавливается подходящий индикатор. Важно выбрать индикатор, который будет соответствовать типу установленной шкалы.
  3. Проводится два пробных теста, которые необходимы для корректирования работы применяемого оборудования.
  4. Прикладывается предварительная нагрузка, равная 10 кгс.
  5. Прикладывается основная нагрузка и выдерживается определенный период, который позволяет получить максимальное значение.
  6. Убирается нагрузка и считывается полученный результат.

Скачать ГОСТ 9013-59

Современное оборудование позволяет существенно упростить процесс и повысить точность получаемых результатов в ходе проводимых измерений.

Шкалы твердости

Мера твердости по Роквеллу обозначается HRC. За время проведения тестирования различных металлов было разработано 11 шкал, которые отличаются по соотношению геометрических размеров наконечника и прилагаемой нагрузки. Стоит учитывать, что сегодня в качестве вдавливаемого тела сегодня используются не только алмазные наконечники. Распространение получили:

  1. сферы, изготавливаемые из закаленной стали;
  2. шарики из сплава карбида и вольфрама.

Обозначение проводится с использованием заглавных букв латинского алфавита.

Шкалы для определения твердости по Роквеллу

Прочему так важно учитывать тип применяемой шкалы? Причин довольно много:

  1. От нее зависит вид вдавливаемого индикатора. При этом есть определенная связь между геометрической формой и размерами индикатора и получаемыми данными.
  2. У каждого типа вдавливаемого объекта есть свое ограничение по показателю максимальной нагрузки.

Получаемые результаты важны при изготовлении подшипников и прочих ответственных элементов, используемых при создании автомобилей или авиатехники. Размерность твердости, определяемой по Роквеллу, учитывается и при выборе изделий из закаленной стали.

Оборудование для проведения измерения

На момент разработки рассматриваемой методики измерения твердости специального оборудования не было. После того, как в машиностроительной и других областях промышленности установили важность этой физико-механической характеристики, было разработано специальное оборудование, которое основано также на вдавливании шарика или конуса в тестируемый объект. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать величину прилагаемой силы и времени выдержки. Твердомером  измеряется твердость, как правило, небольших объектов, являющимися образцами получаемой заготовки. Это связано с весьма компактными размерами большинства моделей рассматриваемых устройств.

Твердомер Роквелла

К особенностям применяемого оборудования можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Испытуемый образец, как правило, располагается на столике.
  2. Алмазный наконечник опускается с помощью грузового рычага.
  3. Важным моментом является то, что наконечник опускается плавно. Это достигается при применении рукоятки с масленым амортизатором.
  4. Время выдержки применимой нагрузки зависит от размеров испытуемого образца. Как правило, показатель составляет 3-6 секунд. Сила воздействия определяется также величиной заготовки.
  5. Важные параметры вводятся при помощи специального пульта программирования. За счет того, что контроль прилагаемой силы и время выдержки проводит оборудование, точность получаемых результатов довольно высока.

Рассматриваемое оборудование производится достаточно большим количеством различных компаний. При этом стоимость предложения может колебаться в достаточно большом диапазоне.

Преимущества и недостатки метода

Каждый метод вычисления твердости поверхности обладает своими определенными достоинствами и недостатками. Принято считать, что испытание на твердость по Роквеллу и Бринеллю являются основными, так как позволяют получить наиболее точный результат.

К достоинствам метода измерения твердости по Роквеллу HRC можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Технология определяет возможность тестирования поверхностей с повышенной твердостью.
  2. При тестировании поверхность повреждается несущественно, что позволяет исследовать уже готовые изделия.
  3. Существенно упрощается процесс расчетов показателя твердости, так как нет необходимости в замере диаметра получаемого отпечатка после снятия прилагаемой нагрузки.
  4. На проведение измерений по Роквеллу уходит всего несколько секунд.

Однако есть и несколько существенных недостатков, которые также нужно учитывать:

  1. В сравнении с методом по Бринеллю, получаемый результат не так точен.
  2. Для повышения точности проводимых измерений следует тщательно подготовить поверхность.

Несмотря на то, что получаемые результаты могут иметь достаточно высокую погрешность, этот метод получил широкое распространение в машиностроительной и других отраслях промышленности, так как на тестирование уходит мало времени.

Показатель твердости зависит от достаточно большого количества моментов, к примеру, химического состава. Кроме этого, металлы могут улучшаться закалкой и другими видами термической обработки. Сегодня можно встретить довольно много методической литературы с таблицами, в которых указывается твердость для распространенных материалов. Принимаются эти значения зачастую при выполнении расчетов или проектировании.

Твердость некоторых материалов, получаемая при проведении тестов по Роквеллу, сравнивается с соответствующим показателем алмаза. Этот материал считается одним из самых твердых. Поэтому твердость алмаза по Роквеллу составляет 100 HRC. Аналогичные показатели стекла и вольфрама будут существенно ниже.

На точность проводимых измерений может оказывать влияние:

  1. Толщина испытуемого образца. Согласно принятым нормам при проникновении алмазного наконечника на 0,2 мм толщина испытуемого образца должна быть не меньше 2 см. В противном случае, полученные данные будут считаться искаженными.
  2. Если один образец применяется для проведения нескольких тестов, то расстояние между отпечатками должно быть не менее трех их диаметров. Соблюдение этого правила также позволяет получить более точные результаты.
  3. Результаты на циферблате могут отличаться в зависимости от положения исследователя. Повторные тестирования должны проводиться с одной точки обзора, иначе полученные результаты могут отличаться.

В заключение отметим, что сегодня подобные исследования проводятся все реже. Это связано с тем, что при изготовлении заготовок достигают высокой точности химического состава и физико-механических свойств. Поэтому каждой марке металла соответствует определенный показатель твердости по Роквеллу. Измерения зачастую проводятся после выполнения химико-термической обработки, когда от соблюдения применяемой технологии зависит конечный результат.

Сущность метода измерения по Бринеллю

Кто предложил впервые метод?

Метод Бринелля впервые предложил шведский инженер Юхан Август Бринелль в 1900 году, и стал широко применяемым и эталонным методом измерении твердости.

Какие твердомеры применяют для измерения твердости по методу Бринелля?

Для измерения твердости по Бринеллю применяют стационарные и переносные твердомеры.

В чем сущность измерения твердости по методу Бринелля?

Сущность метода Бринелля заключается в постепенном внедрении индентора со строгими геометрическими размерами в исследуемый образец с определенной нагрузкой, и последующим определением твердости по диаметру отпечатка.

Какой индентор применяют для определения твердости по Бринеллю?

Для определения твердости по Бринеллю используют стальные или твердосплавные шарики с диаметрами 2,5 мм; 5 мм и 10 мм (также для определения твердости пластиков и твердых полимерных материалов используются шарики диаметрами 7,5 и 12 мм).210250606-3562,5Менее 32,515,6

Чем измеряют диаметр отпечатка по Бринеллю?

После окончания испытания измеряют диаметр отпечатка с помощью микроскопа с общим увеличением 20х, 40х или 50х, оснащенного окуляром с измерительной визирной шкалой или окулярным микрометром.

Затем по размеру отпечатка и таблицам с эмпирическими данными определяют твердость по Бринеллю.

Методы и способы измерения (определения) твердости по , по Викерсу / Vickers, по Роквеллу (по Роквулу) / Rockwell, по Бринеллю, / BRINELL. Описание методов.





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Алфавиты, номиналы, единицы / / Перевод единиц измерения величин. Перевод единиц измерения физических величин. Таблицы перевода единиц величин. Перевод химических и технических единиц измерения величин. Величины измерения. Таблицы соответствия величин. / / Перевод единиц измерения Твердости.  / / Методы и способы измерения (определения) твердости по , по Викерсу / Vickers, по Роквеллу (по Роквулу) / Rockwell, по Бринеллю, / BRINELL. Описание методов.

Поделиться:   

Методы и способы измерения (определения) твердости по , по Викерсу / Vickers, по Роквеллу (по Роквулу) / Rockwell, по Бринеллю, / BRINELL. Описание методов.

Определение твердости по Бринеллю / Brinell hardness - стальным шариком (идентером), значения твердости по Бринеллю. Описание метода.

Определение твердости по Виккерсу / Vickers hardness - алмазным наконечником (алмазной пирамидой), стандартные нагрузки тестов, значения твердости по Виккерсу. Описание метода.

Определение твердости по Роквеллу (по Роквулу) / Rockwell hardness - шариком или алмазным наконечником, шкалы, основные нагрузки тестов, значения твердости по Роквеллу / Роквулу.  Шкалы твердости по Роквеллу.  Определение твердости тонких листов и фольги при уменьшенных нагрузках.  Описание метода.

Источник: Timings R.L. /Тимингс Р.Л. Справочник инженера-механика (фантастически интересный труд:)

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Измерение твердости металлов | Статьи

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твёрдость. Твёрдость – свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Обычно испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: деформации, прочности, относительного удлинения, пластичности и прочее.

Твердостью материала называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого тела. Для определения твердости в поверхность материала с определённой 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 измерения твердости.

Далее, мы кратко рассмотрим классические методы измерения твердости металлов:


Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра под действием заданной нагрузки в течение определенного времени. 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).
Для измерения твердости по методу Бринелля, в нашем каталоге представлен современный стационарный твердомер TH-600 и HB-3000B- более улучшенный твердомер, может быть использован для определения твердости закаленных и незакаленных сталей, чугуна, цветных сплавов, мягких материалов для вкладышей подшипников. Все твердомеры сертифицированы в РФ и могут быть применены на производстве.


Твердость по методу Роквелла - твердость, определяемая разностью между условной максимальной глубиной проникновения индентора  и остаточной глубиной его внедрения под действием основной нагрузки, после снятия этой нагрузки, но при сохранении предварительной нагрузки. 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.

Твердомер Роквелла TH-320 измеряет разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок.


При измерении твердости методом Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки и поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4мм при вдавливании шарика. Толщина образца должна не менее чем в 10 раз превышать глубину внедрения наконечника после снятия основной нагрузки. Твердость следует измерять не менее 3 раз на одном образце, усредняя полученные результаты.


Твердость по методу Виккерса в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом при вершине  равным 136 градусов. После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу HV подсчитывается как отношение нагрузки к измеренному значению диагонали отпечатка:
Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой принимают для сталей 10 – 15 с, а для  цветных металлов – 30 с.


При измерении твердости по Виккерсу должны быть соблюдены следующие условия:
•    плавное возрастание нагрузки до необходимого значения;
•    обеспечение перпендикулярности приложения действующего усилия к испытуемой поверхности;
•    поверхность испытуемого образца должна иметь шероховатость не более 0,16 мкм;
•    поддержание постоянства приложенной нагрузки в течение установленного времени;
•    расстояние между центром отпечатка и краем образца или соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка;
•    минимальная толщина образца должна быть для стальных изделий больше диагонали отпечатка в 1,2 раза; для изделий из цветных металлов – в 1,5 раза.
Преимущество метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.


В нашем каталоге представлена целая линейка стационарных твердомеров по методу Виккерса: HV-10, HV-30 и HV-50.
Твердомеры серии HV представляют собой механические твердомеры, обладающие высокой точностью и удобством в эксплуатации и обслуживании. Данные твердомеры широко применяются на производстве, в научно-исследовательских институтах и лабораториях. Уникальное устройство преобразования и микро окулярное устройство считывания измерений, позволяющие сочетать в приборе легкость использования и высокую точность измерений.



*Индентор (англ. indenter от indent — вдавливать) — изготовленный из алмаза, твёрдого сплава или закаленной стали наконечник прибора, используемого для измерения твёрдости. Иногда инденторами (Nanoindenter) называют сами приборы для измерения нанотвердости.

Таблица твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору

Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.

Испытание на твердость — основной метод оценки качества термообработки изделия.

Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ

определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.

Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB

. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как
HRA
или
HRC
(в зависимости от нагрузки).

Твердость по методу Виккерса (HV) определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.

Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.

Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструментыЧисло твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные33…38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона35…40
Шлицы круглых гаек36…42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам40…45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные45…50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги50…60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса56…60
Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб56…64
Копиры, ролики копирные58…63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг60…64

Механические методы определения твердости.

Твердость материала – это способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого материала. Она определяется величиной нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Твердость делится на относительную и абсолютную. Относительная твердость – это твердость одного материала по отношению к другому. Абсолютная твердость определяется с помощью методов вдавливания.

Твёрдость зависит от множества факторов. Среди них: межатомные расстояния вещества, валентность, природа химической связи, хрупкости и ковкости материала, гибкости, упругости, вязкости и других качеств.

Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации углерода — лонсдейлит, который твёрже алмаза в полтора раза и фуллерит с превышением твёрдости алмаза в два раза. Однако среди распространённых веществ по-прежнему самым твёрдым является алмаз.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Для разных материалов они будут разными. Для измерения твердости металлов применяются методы:

Метод Бринелля

— твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка.

Существуют два вида методов расчета твердости:

По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка:

,

где:

  • — приложенная нагрузка, H;
  • — диаметр шарика, мм;
  • — диаметр отпечатка, мм.

По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части индентора:

,

где — глубина внедрения индентора, мм.

Единицами измерения являются кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль. Это одни из самых старых методов, применявшиеся еще в XIX веке.

Метод Роквелла

— твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, обозначается HR, где H – hardness, а R — Rockwell. Твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. 3-й буквой в обозначении идёт наименование типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д. Для ножей твердость определяется по шкале HRC, которая фактически заканчивается на 70 единицах, так как большая твердость ножа не позволяет им полноценно пользоваться из-за снижения ударной вязкости, повышения хрупкости и т.д. Эта система была самой распространенной в XX веке.

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

1) Алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 62 HRC). Метод позволяет определять твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

2) Алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала; 3) Стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки к поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика. Твердость измеряется не менее 3 раз на одном образце, затем выводится среднее значение. Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка.

Метод Виккерса

— самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.). При испытании твердости по методу Виккерса, в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом. После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой для сталей 10 – 15 с, а для цветных металлов – 30 с. Преимущества метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.

Твёрдость по Шору
(Метод вдавливания)
— твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. В данном методе измерения используется прибор — дюрометр. Обычно метод Шора используется для определения твердости низкомодульных материалов (полимеров). Метод Шора, предполагает 12 шкал измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается буквой используемой шкалы, записываемой после числа с указанием метода. В качестве примера, можно привести резину в покрышке колеса легкового автомобиля, которая имеет твердость примерно 70A, а школьный ластик — примерно 50A.

Твёрдость по Шору (Метод отскока)

— метод определения твёрдости очень твёрдых материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Твердость по этому методу Шора оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка. Обозначается HSx, где H — Hardness, S — Shore и x — латинская буква, обозначающая тип использованной при измерении шкалы.

Метод Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д. При использовании данного метода падающий нормально к поверхности исследуемого материала боек сталкивается с поверхностью и отскакивает. Скорость бойка измеряют до и после отскакивания. Предполагается, что боек не подвергается необратимой деформации.

Метод Аскер

— твёрдость определяется по глубине введения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких резин. По принципу измерения соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности щупа. Аскер использует полусферу диаметром 2.54 мм.

Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера

— твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика)

— твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно и в образец, и в эталон.

Твёрдость минералов.

Шкала твёрдости минералов Мооса

(склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим, для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается — и тогда его твёрдость по Моосу ниже. Шкала Мооса — опредедяет, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, и какой материал из десяти стандартных минералов царапается тестируемым материалом.

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 РоквеллуПо БринеллюПо Виккерсу (HV)По Шору
HRCHRAHRBДиаметр отпечаткаHB
6584,52,3468894096
6483,52,3767091294
63832,3965986793
6282,52,4264384692
61822,4562781891
6081,52,47616
59812,560175686
5880,52,5458270483
57802,56573693
56792,655565379,5
55792,61551644
5478,52,6553461876,5
53782,68522594
5277,52,71510578
51762,754955671
50762,76492549
49762,81474528
48752,8546150965,5
47742,944448463,5
4673,52,93435469
45732,9542946161,5
4473341544259,5
42723,06398419
40713,1437839554
38693,2435436650
36683,34333342
34673,4431331944
32673,52298302
30663,628528840,5
28653,726927138,5
26643,825525636,5
24631003,924124234,5
226298422922932,5
2061974,121721731
1860954,220720629,5
59934,26200199
584,3419319227,5
57914,418718627
56894,4818017925

Метод Роквелла

Метод Роквелла является методом проверки твёрдости материалов. Из-за своей простоты этот метод является наиболее распространённым и основан на проникновении твёрдого наконечника в материал и измерении глубины проникновения.

Шкалы твёрдости по Роквеллу

Существует 11 шкал определения твердости по методу Роквелла (A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T), основанных на комбинации «индентор (наконечник) — нагрузка». Наиболее широко используются два типа индентеров: шарик из карбида вольфрама диаметром 1/16 дюйма (1,5875 мм) или такой же шарик из закаленной стали и конический алмазный наконечник с углом при вершине 120°. Возможные нагрузки — 60, 100 и 150 кгс. Величина твёрдости определяется как относительная разница в глубине проникновения индентора при приложении основной и предварительной (10 кгс) нагрузки.

Для обозначения твёрдости, определённой по методу Роквелла, используется символ HR, к которому добавляется буква, указывающая на шкалу по которой проводились испытания (HRA, HRB, HRC).

Наиболее широко используемые шкалы твердости по Роквеллу
ШкалаИнденторНагрузка, кгс
ААлмазный конус с углом 120° при вершине20 кгс
ВШарик диам. 1/16 дюйма из карбида вольфрама (или закаленной стали)100 кгс
САлмазный конус с углом 120° при вершине150 кгс
Формулы для определения твёрдости

Чем твёрже материал, тем меньше будет глубина проникновения наконечника в него. Чтобы при большей твёрдости материала не получалось большее число твёрдости по Роквеллу, вводят условную шкалу глубин, принимая за одно её деление глубину, равную 0.002 мм. При испытании алмазным конусом предельная глубина внедрения составляет 0.2 мм, или 0.2 / 0.002 = 100 делений, при испытании шариком — 0.26 мм, или 0.26 / 0.002 = 130 делений. Таким образом формулы для вычисления значения твёрдости будут выглядеть следующим образом:

  • при измерении по шкале А (HRA) и С (HRC): Разность представляет разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении).
  • при измерении по шкале B (HRB):
Проведение испытания
  • Выбрать подходящую для проверяемого материала шкалу (А, В или С).
  • Установить соответствующий индентор и нагрузку.
  • Перед тем, как начать проверку, надо сделать два неучитываемых отпечатка, чтобы проверить правильность посадки наконечника и стола.
  • Установить эталонный блок на столик прибора.
  • Приложить предварительную нагрузку в 10 кгс, обнулить шкалу.
  • Приложить основную нагрузку и дождаться до приложения максимального усилия.
  • Снять нагрузку.
  • Прочесть на циферблате по соответствующей шкале значение твёрдости (цифровой прибор показывает на экране значение твёрдости).
  • Порядок действий при проверке твёрдости испытуемого образца такой же, как и на эталонном блоке. Допускается делать по одному измерению на образце при проверке массовой продукции.
Факторы, влияющие на точность измерения
  • Важным фактором является толщина образца. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника.
  • Ограничивается минимальное расстояние между отпечатками (3 диаметра между центрами ближайших отпечатков).
  • Недопущение параллакса при считывании результатов с циферблата.
Сравнение шкал твёрдости

Простота метода Роквелла (главным образом, отсутствие необходимости измерять диаметр отпечатка) привела к его широкому применению в промышленности для проверки твёрдости. Также не требуется высокая чистота измеряемой поверхности (например, методы Бринелля и Виккерса включают замер отпечатка с помощью микроскопа и требуют полировку поверхности). К недостатку метода Роквелла относится меньшая точность по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Существует корреляция между значениями твёрдости, измеренной разными методами (см. рисунок — перевод единиц твёрдости HRB в твёрдость по методу Бринелля для алюминиевых сплавов). Зависимость носит нелинейный характер. Имеются нормативные документы, где приведено сравнение значений твёрдости, измеренной разными методами (например, ASTM E-140).

Оценка механических свойств по испытаниям на твёрдость

Связь между результатами проверки на твёрдость и прочностными характеристиками материалов исследовались такими учёными-материаловедами, как Н. Н. Давиденков, М. П. Марковец и др. Используются методы определения предела текучести по результатам проверки на твёрдость вдавливанием. Такая связь была найдена, например, для высокохромистых нержавеющих сталей после различных режимов термообработки. Среднее отклонение для конического алмазного индентора составляло всего +0,9%. Были проведены исследования по нахождению связи между значениями твёрдости и другими характеристиками, определяемыми при растяжении, такими как предел прочности (временное сопротивление), относительное сужение и истинное сопротивление разрушению.

Что такое шкала Роквелла?

Когда вы смотрите на спецификации ножей, там часто можно увидеть некое число с обозначениями «RC» или «HRC» после него. Это число представляет из себя значения рейтинга Роквелла.

Рейтинг Роквелла — это шкала, используемая для измерения твердости материала. Испытание на твердость по Роквеллу является отраслевым стандартом для ножей. Так например у нержавеющей стали AUS-8, этот показатель составляет 57-59 RC. Обычно указывается диапазон, это означает, что любое изменение в процессе упрочнения попадет в этот диапазон. Диапазон никогда не должен превышать двух при надежном контроле качества. Тестирование практически не повреждает испытуемый материал и предоставляет важную информацию о твердости и долговечности стали.

Почему именно HRC? Вообще, существует довольно большое количество шкал, по которым происходит измерение: A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T. Но наиболее подходящей для измерения твердости ножа является шкала C (нагрузка 150 кгс, индентор — алмазный наконечник с углом в 120 градусов) Отсюда аббревиатура HRC.

Как же происходит тестирование методом Роквелла? Тест выполняется путем измерения глубины проникновения индентора с алмазным наконечником при большой нагрузке по сравнению с проникновением, вызванным предварительной нагрузкой. Важно, чтобы измеряемая поверхность была ровной. Один небольшой недостаток при тестировании ножа состоит в том, что остаётся небольшая точечная вмятина на месте соприкосновения с идентором. Этого можно избежать если проводить тестирование в области, которая скрыта под рукоятью. В видео ниже подробно описан процесс тестирования.

Что же означают эти цифры на практике?

У одной и той же стали может быть как низкий, так и высокий показатель HRC. Тем не менее, у каждой стали есть свой диапазон, в котором сталь будет работать лучше всего. Чем выше число, тем тверже сталь. Чем тверже сталь, тем лучше удержание кромки. Чем лучше удерживается кромка, тем реже вы должны ее точить. С другой стороны, чем тверже сталь, тем более она хрупкая. В итоге, все сводится к предпочтениям в использовании ножа. Как часто вы хотите его оттачивать и для каких целей вы хотите его использовать.

Многие пользователи судят о качестве стали на основе числа Роквелла, при этом считается, что более высокие числа указывают на более высокое качество стали. Иногда это так, но далеко не всегда. Ниже приведена диаграмма, показывающая приблизительные числа Роквелла, которые можно ожидать от различных клинков в различных типах инструментов. Эта диаграмма ни в коем случае не является жестким и обязательным правилом, а просто примером типичных чисел.

Некоторым нравится более мягкая сталь в диапазоне 54-56 HRC. Более мягкие стали требуют заточки чаще, но их намного проще точить, чем более твердые. Они также менее склонны к сколам. Край, скорее всего, сомнется, а не сколется, что гораздо легче исправить.

Тест Роквелла очень важен для производителей как дополнительный контроль качества, но также работает как один из параметров выбора для потребителя. Знание числа Роквелла поможет вам предугадать, насколько хорошо будет работать клинок, и, возможно, предотвратить неудачные покупки. Если вы видите, что у обычного складного ножа показатель 50+, его можно заточить об бордюр или стену. Если вам нужен нож большей твердости, стремитесь к диапазону 57-59. И наконец есть ножи с фантастическим диапазоном 60-63.

Используя фильтры на нашем сайте, вы можете легко подобрать для себя нужный вариант.

Измерение твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу

Цель работы: ознакомиться с методикой определения твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу

Твердость

– это свойство металлов оказывать сопротивление пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое при местных контактных воздействиях в определенных условиях испытания. Эта формулировка пригодна для методов внедрения и для методов царапания.

Разнообразие методов измерения твердости и разный физический смысл чисел твердости затрудняет выработку общего определения твердости как механического свойства. В разных методах и при различных условиях проведения испытаний числа твердости могут характеризовать упругие свойства, сопротивление малым или большим пластическим деформациям, сопротивление материала разрушению.

Измерение твердости отличается простотой и высокой производительностью, отсутствием разрушения образца, возможностью оценки свойств отдельных структурных составляющих и тонких слоев на малой площади.

Существующие методы измерения твердости отличаются друг от друга по форме применяемого индентора, условиям приложения нагрузки и способу расчета чисел твердости. Выбор метода определения твердости зависит от различных факторов: твердости образца (детали), его размеров, толщины слоя, твердость которого надо измерить.

Во всех методах испытания на твердость очень важно правильно подготовить поверхностный слой образца. Он должен наиболее полно характеризовать материал, твердость которого необходимо определить. Все поверхностные дефекты (окалина, выбоины, вмятины, грубые риски) должны быть удалены. Требования к качеству испытуемой поверхности зависят от применяемого индентора и величины прилагаемой нагрузки. Чем меньше глубина вдавливаемости индентора, тем меньше должна быть шероховатость поверхности и тем более строго нужно следить за тем, чтобы свойства поверхностного слоя не изменялись вследствие наклепа или разогрева при шлифовании и полировке.

Нагрузка должна прилагаться по оси вдавливаемого индентора перпендикулярно к испытуемой поверхности. Для соблюдения этого условия плоскость испытуемой поверхности образца должна быть строго параллельна опорной поверхности.

При определении твердости всеми методами (кроме микротвердости) измеряют сопротивление металла внедрению в него индентора, усредняющее твердость всех имеющихся структурных составляющих.

Твердость дерева (различных пород) по Бринеллю

 О том, что деревья бывают разные по видам и породам знают все с детства, но вот как сильно они могут различаться по своим механическим свойствам, это уже знает не каждый. Итак, механических характеристик, которые можно отождествлять с деревом довольно много, это и расширение в зависимости от влажности, плотность и коэффициент линейной деформации и т.д. и т.п. А в этой статье мы рассмотрим такую механическую характеристику дерева, как твердость.

На что влияет твердость дерева

 Твердость – механическая характеристика, которая влияет на эксплуатационные качества материала. Именно от твердости зависит как успешно дерево сможет сопротивляться внешним воздействиям среды, то есть противостоять тому, что будет на него поставлено, положено, что будет царапать и истирать его.  В итоге, от этой стойкости будет зависеть внешний вид вашей конструкции (изделия) из дерева. 
 Скажем более, если вы будете применять мягкие сорта дерева для изготовления мебели, например сосна, осина, то внешний вид такой мебели быстро придет в негодность. Мягкая древесина легко царапается, даже ногтем. Изготавливать из нее мебель не целесообразно.
 Обычно для изготовления мебели используются сорта дерева, начиная с березы и еще более твердые.

Способ определения твердости для дерева

 На практике существует два наиболее распространенных способе определения твердости, по Роквеллу или по Бринеллю. Мы не будем описывать определение твердости по тому и другому способу подробно, скажем лишь, что принципиально они различаются различными насадками (шарик или конус), с помощью которых деформируется материал под заданной нагрузкой. В конечном счете измеряется канавка от насадки и рассчитывается твердость для того или иного материала. Также необходимо сказать о том, что для дерева применяется в большинстве случаев способ определения твердости по Бринеллю, то есть с насадкой – шариком. Именно твердость по Бринеллю для различных сортов дерева и будет приведена в следующем нашем абзаце.

(а - определение твердости по Бринеллю; б - определение твердости по Роквеллу)

Твердость дерева по породам (таблица - список)

 

* — Единица измерения твердости — HB (Hardness Brinell). 1 HB равен 10 МПа или 10 Н/мм².

 Из таблицы – списка наглядно видно, какие из сортов дерева какой показатель твердости имеют и как соотносятся между собой. Также необходимо сказать о том, что эти показатели среднестатистические, то есть на них можно ориентироваться, но они могут ранжироваться в зависимости от условий, в которых произрастало дерево и от возраста дерева. Так если дерево росло не в лесу, то есть в поле и постоянно подвергалось ветровым нагрузкам, то наверняка его твердость будет несколько выше, чем у дерева из леса, даже той же породы. С возрастом дерево также приобретает дополнительную твердость, конечно если оно еще не начало гнить.
 Итак, теперь вы будете в курсе среднестатистических показателей твердости различных пород дерева, а также сможете сориентироваться, что на нее влияет.

О плотности некоторых пород дерева вы можете узнать из статьи "Плотность некоторых материалов".

Уравнение и калькулятор для испытания на твердость по Бринеллю

| Инженеры Edge

Связанные ресурсы: производство

Уравнение и калькулятор для испытаний на твердость по Бринеллю

Технические материалы и приложения

Уравнения, калькуляторы и обзор для испытаний на твердость по Бринеллю

В испытании на твердость по Бринеллю используется шариковый индентор из закаленной стали, который вдавливается в материал под определенным усилием. Диаметр выемки, оставшейся на поверхности материала, измеряется, и по этому диаметру рассчитывается число твердости по Бринеллю.

Испытания на твердость служат важной потребности в промышленности, даже если они не измеряют уникальное качество, которое можно было бы назвать твердостью. Тесты носят эмпирический характер, основаны на экспериментах и ​​наблюдениях, а не на фундаментальной теории. Его главная ценность - это устройство для проверки, способное обнаруживать определенные различия в материалах, когда они возникают, даже если эти различия могут быть неопределенными. Например, две партии материала с одинаковой твердостью могут быть, а могут и не быть одинаковыми, но если их твердость различна, материалы определенно не похожи.

Было разработано несколько методов испытания на твердость. Чаще всего используются программы Brinell, Rockwell, Vickers, Tukon, Sclerscope и файлы test. Первые четыре основаны на испытаниях на вдавливание, а пятое - на высоте отскока металлического молотка с алмазным наконечником. Тест файла устанавливает характеристики того, насколько хорошо файл прикусывает материал.

Шкала Бринелля характеризует твердость материалов при вдавливании через шкалу проникновения индентора, нагруженного на образец материала.Это одно из нескольких определений твердости в материаловедении.

Типичный тест на твердость по Бринеллю использует стальной шарик диаметром 10 миллиметров (0,39 дюйма) в качестве индентора с силой 3000 кгс (29 кН; 6600 фунтов силы). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком. Измеряется вдавливание и рассчитывается твердость:

.

где:

P = приложенная сила (кгс)
D = диаметр индентора (мм)
d = диаметр вдавливания (мм)

BHN можно преобразовать в предел прочности на разрыв (UTS), хотя соотношение зависит от материала и, следовательно, определяется эмпирически.Взаимосвязь основана на индексе Мейера (n) из закона Мейера. Если индекс Мейера меньше 2,2, то отношение UTS к BHN составляет 0,36. Если индекс Мейера больше 2,2, то коэффициент увеличивается.

BHN обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-12 и ISO 6506–1: 2005) как HBW (H - твердость, B - по бринеллю и W - материал индентора, карбид вольфрама). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.

HBW рассчитывается в обоих стандартах с использованием единиц СИ как:

где:

F = приложенная сила (Н)
D = диаметр индентора (мм)
d = диаметр вмятины (мм)

При цитировании числа твердости по Бринеллю (BHN или чаще HB) необходимо указать условия испытания, используемого для получения числа. Стандартный формат определения тестов можно увидеть в примере «HBW 10/3000».«HBW» означает, что использовался шариковый индентор из карбида вольфрама (от химического обозначения вольфрама), в отличие от «HBS», что означает шарик из закаленной стали. «10» - это диаметр шара в миллиметрах. «3000» - это сила в килограммах.

Твердость также может отображаться как XXX HB YYD2. XXX - это сила, прилагаемая (в кгс) к материалу типа YY (5 для алюминиевых сплавов, 10 для медных сплавов, 30 для сталей). Таким образом, можно записать типичную твердость стали: 250 HB 30D2. Это может быть максимум или минимум.

Типичные значения твердости:

  • Хвойная древесина (например, сосна) 1,6 HBS 10/100
  • Твердая древесина 2,6–7,0 HBS 1,6 10/100
  • Свинец 5,0 HB (чистый свинец; легированный свинец обычно может варьироваться от 5,0 HB до значений, превышающих 22,0 HB)
  • Чистый алюминий 15 HB
  • Медь 35 HB
  • Низкоуглеродистая сталь 120 HB
  • 18–8 (304) нержавеющая сталь отожженная 200 HB
  • Стекло 1550 HB
  • Закаленная инструментальная сталь 600–900 HB (HBW 10/3000)
  • Диборид рения 4600 HB

Удобный факт преобразования твердости по Бринеллю в предел прочности на разрыв.Для закаленной и отпущенной стали предел прочности (psi) примерно в 500 раз превышает число твердости по Бринеллю (при условии, что прочность не превышает 200000 psi).

Связанный:

Таблица преобразования твердости по Бринеллю и Роквеллу

© Copyright 2000-2021, ООО «Инжинирс Эдж» www.engineersedge.com
Все права защищены
Заявление об ограничении ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Методы определения твердости стали и преобразование твердости

Твердость стали важна для многих процессов.Твердость стали описывает свойства стали, которые позволяют ей противостоять пластической деформации, вдавливанию, проникновению и царапинам. В машиностроении твердость стали важна, потому что внутреннее сопротивление поверхности противостоять трению или эрозии маслом, паром и водой обычно увеличивается с увеличением относительной твердости стали.

Чем выше твердость стали, тем прочнее будет поверхность. Это создает трудности при выполнении операций на поверхности, таких как резка и механическая обработка.Нет ни одного качества, которое влияло бы на твердость стали или которое можно было бы назвать «твердостью». Существуют различные эмпирические испытания стали на твердость. Наиболее важными и популярными из этих мер являются Бринелля, Роквелла и Виккерса.

При испытаниях на твердость твердость измеряется не в единицах, а в виде индекса. Поскольку все испытания на твердость стали настолько распространены, индекс дается в виде числа, за которым следует код для обозначения метода испытания.

Какой тест на твердость стали использовать?

Традиционно для размягченных сталей используется метод Бринелля, а для более широко применяется метод Виккерса.В ходе этих испытаний измеряется диаметр вмятины, оставшейся на поверхности металла. Метод Роквелла оценивает твердость стали путем измерения глубины проникновения вмятины.

Испытание на твердость стали по Бринеллю

Испытание по Бринеллю было первым широко используемым стандартизированным испытанием на твердость стали. Требуется большой образец для испытаний и остается большое углубление; следовательно, его полезность ограничена. Аббревиатура BHN используется для обозначения числа твердости по Бринеллю. Термин «Бринеллинг» стал обозначать постоянное вдавливание любой твердой поверхности.В испытании используется большой тяжелый шар, который с заданной силой прижимается к стали. Глубина и диаметр отметки измеряются и индексируются для получения BHN.

Тест на твердость стали по Роквеллу

Шкала Роквелла также основана на диаметре вдавливания. Твердомер по Роквеллу намного легче и мобильнее. Он определяет твердость стали, оказывая давление на сталь. Он был разработан в США для определения изменения твердости стали и термообработанной стали.

Тест на твердость стали по Виккерсу

Разработанный в Великобритании в качестве альтернативы тесту Бринелля, тест на твердость по Виккерсу позволяет тестировать все материалы, твердые или мягкие. Это была самая широкая шкала показателей, и ее легче было использовать, чем другие испытания на твердость стали. Испытание на твердость по Виккерсу позволяет определить число пирамиды Виккерса (HV) или твердость по алмазной пирамиде (DPH). Это потому, что индентор имеет форму пирамиды или конуса.

Преобразование твердости стали

Поскольку существует так много различных типов испытаний твердости стали, таблица преобразования, такая как приведенная ниже, позволяет нам взять одно измерение и оценить относительную твердость по другой шкале.Имейте в виду, что вам необходимо указать, что измерение преобразуется, поскольку каждая шкала предлагает разные измерения, а это означает, что преобразования остаются только в форме оценки. Загрузите таблицу преобразования твердости стали ShapeCUT в качестве удобного информационного бюллетеня.

По всем вопросам резки стали звоните в ShapeCUT. Мы работаем со сталью более 20 лет, и наши современные машины позволяют нам предоставлять высококачественные услуги в день заказа.

Таблица преобразования твердости

9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 901 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 6 9018 9018 9018 6 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 90184 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 1190 901 901 9018

9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 1595

901 901 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 1810 2030

Растяжение
Прочность
(Н / мм2)

Твердость по Бринеллю
(BH143000 H143)

90
Роквелл
Твердость
(HRB)
Твердость по Роквеллу
(HRC)
285 86 100 56.2
350 105 110 62,3
385 114 120 66,7
450 133 140 75,0
480 143 150 78,7
510 1527
545 162 170 85,0
575 171 180 87,1 640 190 200 91,5
675 199 210 93,5
705 209800
740 219 230 96,7
770 228 240 98,1 820 242 255 23,1
850 252 265 24,8
880 261 261 261 261
900 266 280 27,1
930 276 290 28,5
901 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 950 995295 310 31,0
1030 304 320 32,2
1060 3146 3306 3303
1095 323 340 34,4
1125 333 350 35,5 352370 37,7
1220 361 380 38,8
1255 371 371
1290 380 400 40,8
1320 390 410 41,8
901 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 4018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 1385 409 430 43,6
1420 418 440 44,5
1455 426 4263
1485 437 460 46,1
1520 447 470 46,9
466 490 48,4
1630 475 500 49,1
1665 485 1665 4858
1700 494 520 50,5
1740 504 530 51,1
523 550 52,3
1845 532 560 53,0
1880 53 542 5706
1920551 580 54,1
1955 561 590 54,2 580 610 55,7
2070 589 620 56,3
2105 5996 5996 5996
2145 608 640 57,3
2180 618 650

57.8

8 908 ShapeCUT не несет ответственности за пригодность сталей, указанных в данной спецификации, без предварительного уведомления. ShapeCUT не несет ответственности за любые ошибки или упущения, а также за любые последствия, возникшие в результате его использования.

Термообработанная сталь по Бринеллю Роквелл Твердость стали Преобразование твердости стали Испытание на твердость стали по Виккерсу

Единицы твердости - Числа твердости - Определение

В материаловедении твердость - это способность противостоять вдавливанию поверхности ( локализованная пластическая деформация ) и царапинам . Твердость - вероятно, наиболее плохо определенное свойство материала, поскольку оно может указывать на устойчивость к царапинам, сопротивление истиранию, сопротивление вдавливанию или даже сопротивление формованию или локализованной пластической деформации.Твердость важна с инженерной точки зрения, потому что сопротивление износу из-за трения или эрозии паром, маслом и водой обычно увеличивается с увеличением твердости.

Существует трех основных типов твердости измерения:

  • Устойчивость к царапинам . Твердость к царапинам - это показатель устойчивости образца к остаточной пластической деформации из-за трения о острый предмет. Наиболее распространенной шкалой для этого качественного теста является шкала Мооса , которая используется в минералогии.Шкала твердости минералов по шкале Мооса основана на способности одного природного образца минерала заметно поцарапать другой минерал. Твердость материала измеряется по шкале путем определения самого твердого материала, который данный материал может поцарапать, или самого мягкого материала, который может поцарапать данный материал. Например, если какой-то материал поцарапан топазом, но не кварцем, его твердость по шкале Мооса будет между 7 и 8.
  • Твердость вдавливания .Твердость при вдавливании измеряет способность выдерживать поверхностных вдавливаний (локализованная пластическая деформация) и сопротивление образца деформации материала из-за постоянной сжимающей нагрузки от острого предмета. Испытания на твердость при вдавливании в основном используются в машиностроении и металлургии. Традиционные методы основаны на четко определенных испытаниях на твердость при вдавливании. Очень твердые инденторы определенной геометрии и размеров непрерывно вдавливаются в материал под определенным усилием.Параметры деформации, такие как глубина вдавливания в методе Роквелла, регистрируются для определения твердости. Распространенные шкалы твердости при вдавливании - по Бринеллю , по Роквеллу и по Виккерсу .
  • Твердость отскока . Твердость отскока, также известная как динамическая твердость, измеряет высоту «отскока» молотка с алмазным наконечником, падающего с фиксированной высоты на материал. Одно из устройств, используемых для этого измерения, известно как склероскоп .Он состоит из стального шара, падающего с фиксированной высоты. Этот тип твердости связан с эластичностью.

Внутри каждого из этих классов измерений есть индивидуальные шкалы измерений. По практическим причинам таблицы преобразования используются для преобразования одного масштаба в другой.

Числа твердости по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю - это одно из испытаний на твердость при вдавливании, которое было разработано для испытания на твердость. При испытаниях по Бринеллю твердый сферический индентор под определенной нагрузкой вдавливается в поверхность испытываемого металла.Типичный тест использует шарик из закаленной стали диаметром 10 мм (0,39 дюйма) в качестве индентора с усилием 3000 кгс (29,42 кН; 6614 фунтов силы). Нагрузка поддерживается постоянной в течение определенного времени (от 10 до 30 с). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком.

Испытание предоставляет численные результаты для количественной оценки твердости материала, которая выражается числом твердости по Бринеллю HB .Число твердости по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1: 2005) как HBW (H от твердости, B от твердости по Бринеллю и W от материала индентора, вольфрама ( вольфрам) карбид). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.

& nbsp;

Твердость по Бринеллю (HB) - это нагрузка, деленная на площадь поверхности вдавливания. Диаметр слепка измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой.Число твердости по Бринеллю рассчитывается по формуле:

Существует множество широко используемых методов испытаний (например, по Бринеллю, Кнупу, Виккерсу и Роквеллу). Существуют таблицы, которые коррелируют значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима. Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

Помимо корреляции между различными числами твердости, возможны также некоторые корреляции с другими свойствами материала.Например, для термообработанных гладких углеродистых сталей и среднелегированных сталей другим удобным преобразованием является преобразование твердости по Бринеллю в предел прочности на разрыв . В этом случае предел прочности при растяжении (в фунтах на квадратный дюйм) приблизительно равен числу твердости по Бринеллю, умноженному на 500 . Как правило, высокая твердость указывает на относительно высокую прочность и низкую пластичность материала.

В промышленности испытания металлов на твердость используются в основном для проверки качества и однородности металлов, особенно во время операций термообработки.Как правило, испытания могут применяться к готовому продукту без значительных повреждений.

Числа твердости - по Виккерсу

Метод испытания на твердость по Виккерсу Метод был разработан Робертом Л. Смитом и Джорджем Э. Сандлендом в компании Vickers Ltd в качестве альтернативы методу Бринелля для измерения твердости материалов. Метод для определения твердости по Виккерсу может также использоваться в качестве метода для определения микротвердости , который в основном используется для небольших деталей, тонких сечений или глубинных работ.Поскольку испытательное вдавливание в тесте на микротвердость по Виккерсу очень мало, его можно использовать в различных приложениях, таких как: испытание очень тонких материалов, таких как фольга, или измерение поверхности детали, мелких деталей или небольших площадей.

Метод Виккерса основан на оптической системе измерения. Процедура испытания на микротвердость, ASTM E-384, определяет диапазон легких нагрузок с использованием алмазного индентора для создания отпечатка, который измеряется и преобразуется в значение твердости. Испытание Виккерса часто проще в использовании, чем другие испытания на твердость, поскольку требуемые расчеты не зависят от размера индентора, а индентор можно использовать для всех материалов независимо от твердости.Алмаз в форме пирамиды с квадратным основанием используется для тестирования по шкале Виккерса. Для микроиндентирования типичные нагрузки очень легкие, от 10 гс до 1 кгс, хотя нагрузки по Виккерсу для макроиндентирования могут составлять до 30 кг и более.

Числа твердости и преобразование

Существует множество широко используемых методов определения твердости (например, по Бринеллю, Кнупу, Виккерсу и Роквеллу). Существуют таблицы, которые коррелируют значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима.Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

В промышленности испытания металлов на твердость используются в основном для проверки качества и однородности металлов, особенно во время операций термообработки. Как правило, испытания могут применяться к готовому продукту без значительных повреждений. Коммерческая популярность теста твердости по Роквеллу объясняется его скоростью, надежностью, прочностью, разрешением и небольшой площадью вдавливания.

BHN - это единственная единица измерения твердости? ~ МЕХАНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ЖЕСТКОСТЬ это свойство материала, которое относится к сопротивлению вдавливанию.Твердость также относится к жесткости к сопротивлению царапинам, резка, истирание. Чем больше твердость, тем больше сопротивление отступ.



Твердость могут быть даны в различных единицах, например BHN, HRC, HRB, HV. Все агрегаты предназначены для твердость, но они используются для разного значения твердости.

BHN: BHN - сокращение от слова Brinell. Число твердости. Твердость по Бринеллю определяется путем прессования твердой стали или карбида. сфера стандартного диаметра при заданной нагрузке на поверхность материал.Затем измерьте диаметр отпечатка, оставшегося после Число твердости по Бринеллю рассчитывается путем деления приложенной силы на кгс по площади отпечатка в мм 2


HRC / HRB: HRC / HRB - это сокращение от Rockwell. номер твердости. Испытание на твердость по Роквеллу - это измерение твердости, основанное на чистое увеличение глубины отпечатка при приложении нагрузки. Значение твердости имеют без номера, но обычно им дают алфавит в B, C, K, L, M, P, R, S, В.Твердомер по Роквеллу и твердомер по Бринеллю почти такие же, но отличаются тем, что глубина отпечатка измеряется твердостью по Роквилу Тестер, где диаметр отпечатка измеряется в измерителе твердости по Бринеллю. ASTM (Американское общество испытаний и материалов) стандартизировало набор шкал (диапазонов) для определения твердости по Роквеллу. Каждая шкала обозначена письмом.

A: цементированные карбиды, тонкая сталь и мелкозернистая закаленная сталь
B: медные сплавы, мягкие стали, алюминиевые сплавы, ковкий чугун и т. Д.
C: Сталь, твердый чугун, ковкий перлитный чугун, титан, глубокий корпус закаленная сталь и другие материалы
Материалы тверже B 100
D: Тонкая сталь и сталь средней закалки и перлитный ковкий чугун
E: Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы, несущие металлы
F: Отожженные медные сплавы, тонкие мягкие листовые металлы
G : Фосфорная бронза, бериллиевая медь, ковкий чугун
H: Алюминий, цинк, свинец

K, L, M, P, R, S, V: Металлы подшипников и др. очень мягкие или тонкие материалы, в том числе пластмассы.

HV: HV - это аббревиатура твердости по Виккерсу. Номер. Этот метод измерения твердости используется для определения твердости чрезвычайно твердая поверхность. Поверхность материала подвергается стандарту давление в течение стандартного периода времени с помощью ромба пирамидальной формы. В эта тестовая диагональ окончательного отпечатка на материале измеряется под микроскоп и значение твердости по Виккерсу считываются из таблицы преобразования. В Тест Виккерса надежен для измерения твердости металлов, а также используется на керамические материалы.

Раздельно из вышеупомянутых испытаний на твердость, испытаний на твердость по Кнупу и испытаний на твердость по Шору. также используются для определения значений твердости.

Для преобразования твердости перейдите по ссылке ниже:

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

Число твердости по Бринеллю - шкала Бринелля

Твердость при вдавливании измеряет способность выдерживать вдавливание поверхности (локализованная пластическая деформация) и сопротивление образца деформации материала из-за постоянной сжимающей нагрузки от острого предмета.Испытания на твердость при вдавливании в основном используются в машиностроении и металлургии. Традиционные методы основаны на четко определенных испытаниях на твердость при вдавливании. Очень твердые инденторы определенной геометрии и размеров непрерывно вдавливаются в материал под определенным усилием. Параметры деформации, такие как глубина вдавливания в методе Роквелла, регистрируются для определения твердости. Распространенные шкалы твердости при вдавливании - по Бринеллю , по Роквеллу и по Виккерсу .

См. Также: Твердость

Число твердости по Бринеллю - шкала Бринелля

Испытание на твердость по Бринеллю - это одно из испытаний твердости при вдавливании, которое было разработано для испытаний на твердость. При испытаниях по Бринеллю твердый сферический индентор под определенной нагрузкой вдавливается в поверхность испытываемого металла. Типичный тест использует шарик из закаленной стали диаметром 10 мм (0,39 дюйма) в качестве индентора с усилием 3000 кгс (29,42 кН; 6614 фунтов силы). Нагрузка поддерживается постоянной в течение определенного времени (от 10 до 30 с).Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком.

Испытание предоставляет численные результаты для количественной оценки твердости материала, которая выражается числом твердости по Бринеллю HB . Число твердости по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1: 2005) как HBW (H от твердости, B от твердости по Бринеллю и W от материала индентора, вольфрама ( вольфрам) карбид).В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.

Твердость по Бринеллю (HB) - это нагрузка, деленная на площадь поверхности вдавливания. Диаметр слепка измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по формуле:

Существует множество широко используемых методов испытаний (например, по Бринеллю, Кнупу, Виккерсу и Роквеллу). Существуют таблицы, которые коррелируют значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима.Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

Помимо корреляции между различными числами твердости, возможны также некоторые корреляции с другими свойствами материала. Например, для термообработанных гладких углеродистых сталей и среднелегированных сталей другим удобным преобразованием является преобразование твердости по Бринеллю в предел прочности на разрыв . В этом случае предел прочности при растяжении (в фунтах на квадратный дюйм) приблизительно равен числу твердости по Бринеллю, умноженному на 500 .Как правило, высокая твердость указывает на относительно высокую прочность и низкую пластичность материала.

В промышленности испытания металлов на твердость используются в основном для проверки качества и однородности металлов, особенно во время операций термообработки. Как правило, испытания могут применяться к готовому продукту без значительных повреждений.

См. Также: испытание на твердость по Роквеллу

См. Также: испытание на твердость по Виккерсу

См. Также: испытание на твердость по Кнупу

Твердость: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю, Моосу, Шору и Кнупу

Твердость описывает сопротивление, которое демонстрирует материал постоянные вмятины или царапины.Твердость - это не свойство материала, а величина, приписываемая материалу в результате эмпирических испытаний.

Можно провести шесть основных испытаний на твердость: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю, Моосу, Шору и Кнупу. Какой из них применить, зависит от типа испытуемого материала и доступного оборудования. Большинство испытаний на твердость включают использование оборудования, которое вдавливает материал в течение определенного периода времени, прилагая заранее определенную силу или нагрузку.

В этой статье мы рассмотрим каждый тип испытания на твердость независимо, сравнивая метод испытания, области применения и тип полученных результатов.

Испытание на твердость по Моосу

Тест на твердость по Моосу - одна из самых ранних попыток определения и сравнения твердости минеральных материалов. Шкала Мооса состоит из значений от 1 до 10, которые коррелируют со способностью испытуемого материала противостоять царапинам, вызываемым все более твердыми минералами. Обычно он используется в геологических целях.

Шкала твердости минералов Мооса имеет следующий вид:

  1. Тальк
  2. Гипс
  3. Кальцит
  4. Флюорит
  5. Апатит
  6. Полевой шпат
  7. Кварц
  8. Топаз
  9. Корунд
  10. Бриллиант


Сам по себе метод тестирования очень прост и включает в себя царапание поверхности исследуемого материала другим материалом, аналогичным тем, которые указаны в шкале выше.Реальные минералы, особенно алмазы, используются редко, так как их добывать дорого.

Например, ноготь часто используется для обозначения шкалы твердости 2,5, а стальной напильник - 6,5. Процесс тестирования начинается с мягкого конца шкалы и продолжается до тех пор, пока один из минералов / материалов не оставит постоянную вмятину.

Результаты испытания на твердость по Моосу не очень точны, поскольку приложенная сила непостоянна, а результаты субъективны.

Испытание на твердость по Шору

Тест Шора включает использование подпружиненной машины для нанесения отпечатков пальцев для измерения твердости материала. Испытание на твердость по Шору обычно используется для оценки и сравнения твердости полимеров, таких как пластмассы или каучуки.

Используются два типа шкалы Шора - A и D. В обеих используются разные диаметры игольчатого наконечника индентора, и они применяются к разным типам материалов.

Используемый инструмент для вдавливания известен как «твердомер», который включает калиброванную пружину, прикладывающую определенную и постоянную нагрузку.

Тип материала

Диаметр наконечника индентора (мм)

Приложенная нагрузка

Берег А

Мягкие полимеры и эластомеры, например резина

0,79

822 г (1,812 фунта)

Shore D

Твердые полимеры, например термопласты

0.1

4536 г (10 фунтов)

Результаты варьируются от минимальной твердости по Шору 0 до максимальной твердости по Шору 100, которая относится к нулевому проникновению.

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю было первым стандартизированным испытанием, получившим широкое распространение, особенно для металлов. Он определен в ASTM E10. Процесс испытания включает вдавливание твердосплавного шарикового индентора в поверхность исследуемого материала в течение заданного периода времени с постоянной приложенной силой.

Наиболее часто используемые силы находятся в диапазоне от 500 кгс (обычно используется для цветных металлов) до 3000 кгс (обычно используется для стали).

Результатом процесса тестирования является круглый отпечаток, который можно измерить и использовать вместе с приложенной нагрузкой для расчета значения твердости. Недостатки теста Бринелля заключаются в том, что он медленный по сравнению с другими методами и является разрушительным, оставляя большое вдавливание в исследуемом образце.

Испытание на твердость по Роквеллу

Тест Роквелла, вероятно, является сегодня наиболее часто используемым тестом на твердость, главным образом потому, что это самый быстрый и точный вид тестирования.Он определен стандартом ASTM E18.

Испытание на твердость по Роквеллу состоит из трех этапов. Предварительная нагрузка прикладывается алмазным или шариковым индентором в течение короткого периода времени. Затем предварительная нагрузка снимается и измеряется вдавливание. Затем нагрузка увеличивается и применяется, что называется основной нагрузкой. Затем основная нагрузка снимается, и на короткое время повторно прикладывается предварительная нагрузка. Индентор удаляют и измеряют окончательный отпечаток. Значение твердости материала по Роквеллу рассчитывается по разнице между окончательными и предварительными измерениями глубины вдавливания.

Приложенные силы находятся в диапазоне от 15 кгс до 3000 кгс в зависимости от типа испытуемого материала.

Испытание на твердость по Виккерсу

Тест на твердость по Виккерсу известен как тест на «микротвердость», что означает, что он обычно используется для небольших или тонких срезов материала. Испытания материалов на микровдавливание определены стандартом ASTM E384.

Процесс тестирования включает использование алмазного индентора для приложения силы света к поверхности материала, а глубина измеряется оптически.Из-за небольшого углубления поверхность материала должна быть гладкой и хорошо отполированной.

Типичные значения нагрузки находятся в диапазоне от 10 г до 1 кгс, хотя редко используются «макро» нагрузки, достигающие 30 кгс.

Испытание на твердость по Кнупу

Подобно тесту Виккерса, тест на твердость по Кнупу используется для небольших и тонких деталей с нагрузкой 1 кгс или меньше.

Процесс идентичен испытанию твердости по Бринеллю, но использует ромбовидный индентор и микроскопическую систему измерения.

Разница между Роквеллом, Бринеллем и Виккерсом

Размещено Роном Дельфини,

Завершение испытания на твердость является критическим шагом в оценке металлических деталей; Эти испытания определяют различные свойства конкретного металла, такие как износостойкость, вязкость и формуемость.

Различные шкалы испытаний были созданы, чтобы помочь инженерам выбрать подходящие металлы и твердость для их конкретного применения.Чтобы помочь вам разобраться в различных шкалах, мы создали таблицу с перекрестными ссылками для трех наиболее популярных тестов на твердость, приведенных ниже.

Тест на твердость по Бринеллю

Первый широко используемый стандартизированный тест на твердость, метод Бринелля, определяет твердость металлических материалов при вдавливании и обычно используется для материалов с грубой поверхностью или поверхностью, слишком шероховатой для испытаний другими методами.

Однако тест Бринелля неприменим для полностью закаленной стали или других твердых материалов и часто оставляет большое впечатление на металле.Тест Бринелля тоже очень медленный.

Испытание на твердость по Роквеллу

Разработанный для обеспечения менее разрушительной альтернативы испытанию Бринелля, этот метод дифференциальной глубины устраняет ошибки, связанные с механическими дефектами.

Более быстрый и дешевый, чем тесты Бринелля и Виккерса, тест Роквелла не требует подготовки материала, а значение твердости легко считывается без какого-либо дополнительного оборудования, что делает этот метод измерения твердости одним из наиболее часто используемых.

Испытание на твердость по Виккерсу

Испытание на твердость по Виккерсу с использованием алмазного индентора проводится с меньшим усилием и большей точностью, чем испытание по Бринеллю. Увеличивая поверхность металла, этот тест может быть нацелен на определенные микроструктурные составляющие, такие как мартенсит или бейнит, или оценить качество операций термической обработки или поверхностного упрочнения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *