Hb это твердость: Таблица соответствия HB – HRC

alexxlab | 19.04.2018 | 0 | Разное

Содержание

Таблица соответствия HB - HRC

Твёрдость - это сопротивление тела внедрению индентора - другого твёрдого тела. Способы испытания твёрдости подразделяются на статические и динамические. 

К статическим относятся способы измерения твёрдости по Бринеллю, Викерсу, Роквеллу, Кнупу; к динамическим - способы измерения твёрдости по Шору, Шварцу, Бауману, Польди, Морину, Граве. 

Измерения твёрдости осуществляют при 20±10°С. 

 

Измерение твёрдости по Бринеллю

Бринелля метод [по имени шведского инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)] - способ определения твёрдости материалов вдавливанием в испытываемую поверхность стального закалённого шарика диаметром 2,5; 5 и 10 мм пр нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число твёрдости по Бринеллю HB - отношение нагрузки (кгс) к площади (мм2) поверхности отпечатка. Для получения сопоставимых результатов относительной твёрдости материалы (HB свыше 130) испытывают при отношении P:D2=30, материалы средней твёрдости (HB 30-130) - при P:D2=10, мягкие (HB<30) - при P:D2=2,5. Испытания по методу Бринелля проводят на стационарных твердомерах - прессах Бринелля, обеспечивающих плавное приложение заданной нагрузки к шарику и постоянство её при выдержке в течение установленного времени (обычно 30 секунд). 

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю": Стандарт устанавливает метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 650 единиц. Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия. ГОСТ 9012-59, в частности, определяет требования, предъявляемые к отбору образцов металла для измерения твёрдости по Бринеллю - размер образцов, шероховатость поверхности и др. 

 

Измерение твёрдости по Роквеллу

Роквелла метод [по имени американского металлурга С.Роквелла (S.Rockwell), разработавшего этод метод] - способ определения (измерения) твёрдости материалов (главным образом металлов) вдавливанием в испытываемую поверхность алмазного индентора с углом при вершине 120° (шкалы А и С) или стального закалённого шарика диаметром 1/16 дюйма или 1,588 мм (шкала B. Твёрдость по Роквеллу выражается в условных единицах. За единицу твёрдости принята величина, соответствующая перемещению индентора на 0,002 мм. Испытание методов Роквелла проводят на специальном настольном приборе, снабжённом индикатором, который показывает число твёрдости. ГОСТ 23677-79.

Таблица соответствия HB – HRC (Перевод значений твёрдости)

(соотношение твёрдости по Бриннелю твёрдости по Роквеллу,определяемых методами в соответствии с ГОСТ 8.064-79)

Твердость по Роквеллу (эталонная)

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

HRCэ

HRC

D=10мм HB

Р=3000кг диаметр отпечатка в мм

-

-

HB   95,0

6

-

-

HB   100

5,87-5,89

-

-

HB   111

5,60-5,62

-

-

HB   115

5,51-5,53

-

-

HB   116

5,49-5,50

-

-

HB   120

5,41-5,42

-

-

HB   125

5,31-5,42

-

-

HB   130

5,22

-

-

HB   135

5,13

-

-

HB   137

5,09-5,10

-

-

HB   138

5,07-5,08

-

-

HB   140

5,04-5,05

-

-

HB   141

5,02-5,03

-

-

HB   142

5,01

-

-

HB   143

5

-

-

HB   143

4,99

-

-

HB   144

4,98

-

-

HB   144

4,97

-

-

HB   145

4,96

-

-

HB   146

4,95

-

-

HB   152

4,86

-

-

HB   161

4,72-4,73

-

-

HB   164

4,68-4,69

-

-

HB   167

4,64-4,65

-

-

HB   170

4,60-4,61

-

-

HB   174

4,55-4,56

-

-

HB   179

4,49-4,50

-

-

HB   185

4,42-4,43

-

-

HB   197

4,29-4,30

-

-

HB   198

4,28

-

-

HB   199

4,27

-

-

HB   200

4,26

-

-

HB   201

4,25

-

-

HB   202

4,24

-

-

HB   203

4,23

-

-

HB   204

4,22

-

-

HB   205

4,21

HRCэ   20,0

HRC   17,9

HB   206

4,2

HRCэ   20,5

HRC   18,3

HB   209

4,18

HRCэ   21,0

HRC   19,0

HB   212

4,15

HRCэ   21,5

HRC   19,7

HB   215

4,12

HRCэ   22,0

HRC   20,1

HB   217

4,1

HRCэ   22,5

HRC   20,5

HB   219

4,08

HRCэ   23,0

HRC   20,9

HB   222

4,06

HRCэ   23,5

HRC   21,3

HB   224

4,04

HRCэ   24,0

HRC   22,0

HB   229

4

HRCэ   24,5

HRC   22,4

HB   231

3,98

HRCэ   25,0

HRC   22,8

HB   234

3,96

HRCэ   25,5

HRC   23,6

HB   239

3,92

HRCэ   26,0

HRC   24,0

HB   241

3,9

HRCэ   26,5

HRC   24,4

HB   244

3,88

HRCэ   27,0

HRC   24,8

HB   246

3,86

HRCэ   27,5

HRC   25,6

HB   252

3,82

HRCэ   28,0

HRC   26,0

HB   255

3,8

HRCэ   28,5

HRC   26,4

HB   257

3,78

HRCэ   29,0

HRC   27,3

HB   263

3,74

HRCэ   30,0

HRC   28,1

HB   269

3,7

HRCэ   30,5

HRC   28,6

HB   272

3,68

HRCэ   31,0

HRC   29,0

HB   275

3,66

HRCэ   31,5

HRC   29,4

HB   278

3,64

HRCэ   32,0

HRC   29,9

HB   282

3,62

HRCэ   32,5

HRC   30,3

HB   285

3,6

HRCэ   33,0

HRC   30,8

HB   288

3,58

HRCэ   33,5

HRC   31,6

HB   295

3,54

HRCэ   34,0

HRC   32,1

HB   298

3,52

HRCэ   34,5

HRC   32,5

HB   302

3,5

HRCэ   35,0

HRC   33,0

HB   306

3,48

HRCэ   35,5

HRC   33,8

HB   313

3,44

HRCэ   36,0

HRC   34,3

HB   317

3,42

HRCэ   36,5

HRC   34,7

HB   321

3,4

HRCэ   37,0

HRC   35,2

HB   325

3,38

HRCэ   37,5

HRC   35,6

HB   329

3,36

HRCэ   38,0

HRC   36,0

HB   333

3,34

HRCэ   38,5

HRC   36,5

HB   337

3,32

HRCэ   39,0

HRC   36,9

HB   341

3,3

HRCэ   39,5

HRC   37,8

HB   350

3,26

HRCэ   40,0

HRC   38,2

HB   354

3,24

HRCэ   40,5

HRC   38,7

HB   359

3,22

HRCэ   41,0

HRC   39,1

HB   363

3,2

HRCэ   41,5

HRC   40,0

HB   373

3,16

HRCэ   42,0

HRC   40,5

HB   378

3,14

HRCэ   42,5

HRC   40,9

HB   383

3,12

HRCэ   43,0

HRC   41,4

HB   388

3,1

HRCэ   43,5

HRC   41,9

HB   393

3,08

HRCэ   44,0

HRC   42,4

HB   398

3,06

HRCэ   44,5

HRC   42,9

HB   403

3,04

HRCэ   45,0

HRC   43,3

HB   409

3,02

HRCэ   45,5

HRC   43,8

HB   415

3

HRCэ   46,0

HRC   44,4

HB   420

2,98

HRCэ   46,5

HRC   44,9

HB   426

2,96

HRCэ   47,0

HRC   45,4

HB   432

2,94

HRCэ   47,5

HRC   45,9

HB   438

2,92

HRCэ   48,0

HRC   46,5

HB   444

2,9

HRCэ   48,5

HRC   47,0

HB   451

2,88

HRCэ   49,0

HRC   47,6

HB   457

2,86

HRCэ   49,5

HRC   48,2

HB   464

2,84

HRCэ   50,0

HRC   48,8

HB   470

2,82

HRCэ   50,5

HRC   49,4

HB   477

2,8

HRCэ   51,0

HRC   50,0

HB   484

2,78

HRCэ   51,5

HRC   50,6

HB   492

2,76

HRCэ   52,0

HRC   50,7

HB   502

2,74

HRCэ   52,5

HRC   51,5

HB   503

2,73

HRCэ   52,0

HRC   51,8

HB   506

2,72

HRCэ   53,5

HRC   52,5

HB   514

2,7

HRCэ   54,0

HRC   53,1

HB   522

2,68

HRCэ   54,5

HRC   53,5

HB   526

2,67

HRCэ   55,0

HRC   53,8

HB   530

2,66

HRCэ   55,5

HRC   54,1

HB   534

2,65

HRCэ   56,0

HRC   54,5

HB   538

2,64

HRCэ   56,5

HRC   55,1

HB   547

2,62

HRCэ   57,0

HRC   55,8

HB   555

2,6

HRCэ   57,5

HRC   56,5

HB   564

2,58

HRCэ   58,0

HRC   57,2

HB   573

2,56

HRCэ   58,5

HRC   57,6

HB   578

2,55

HRCэ   59,0

HRC   57,9

HB   582

2,54

HRCэ   59,5

HRC   58,6

HB   592

2,52

HRCэ   60,0

HRC   59,3

HB   601

2,5

HRCэ   60,5

HRC   59,7

HB   606

2,49

HRCэ   61,0

HRC   60,0

HB   611

2,48

HRCэ   61,5

HRC   60,4

HB   616

2,47

HRCэ   62,0

HRC   60,7

HB   621

2,46

HRCэ   62,5

HRC   61,1

HB   627

2,45

HRCэ   63,0

HRC   61,4

HB   632

2,44

HRCэ   63,5

HRC   62,1

HB   643

2,42

HRCэ   64,0

HRC   63,2

HB   659

2,39

HRCэ   64,5

HRC   63,6

HB   665

2,38

HRCэ   65,0

HRC   63,9

HB   670

2,37

HRCэ   65,5

HRC   64,3

HB   676

2,36

методы измерения, шкалы HB, HRC, HV

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

  • износостойкость металла;
  • возможность обработки резанием, шлифованием;
  • сопротивляемость местному давлению;
  • способность резать другой материал и прочие.
Твердость металловТвердость металлов Твердость металлов

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

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.

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 шкалыИнструментПрилагаемая нагрузка, кгс
АКонус из алмаза, угол вершины которого 120°50-60
ВШарик 1/16 дюйма90-100
СКонус 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.

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.

HBHVHRCHRAHSD
2282402060.736
2602752462.540
280295296544
32034034.567.549
360380397054
41544044.57361
4504804774.564
480520507668
500540527773
535580547878

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

Методы измерения твердости

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

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

HB=2P/(πD*√(D2-d2),

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

Условное изображение принципа испытания

Скачать ГОСТ 9012-59

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

Метод измерения твердости по РоквеллуМетод измерения твердости по Роквеллу

Метод измерения твердости по Роквеллу

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

Скачать ГОСТ 9013-59

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

Метод ВиккерсаМетод Виккерса

Метод Виккерса

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

Метод Шора Метод Шора

Метод Шора

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

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

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

d, ммHBHRAHRCHRB
2,371285,166,4
2,560181,159,3
3,041572,643,8
3,530266,732,5
4,022961,82298,2
5,014377,4
5,213172,4

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

Твердость по Бринеллю. Особенности и суть метода

 

Метод первопроходец. Звание заслуживает система определения твердости материалов, разработанная Августом Бринеллем. Это инженер из Швеции. Его метод стал первым стандартизированным и широко используемым. Шкалу Бринелля мир «взял на вооружение» в 1900-ом году. Разберемся, в чем суть системы, твердость каких материалов можно узнать с ее помощью, и есть ли у метода минусы.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-4

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.

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.

 

Твердость по Бринеллю – таблица значений

Твердость стали по Бринеллю может быть от 103-ти до 200-от единиц. Показатель зависит от марки. Не стоит забывать, что существует мягкая, нержавеющая и закаленная сталь. Сплав Ст0, к примеру, занимает нижнюю планку твердости. СТ2пс – марка со 116-ю HB. У СТ3пс показатель равен 131. 170 HB отличают сталь СТ5Гпс и СТ5пс. 200 единиц у марок ВСт6сп, СТ6пс и СТ6сп.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-7

Твердость металлов по Бринеллю, в том числе и их сплавов, к коим причисляется сталь, важна при эксплуатации многих предметов. Пример – подшипники. Они подвергаются трению. Будь сплав для подшипников мягким, машина не отходит и гарантийного срока. Сопротивляемость деталей износу, зависящая от твердости, важна и при конструировании космических аппаратов, летной техники, строительных конструкций.

Твердость стали по Брюнеллю для арматуры высотных зданий, к примеру, должна быть не ниже 150-ти единиц. Если брать усредненные цифры для металлов, то черные, как правило, маркируются числом 140 HB, а твердость цветных не превышает 130-ти. Драгоценные металлы одни из самых податливых.

Так, твердость платины по Бринеллю – всего 50. Выше говорилось, что шкала начинается со 100. Однако, современные технологи нередко дополняют ее, доводя до единицы. Твердость некоторых цветных металлов щелочноземельной группы составляет всего 30 HB.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-2

Если вопрос не о строительстве и конструировании машин, а о ремонте, людей больше интересуют показатели древесины. Ее твердость тоже иногда измеряют по Бринеллю. Для сплавов металлов есть ГОСТы. Массы изначально «замешивают» в соответствии с техническими требованиями. Для древесины условия иные. Твердость зависит не только от породы, но и от условий произрастания.

Липа из разных местностей может отличаться на 10-20 баллов, как и сосна, дуб, ольха. Поэтому, лучше смотреть не из чего сделаны стол, или паркет, а какая твердость указана в документах к ним.

Для паркета берется древесина, как минимум, средней твердости. Если отбросить, погрешность на условия произрастания, точно подойдут  блоки из белой акации, самшита, железной березы, граба и кизила.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-5

Твердость этих пород приближенна к 100 HB. Это на торцах. Радиальный и тангенциальный показатели неизбежно ниже процентов на 30. Древесину по Бринеллю мерят в странах Европы. Россия к ним примыкает. Продукция из США соответствует шкале Янка. Этот тест узконаправлен, применим только к дереву.

В Америке прилагаемую к материалу силу записывают не в килограммах, а в фунтах. Диаметр металлического шарика выражен в дюймах, составляет 0,444. В миллиметрах это около 11-ти.

Твердость-по-Бринеллю-Особенности-и-суть-метода-6

Итоговый результат измерений не бывает ниже 660 единиц. Высший показатель – 4 500. Таким «хвастается» гваяковое дерево. Оно одно из самых дорогих, поскольку из-за твердости сложно обрабатывается, к тому же, редко встречается.

В общем, число 4 500, даже на товарах из Штатов, встретишь редко. А вот значения Бринелля проставлены на большинстве продукции, изготавливаемой в России, и завозимой из-за рубежа. Это шкала, в премудростях которой стоит разобраться.

 

 

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

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
6584,5-2,3468894096
6483,5-2,3767091294
6383-2,3965986793
6282,5-2,4264384692
6182-2,4562781891
6081,5-2,47616--
5981-2,560175686
5880,5-2,5458270483
5780-2,56573693-
5679-2,655565379,5
5579-2,61551644-
5478,5-2,6553461876,5
5378-2,68522594-
5277,5-2,71510578-
5176-2,754955671
5076-2,76492549-
4976-2,81474528-
4875-2,8546150965,5
4774-2,944448463,5
4673,5-2,93435469-
4573-2,9542946161,5
4473-341544259,5
4272-3,06398419-
4071-3,1437839554
3869-3,2435436650
3668-3,34333342-
3467-3,4431331944
3267-3,52298302-
3066-3,628528840,5
2865-3,726927138,5
2664-3,825525636,5
24631003,924124234,5
226298422922932,5
2061974,121721731
1860954,220720629,5
-59934,26200199-
-58-4,3419319227,5
-57914,418718627
-56894,4818017925

Метод Бринелля

Метод Бриннеля — один из основных методов определения твёрдости.

Этот метод относится к методам вдавливания. Испытание проводится следующим образом: вначале дают небольшую предварительную нагрузку для установления начального положения индентора на образце, затем прилагается основная нагрузка, образец выдерживают под её действием, измеряется глубина внедрения, после чего основная нагрузка снимается. При определении твёрдости методом Бринелля, в отличие от метода Роквелла, измерения производят до упругого восстановления материала. Индентор (полированный закалённый стальной шарик) вдавливают в поверхность испытуемого образца (толщиной не менее 4 мм) с регламентированным усилием. Через 30 с после приложения нагрузки измеряют глубину отпечатка. В другом варианте усилие прилагается до достижения регламентированной глубины внедрения.

Твёрдость по Бринеллю HB рассчитывается как «приложенная нагрузка», делённая на «площадь поверхности отпечатка»:

  ,

где — приложенная нагрузка, H;

— диаметр шарика, мм;

— диаметр отпечатка, мм,

или по формуле:

  ,

где — глубина внедрения индентора.

Нормативными документами определены диаметры индентора, время экспозиции, глубина внедрения индентора.

  • В России регламентированные нагрузки 49 Н, 127 Н, 358 Н, 961 Н, диаметр шарика 5 мм, глубины внедрения от 0,13 до 0,35 мм. В разных спецификациях эти значения различны.
  • Наиболее распространённые диаметры шарика — 10, 5, 2,5 и 1 мм и нагрузки 187,5 кгс, 250 кгс, 500 кгс, 1 000 кгс и 3 000 кгс.
  • Для выбора диаметра шарика обычно используют следующее правило: диаметр отпечатка должен лежать в пределах 0,2—0,7 диаметра шарика.
  • В методиках ISO и ASTM объединены метод с одним шариком и разными нагрузками и метод с применением разных шариков, а также дана формула вычисления твёрдости, не зависящей от нагрузки.

Твёрдость по шкале Бринелля выражают в кгс/мм². Для определения твёрдости по методу Бринелля используют различные твердометры, как автоматические, так и ручные.

Таблица: Типичные значения твёрдости бринелль для различных материалов
МатериалТвёрдость
Мягкое дерево, например сосна1,6 HBS 10/100
Твёрдое деревоот 2,6 до 7,0 HBS 10/100
Алюминий15 HB
Медь35 HB
Дюраль70 HB
Мягкая сталь120 HB
Нержавеющая сталь250 HB
Стекло500 HB
Инструментальная сталь650—700 HB
Преимущества и недостатки

Недостатки

  • Метод можно применять только для материалов с твердостью до 450 HB, если применять стальной закаленный шарик. Как альтернатива, применяют шарики из твёрдого сплава на основе карбида вольфрама (WC), это позволяет повысить верхний предел измерения твёрдости до 600 HBW.
  • Твёрдость по Бринеллю зависит от нагрузки, так как изменение глубины вдавливания не пропорционально изменению площади отпечатка.
  • При вдавливании индентора по краям отпечатка из-за выдавливания материала образуются навалы и наплывы, что затрудняет измерение как диаметра, так и глубины отпечатка.
  • Из-за большого размера тела внедрения (шарика) метод неприменим для тонких образцов.

Преимущества

Перевод результатов измерения твёрдости различными методами

Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методам Виккерса и Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в единицы твёрдости по методу Бринелля. Следует отметить, что таблицы перевода в разных нормативных документах отличаются.


Возврат к списку

Соотношение твердости стали по Бринеллю HB, Роквеллу HRC, Виккерсу HV
  • Соотношение твердости стали по Бринеллю HB, Роквеллу HRC, Виккерсу HV

Таблица соответствия твердостей стали

Справочная таблица: Диаграмма преобразования твердости стали

 

Твердость по Бринеллю
HB
Роквеллу
HRC
Роквеллу
HRB
Виккерсу
HV
Н / мм²
800 72      
780 71      
760 70      
752 69      
745 68      
746 67      
735 66      
711 65      
695 64      
681 63      
658 62      
642 61      
627 60      
613 59      
601 58   746  
592 57   727  
572 56   694  
552 55   649  
534 54 120 589  
513 53 119 567  
504 52 118 549  
486 51 118 531  
469 50 117 505  
468 49 117 497  
456 48 116 490 1569
445 47 115 474 1520
430 46 115 458 1471
419 45 114 448 1447
415 44 114 438 1422
402 43 114 424 1390
388 42 113 406 1363
375 41 112 393 1314
373 40 111 388 1265
360 39 111 376 1236
348 38 110 361 1187
341 37 109 351 1157
331 36 109 342 1118
322 35 108 332 1089
314 34 108 320 1049
308 33 107 311 1035
300 32 107 303 1020
290 31 106 292 990
277 30 105 285 971
271 29 104 277 941
264 28 103 271 892
262 27 103 262 880
255 26 102 258 870
250 25 101 255 853
245 24 100 252 838
240 23 100 247 824
233 22 99 241 794
229 21 98 235 775
223 20 97 227 755
216 19 96 222 716
212 18 95 218 706
208 17 95 210 696
203 16 94 201 680
199 15 93 199 667
191 14 92 197 657
190 13 92 186 648
186 12 91 184 637
183 11 90 183 617
180 10 89 180 608
175 9 88 178 685
170 7 87 175 559
167 6 86 172 555
166 5 86 168 549
163 4 85 162 539
160 3 84 160 535
156 2 83 158 530
154 1 82 152 515
149   81 149 500
147   80 147 490
143   79 146 482
141   78 144 481
139   77 142 480
137   76 140 475
135   75 137 467
131   74 134 461
127   72 129 451
121   70 127 431
116   68 124 422
114   67 121 412
111   66 118 402
107   64 115 382
105   62 112 378
103   61 108 373
95   56 104  
90   52 95  
81   41 85  
76   37 80  
Brinell
HB
Rockwell
HRC
Rockwell
HRB
Vickers
HV
Н / мм²
3000кг
10мм шарик
150кг
 
100кг
1/16 " Шарик

Алмазная пирамидка
120кг

Предел прочности на разрыв (приблизительно)

*Так как различные виды испытаний на твердость не все измеряют ту же самую комбинацию свойств материала, преобразование из одной шкалы твердости в другую лишь приблизительный процесс. Из-за широкого диапазона изменения среди различных материалов, не представляется возможным констатировать доверительные границы для ошибок при помощи диаграммы преобразования.