Измерение твердости: Измерение твердости металла по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу.

alexxlab | 01.02.2023 | 0 | Разное

Измерение твердости металла по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу.

Измерение твердости металла – важнейшее исследование, которое позволяет оценить способность материала к сопротивлению деформирующим усилиям. От характеристик твердости напрямую зависят основные показатели качества, прочности, долговечности и различные особенности эксплуатации данного материала в условиях работы.

Особенности измерения твердости металла

При определении характеристик твердости материала используется метод вдавливания при помощи так называемого индентора – вдавливаемого в испытываемое тело твердого предмета определенной формы. Роль индентора могут выполнять алмазные конусы, пирамиды, металлические шарик повышенной твердости.

Существует несколько классических методов измерения твердости металлов: по Бринеллю (HB – определяется по размеру отпечатка от металлического шарика, вдавливаемого в поверхность), по Роквеллу (HRC – по глубине вдавливания металлического либо алмазного конуса в поверхность), по Виккерсу (HV – по площади отпечатка, который оставляет четырехгранная алмазная пирамидка).

Для контроля твердости материалов используются твердомеры – специальные приборы, которые отличаются высокой точностью замеров и не разрушают целостность испытываемых объектов.

Где требуется контроль твердости металла

Многие предприятия прибегают к проверке твердости изготовляемой или получаемой продукции при помощи неразрушающих методов контроля. Они незаменимы при проведении входного и выходного контроля качества изделия, при оценке сырья для производства, при создании новых материалов и конструкций. Твердомеры широкого используются в машиностроительстве, энергетике, строительстве, железнодорожном производства и других сферах промышленности.

Заказать контроль твердости металла

Если вам требуется проверить твердость металлов любых металлических конструкций, вы можете заказать контроль в компании «Сфера технической экспертизы». Все работы выполняют наши опытные и высококвалифицированные специалисты, качественно и в короткие сроки, с использованием современных проверенных приборов. Чтобы заказать испытания на изгиб, ударный изгиб, растяжение или измерить твердость металла в нашем центре, необходимо позвонить по указанным номерам либо оставить заявку на сайте – наши менеджеры в ближайшее время свяжутся, чтобы уточнить дополнительную информацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

---

Измерение твердости металлов и сплавов проводят в соответствии с ГОСТ 9012-59, ГОСТ 2999-75 и ГОСТ 9013-59.

Наши лаборатории

Измерение твёрдости металлов динамическим твердомером ТКМ-359

Как правильно измерить твёрдость металлических изделий динамическим датчиком твердомера ТКМ-359? Важно соблюдать все требования к проведению замеров, указанные в руководстве по эксплуатации. В противном случае прибор может выдать неточные показания.

Чтобы не допускать ошибок и получать достоверные результаты измерений, следует обратить внимание на очередность этапов измерения.

Сначала необходимо выполнить подготовку к замерам:

1. Подключить датчик к электронному блоку и коротким нажатием на кнопку запуска включить прибор.
2. Выбрать в меню прибора строку, соответствующую контролируемую объекту: инструментальная сталь, нержавеющая сталь, чугун (серый, ковкий), алюминий, медь, латунь, бронза.
3. Выбрать шкалу твердости, в единицах которой, вы хотите получить результат.
4. Подготовить поверхность контролируемого изделия. Она должна быть сухой, очищенной от грязи, ржавчины, пыли и других возможных налётов, а также обезжиренной.
5. Проверить, плотно ли закручена опорная шайба датчика.
6. Определить зону проведения измерения. Нельзя проводить замеры ближе 5 мм от края изделия; каждый новый замер должен проводится на расстоянии не менее 1 мм от предыдущих отпечатков.

Порядок измерения твердости датчиком с опорной шайбой*

1. Держа датчик вертикально в воздухе, взвести пружину.
2. Установить датчик на поверхность объекта контроля (строго перпендикулярно!)
3. Нажать спусковую кнопку.
4. Зафиксировать результат, который отобразится на дисплее электронного блока.

*На небольших по площади поверхностях замер датчиком можно выполнять без опорной шайбы, однако это требует опыта, сноровки и твердой руки оператора.

Для измерения твёрдости металлических труб рекомендуем использовать специализированную насадку «Z-359». Она позволяет надежно фиксировать динамический датчик на криволинейных или цилиндрических поверхностях изделий с диаметром от 18 мм, обеспечивая высокую точность результата.

Распространённые ошибки при работе с динамическим датчиком

• Неплотно закрученная шайба влияет на скорость отскока индентора, из-за чего показания становятся необъективными.
• Недостаточное прижатие датчика к поверхности во время замера также влияет на скорость отскока индентора, что приводит к некорректным результатам.
• Попадание в отпечаток, оставленный от предыдущего замера. Стоит учитывать, что твёрдость металла на данном участке будет отличаться от исходной.
• Сжатие пружины рукой во время измерения приводит к снижению скорости отскока индентора и негативно влияет на показания.
• Несоблюдение требований к объекту контроля. Толщина, масса и шероховатость объекта должны строго соответствовать нормам, указанным в руководстве по эксплуатации к твердомеру ТКМ-359С/М.

Динамические твердомеры ТКМ >>>

15.05.2021

Основы измерения твердости

Твердость — это характеристика материала, а не основное физическое свойство. Он определяется как сопротивление вдавливанию и определяется путем измерения постоянной глубины вдавливания.

Проще говоря, при использовании фиксированной силы (нагрузки)* и данного индентора, чем меньше отпечаток, тем тверже материал. Значение твердости при вдавливании получают путем измерения глубины или площади вдавливания с использованием одного из более чем 12 различных методов испытаний.

Испытание на твердость используется для двух основных характеристик

1. Характеристики материала
• Испытание для проверки материала
• Испытание на прокаливаемость
• Испытание для подтверждения процесса Функциональность
• Испытание для подтверждения способности функционировать в соответствии с проектом.
• Износостойкость
• Прочность
• Ударопрочность

Рекомендации по определению твердости
Перед выбором используемого метода определения твердости следует учитывать следующие характеристики образца:

• Материал
• Размер образца
• Толщина
• Масштаб
• Форма образца, круглая, цилиндрическая, плоская, неправильная
• Калибр R & R

Материал
Метод испытания определяется типом материала и ожидаемой твердостью. Такие материалы, как закаленные подшипниковые стали, имеют небольшой размер зерна и могут быть измерены по шкале Роквелла из-за использования алмазных инденторов и высокой нагрузки PSI. Для таких материалов, как чугун и порошковые металлы, потребуется индентор гораздо большего размера, например, используемый с весами Бринелля. Возможно, потребуется измерить очень маленькие детали или участки на микротвердомере с использованием шкалы Виккерса или Кнупа.

При выборе шкалы твердости общее руководство состоит в том, чтобы выбрать шкалу, которая указывает наибольшую нагрузку и наибольший возможный индентор без превышения определенных рабочих условий и с учетом условий, которые могут повлиять на результат испытания.

Размер образца  
Чем меньше деталь, тем меньше нагрузка, необходимая для получения необходимого углубления. При работе с небольшими деталями особенно важно соблюдать требования к минимальной толщине и правильно размещать углубления на расстоянии от внутренних и внешних краев. Более крупные детали должны быть закреплены должным образом, чтобы обеспечить надежное размещение в процессе испытаний без возможности смещения или соскальзывания. Детали, которые либо нависают над наковальней, либо не могут легко поддерживаться на наковальне, должны быть закреплены на месте или должным образом закреплены.

Цилиндрические образцы
При испытании на цилиндрах малого диаметра необходима поправка к результатам испытаний из-за разницы между осевым и радиальным потоком материала. Поправочные коэффициенты круглости добавляются к результатам испытаний на основе диаметра выпуклых поверхностей цилиндров. Кроме того, важно поддерживать минимальное расстояние, равное 2~1/2 диаметра отступа от края или другого отступа.

Толщина образца  
Минимальная толщина образца должна быть как минимум в 10 раз больше ожидаемой глубины отпечатка. Существуют минимальные допустимые рекомендации по толщине для обычных и поверхностных методов Роквелла. Были установлены конверсии, которые имеют некоторую достоверность, но важно отметить, что, если фактическая корреляция не была завершена путем тестирования в разных масштабах, установленные конверсии могут давать или не давать надежную информацию. См. таблицы преобразования шкалы ASTM для неаустенитных металлов в диапазоне высокой и низкой твердости. Также обратитесь к стандарту ASTM E140 для получения дополнительной информации о преобразовании масштаба.

Gage R&R  
Gage R&R  
Gage Исследования повторяемости и воспроизводимости были разработаны для расчета способности операторов и их инструментов проводить испытания в пределах допусков для данного образца для испытаний. При измерении твердости существуют неотъемлемые переменные, которые не позволяют использовать стандартные процедуры и формулы Gage R&R с реальными образцами для испытаний. Различия в материалах и невозможность повторного тестирования одной и той же области на глубиномерах — два важных фактора, влияющих на результаты GR&R. Чтобы свести к минимуму эти эффекты, лучше всего проводить исследование на очень согласованных тестовых блоках, чтобы свести к минимуму эти встроенные вариации.

Твердомеры Newage Testing Instruments идеально подходят для этих исследований. К сожалению, поскольку эти исследования могут быть эффективно проведены только на тестовых блоках, их ценность не обязательно отражается на реальных операциях тестирования. Существует множество факторов, которые могут быть введены при тестировании в реальных условиях. Тестеры Newage превосходно подходят для испытаний в реальных условиях, уменьшая влияние вибрации, влияние оператора, отклонение детали из-за грязи, окалины, изгиб образца под нагрузкой.

Измерение жесткости воды

Можете ли вы определить жесткость воды по измерениям проводимости или общего содержания растворенных веществ?

Общая жесткость воды связана с растворенными в ней минералами. Общая жесткость – это вводящий в заблуждение термин, который часто путают с карбонатной жесткостью или временной жесткостью, которая на самом деле связана с щелочностью и относится к «буферной емкости» воды (ее способности противостоять изменениям pH). Это означает, что если карбонатная жесткость высокая, то pH будет чрезвычайно стабильным, или, наоборот, если карбонатная жесткость низкая, pH воды может легко колебаться. Термин общая жесткость следует заменить более простым термином: твердость.

Жесткость воды – это мера количества ионов, потерявших два электрона (двухвалентные катионы), растворенных в испытуемой воде, и, следовательно, относится к общему количеству растворенных твердых веществ. Чем больше двухвалентных катионов растворено в воде, тем «жестче» вода. Как правило, наиболее распространенными двухвалентными катионами являются кальций и магний, однако могут вносить свой вклад и другие двухвалентные катионы, включая железо, стронций, алюминий и марганец. Обычно другие двухвалентные катионы вносят незначительный или нулевой вклад в измерение жесткости воды. Жесткость ручья или реки отражает геологию водосборного бассейна и иногда является мерой влияния человеческой деятельности на водосборный бассейн. Например, на участках, где поблизости есть действующие или заброшенные шахты, часто наблюдается более высокая концентрация ионов железа в воде, что приводит к очень высокой степени жесткости.

Жесткость воды может быть выражена во многих различных единицах, включая французские градусы, немецкие градусы, градусы Кларка, граны на галлон, мг/л CaCO3 (карбонат кальция) и ppm (частей на миллион). Общие преобразования приведены ниже:

1 ppm = 1 мг/л CaCO3
1 ppm = 0,058 гран/галлон США
1 ppm = 0,07 градуса Кларка
1 ppm = 0,10 французского градуса
1 ppm = 0,056 немецкого градуса
1 французский градус = 1 гидрометрический градус
1 градус Кларка = 1 гран/британский галлон в пересчете на карбонат кальция
1 французский градус = 1 часть на 100 000 карбоната кальция
1 немецкий градус = 1 часть на 100 000 оксида кальция
1 гран/галлон США = 17,1 частей на миллион градусов
1 гран/галлон США = 0,958 немецких градусов

Общее количество растворенных твердых веществ (TDS) относится к количеству всех неорганических твердых веществ, растворенных в воде. Это означает, что он будет измерять ионы, влияющие на жесткость воды, такие как кальций, а также ионы, не влияющие на жесткость воды, такие как натрий. Измерение TDS лучше отражает общее содержание минералов в воде, чем измерение жесткости воды. Однако в целях оценки жесткость воды можно приблизительно рассчитать, разделив значение TDS в ppm (частях на миллион) на 10, что даст значение жесткости с погрешностью всего 2-3 французских градуса. Измерения TDS также могут быть получены из измерения относительной проводимости.

Проводимость похожа на измерения TDS. Электропроводность – это мера способности вещества проводить электрический ток. Измерения проводимости предлагают быстрый и неразрушающий способ измерения содержания ионов в образце. Измерение электропроводности производится с помощью электронного датчика или измерителя в микро/миллисименсах на сантиметр или в частях на миллион. Проводимость увеличивается с увеличением содержания ионов, что означает, что в большинстве случаев она дает хорошее приближение к измерению TDS с использованием коэффициента преобразования 1 ppm = 2 мкСм/см. Проводимость чувствительна к температуре и обычно стандартизирована до 25°C.