Твердость hrb это: Метод Роквелла

alexxlab | 06.01.1972 | 0 | Разное

Содержание

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.


Сущность метода измерения по Роквеллу

Кто впервые предложил метод?

Впервые метод предложили уроженцы штата Коннектикут Хью М. Роквелл и Стэнли П. Роквелл в 1990 году в Швеции.

В чем заключается сущность метода Роквелла?

Сущность метода определения твердости по Роквеллу заключается во внедрении индентора в испытуемый образец, c измерением глубины отпечатка во время испытания.

  • где:
  • Рпр– предварительная нагрузка;
  • Росн– основная нагрузка;
  • h0 – глубина вдавливания индентора при предварительной нагрузки Рпр;
  • h – глубина вдавливания индентора при основной нагрузки Росн;

Какой индентор используют для определения твердости по Роквеллу?

Для определения твердости используют твердосплавный шарик (диаметром 1,588 мм) или алмазный конус (120 градусов).

Как вычисляют твердость?

Твердость по Роквеллу (HR) вычисляют как разность между глубиной отпечатка при максимальных нагрузках и глубиной отпечатка при предварительной нагрузке.

Области применения по твердостям HRA, HRB и HRC?

Для измерения твердости по Роквеллу существуют 11 шкал, применяемых в зависимости от целевой задачи и отличающиеся друг от друга усилием и формой индентора. Наиболее распространенные шкалы – тип A, тип B и тип C.

Тип шкалыВид индентораУсилие, кгсОбозначение твердостиОбласть применения
PпрPпр+Pосн
AАлмазный конус с углом при вершине 120°1060HRAДля особо твердых материалов: керамика, твердые и хрупкие материалы и покрытия, поверхности после химико-термической обработки
BСтальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм10100HRBДля относительно мягких материалов: пластичные материалов, тонкой фольги и покрытий
CАлмазный конус с углом при вершине 120°10150HRC
Твердые материалы после термической обработки

По какой формуле рассчитывается твердость алмазным наконечником?

При определении твердости алмазным наконечником (120 градусов) по шкале A и C применяют формулу:

где H-h-разность глубин внедрения индентора (в мм) после снятия основной нагрузки и до ее приложения.

По какой формуле рассчитывается твердость закаленным стальным шаровым индентором?

При определении твердости закаленным стальным шаровым индентором (диаметром 1,588 мм) по шкале B:

Метод Роквелла – это… Что такое Метод Роквелла?

Ме́тод Рокве́лла 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.

Цифровой прибор для измерения твёрдости по методу Роквелла

История

Измерение твёрдости по относительной глубине проникновения индентора было предложено в 1908 году венским профессором Людвигом (Ludwig) в книге «Die Kegelprobe» (дословно «испытание конусом»)[1]. Метод определения относительной глубины исключал ошибки, связанные с механическими несовершенствами системы, такими как люфты и поверхностные дефекты.

Твердомер Роквелла, машина для определения относительной глубины проникновения, был изобретен уроженцами штата Коннектикут Хью М. Роквеллом (1890—1957) и Стэнли П. Роквеллом (1886—1940). Потребность в этой машине была вызвана необходимостью быстрого определения эффектов термообработки на обоймах стальных подшипников. Метод Бринелля, изобретенный в 1900 году в Швеции, был медленным, не применимым для закалённых сталей, и оставлял слишком большой отпечаток, чтобы рассматриваться как неразрушающий.

Патентную заявку на новое устройство подали 15.07.1914, и, после ее рассмотрения, был выдан патент № 1294171 от 11.02.1919[2].

Во время изобретения Хью и Стэнли Роквеллы (не прямые родственники) работали в компании New Departure Manufacturing (г. Бристоль, Коннектикут). New Departure, бывшая крупным производителем шарикоподшипников, в 1916 году стала частью United Motors, а, вскоре, корпорации General Motors.

После ухода из компании в Коннектикуте, Стэнли Роквелл переехал в г. Сиракьюс (штат Нью-Йорк), и 11.09.1919 подал заявку на усовершенствование первоначального изобретения, которая была утверждена 18.11.1924. Новый прибор имел патент № 1516207[3][4]. В 1921 году Роквелл переехал в Западный Хартфорд, Коннектикут, где сделал дополнительные усовершенствования[4].

В 1920 году Стэнли сотрудничал с производителем инструментов Чарльзом Вильсоном (Charles H. Wilson) из компании Wilson-Mauelen, с целью коммерциализации изобретения и разработки стандартизированных испытательных машин[5].

Около 1923 года Стэнли основал фирму по термообработке Stanley P. Rockwell Company, которая всё еще существует в Хартфорде, шт. Коннектикут. Через несколько лет она, переименованная в Wilson Mechanical Instrument Company, сменила владельца. В 1993 году компанию приобрела корпорация Instron.

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»[6]. 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 ТВЁРДОСТИ ПО РОКВЕЛЛУ
ШкалаИнденторНагрузка, кгс
А
Алмазный конус
с углом 120° при вершине
60 кгс
ВШарик диам. 1/16 дюйма
из карбида вольфрама (или закаленной стали)
100 кгс
САлмазный конус
с углом 120° при вершине
150 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:

а) 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).

б) при измерении по шкале B (HRB):

Проведение испытания

Циферблат прибора для проверки твёрдости по Роквеллу
  1. Выбрать подходящую для проверяемого материала шкалу (А, В или С)
  2. Установить соответствующий индентор и нагрузку
  3. Перед тем, как начать проверку, надо сделать два неучитываемых отпечатка, чтобы проверить правильность посадки наконечника и стола
  4. Установить эталонный блок на столик прибора
  5. Приложить предварительную нагрузку в 10 кгс, обнулить шкалу
  6. Приложить основную нагрузку и дождаться до приложения максимального усилия
  7. Снять нагрузку
  8. Прочесть на циферблате по соответствующей шкале значение твёрдости (цифровой прибор показывает на экране значение твёрдости)
  9. 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

  1. Важным фактором является толщина образца. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника
  2. Ограничивается минимальное расстояние между отпечатками (3 диаметра между центрами ближайших отпечатков)
  3. 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.

Ссылки

  1. G.L. Kehl, The Principles of Metallographic Laboratory Practice
    , 3rd Ed., McGraw-Hill Book Co., 1949, p 229.
  2. H.M. Rockwell & S.P. Rockwell, “Hardness-Tester, ” US Patent 1 294 171, Feb 1919.
  3. S.P. Rockwell, “The Testing of Metals for Hardness, Transactions of the American Society for Steel Treating, Vol. II, No. 11, Aug 1922, p 1013—1033.
  4. 1 2 S.P. Rockwell, “Hardness-Testing Machine, ” US Patent 1 516 207, Nov 1924.
  5. V.E. Lysaght, Indentation Hardness Testing, Reinhold Publishing Corp., 1949, p 57-62.
  6. ISO 6508-1:2005 Metallic materials. Rockwell hardness test. Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)

Список литературы

  • Я. Б. Фридман. Механические свойства металлов. Изд. 3, в 2-х частях. М., «Машиностроение», 1974
  • М. Л. Бернштейн, В.А Займовский. Механические свойства металлов. Изд. второе, М., «Металлургия», 1979.

Нормативные документы

  1. ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу
  2. Стандарт ISO 6508-1 : Metallic Materials — Rockwell Hardness Test
    Part 1: Test Method (Scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
  3. Стандарт ASTM E-18 Standard Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials
  4. Стандарт ASTM E-140 Standard Hardness Conversion Tables for Metals. Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness

См. также

Выбор мер твердости

Форма позволяет выбрать стандартные эталонные меры твёрдости 2-го разряда.



Шкала твёрдости:

Диапазон твёрдости меры:

Нагрузка:

 


Добавлено в заказ:


Перейти к оформлению заказа


В случае необходимости заказа нестандартных эталонных мер твёрдости или эталонных мер твёрдости первого разряда, пожалуйста, напишите нам [email protected] или через форму обратной связи

Обзор шкал твердости: Роквелл, Бринелль

Многообразие различных шкал твёрдости пугает. Бринелль, Шор, Виккерс, Роквелл. У последней, помимо всем известной «подшкалы» С (отсюда и обозначение HRC– HardnessRockwell “C”), есть ещё и другие «подшкалы» «A», «B», «D», «E», «F», «H», «K». И это – не говоря о брате-близнеце – шкале Супер-Роквелла. Казалось бы, зачем так много: вдавили наконечник да посмотрели отпечаток. А какой наконечник? Какой формы? Из какого материала? А с каким усилием вдавливать? А если надо измерять твёрдость тонкой пластины? А если по глубине твёрдость разная? А если образец анизотропен в разных направлениях? А какой геометрический параметр отпечатка измерять?

Если коротко, то разные шкалы как раз и дают ответы на эти вопросы. Если чуть подробнее, то читаем дальше.

Шкала Роквелла.

Здесь остановимся только на самых известных «A», «B» и «С». Остальные используют очень редко, хотя меры твёрдости по таким шкалам мы тоже изготавливаем.

Шкала « – внедряется алмазный конус с углом при вершине 120˚ и основной нагрузкой 60 кгс. Пожалуй, самая универсальная «подшкала» из шкал Роквелла, т.к. её максимальная твёрдость соответствует максимальной твёрдости для металлов по шкале HRС (значение 83 HRA примерно соответствует значению 65HRC), а минимальная – минимальной по шкале HRB.

Шкала «B» – внедряется стальной шарик диаметром 1.588 мм при нагрузке 100 кгс. Используется для измерения твёрдости мягких материалов, когда шкала HRC уже «кончилась», т.е. мягче 20 HRC. При этом, будьте осторожны, если надавить таким способом в твёрдый материал, твёрдостью выше 40 HRC, то может «кончиться» уже шарик – повредится при вдавливании. В этом смысле международный стандарт ISO 6508 предусматривает шкалу HRBW. Последняя буква «W» в данном случае обозначает твердосплавный шарик из карбида вольфрама. Его можно вдавливать в твёрдые металлы.

Шкала «С» – внедряется алмазный конус с углом при вершине 120˚, как в шкале HRA, но основная нагрузка – не 60 кгс, а 150 кгс. На практике это даёт возможность стабильного измерения на более шероховатых поверхностях, чем при измерении по шкалам HRAили HRB. C другой стороны, возможности шкалы HRCограничены как твёрдостью – нельзя измерять детали мягче, чем 20HRC, так и толщиной детали. Дело в том, что нагрузка 150 кгс заставляет алмазный индентор вдавливаться глубже, чем нагрузка 60 кгс. При этом есть требование ГОСТа 9013-59 на метод Роквелла: «1.1. Толщина образца (или изделия) должна не менее чем в 10 раз превышать глубину внедрения наконечника после снятия основного усилия». Таким образом, использование шкалы HRA или HRB, за счёт меньших нагрузок, позволяет измерять более тонкие детали.

Полезно иметь в виду

  • 1.График зависимости минимальной толщины образца от ожидаемой твёрдости. График взят из ГОСТ 9013-59.
  • 2.Мало кто учитывает поправки в случае измерения на сферических или цилиндрических поверхностях (приложение 3, ГОСТ 9013-59). А напрасно, они существуют. 

Шкала Бринелля.

Самый древний метод измерения твёрдости. Отличие от шкалы Роквелла – измеряется не глубина отпечатка, а диаметр. Поскольку вариантов индентора и нагрузок довольно много, то вместо того, чтобы каждому варианту придумывать название, после твёрдости в HB сразу указываются эти параметры. Например, 105 HB 2.5/62.5/10.

– «105» – понятно, это – число твёрдости в единицах HB

– «2.5» – диаметр шарика в мм (можно от 1 до 10 мм),

– «62.5» – нагрузка в кгс (можно от 5 до 3000 кгс), -

– «10» – время выдержки в нагруженном состоянии в с (почти всегда 10 с, кроме мягких материалов, там до 180 с).

При этом значение твёрдости 105 HBможет быть другим при других параметрах измерения.

Выбор размера шарика и нагрузки зависит от ожидаемой твёрдости и материала (ГОСТ 9012-59, п. 4.6), толщины (ГОСТ 9012-59, приложение 5), качества поверхности (чем больше шероховатость, тем больше должен быть отпечаток), размера отпечатка (ГОСТ 9012-59, п. 4.7), настроения технолога.

Как и со шкалой HRB(W), можно использовать твердосплавный шарик W во всём диапазоне твёрдости (0 – 650 HBW) и нужно при твёрдости более 450 HB.

Используя небольшую нагрузку и маленький диаметр шарика, можно измерять сверхмягкие материалы (даже шкала Роквелла HRB не справится) твёрдостью 0..5 HB 1/10/180. Кстати, мы научились делать меры твёрдости 0..10 HB из оловянного сплава, а также 30..50 HB из алюминиевого.

Пообщаться на данную тему можно по телефону +7(495) 229-75-26 или по электронной почте [email protected]

Полезная информация:

1. ГОСТ 9031-75, официальное издание, М.: ИПК Издательство стандартов, 2004

2. ГОСТ 9012-59, официальное издание, М.: Стандартинформ, 2007

3. ГОСТ 9013-59, официальное издание, М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

Твердомер для металлов PCE-950 | PCE Instruments

Твердомер PCE-950

Для использования в литой стали, кованой стали, холоднокатаной
  стали, нержавеющей стали, чугуна, ковкого чугуна, алюминиевого
сплава, латуни, бронзы и кованых медных сплавов

PCE-950 – это ручной измеритель твердости материала, используемый для определения твердости 10 различных типов металла (то есть литая сталь, кованая сталь, холоднокатаная сталь, нержавеющая сталь, чугун, ковкий чугун, алюминиевый сплав, латунь, бронза и кованый медный сплав) в соответствии с методом отскока Либа. В дополнение к единицам твердости по Либу (HL), тестер твердости металла отображает измерения твердости по шкале Роквелла C (HRC), Роквелла B (HRB), Роквелла A (HRA), Бринеллю (HB), Виккерсу (HV) и Шору (HS). В этом методе динамической твердости небольшой шарик из карбида попадает на поверхность. Фактор скорости отскока и скорости удара непосредственно связан с твердостью материала и может быть преобразован в различные шкалы твердости (то есть HRC, HRB, HRA, HB, HV и HS).

Благодаря компактному эргономичному дизайну измерительного прибора и встроенному ударному устройству, испытания на твердость могут выполняться быстро и легко в полевых условиях и на производственной площадке. Внутренняя память обеспечивает хранение до 600 показаний, а входящее в комплект ПК программное обеспечение и USB-кабель обеспечивают простоту и эффективность передачи данных на компьютер для документирования и анализа результатов испытаний на твердость. Тестер твердости PCE-950, идеально подходящий для входящего и исходящего контроля металлических деталей и компонентов, является важным инструментом для машинистов и профессионалов в области контроля качества и обеспечения качества.

– единицы твердости: HL, HRC, HRB, HRA, HB, HV, HS

– измеряет все общие параметры твердости

– точность: ± 6 HL при HL = 790

– ударное устройство: Тип D (встроенный), мелкий карбидный шар

– интегрированное ударное устройство = нет кабелей датчиков

– максимальная твердость: 976 HV

– память данных для сохранения до 600 отсчетов

– программное обеспечение, совместимое с ПК

– аккумулятор с зарядным устройством

– функции автоматического выключения и аварийной сигнализации

– карманное устройство для удобства хранения и портативности

– для использования с кованой сталью, холоднокатаной сталью, нержавеющей сталью,
  чугуном, ковким чугуном, алюминиевым сплавом, латунью, бронзой и коваными медными сплавами


Сравнительная шкала твердости

Нижеприведенная сравнительная таблица значений твердости относится только к углеродистой стали, низколегированной стали и литой стали горячего формирования, прошедшей температурную обработку. Для высоколегированной стали могут иметь место значительные различия в полученных результатах.

Тв. по Вик-
кер-
су
HV 10

Тв. по Бри-
нел-
лю HB *

Твер-
дость по Роквеллу

Пре-
дел проч-
нос-
ти при рас-
тя-
же-
нии МПА**

Приблизительная область твердость (оценка: Твердость по Виккерсу)

HRB

HRC

Болты и винты

Гайка

Гайка

Шайба

M ≥0,5d

M < 0,5d

4.6

5.6

8.8

10.9

12.9

5

6

8 04

10 05

12

14H

17H

22H

45H

Ст.

Ст. закален-
ная

80

76

   

255

                               

85

80,7

41

 

270

                               

90

85,5

48

 

285

                               

95

90,2

52

 

305

                           

100

 

100

95

56,2

 

320

                               

105

99,8

   

335

                               

110

105

62,3

 

350

                               

115

109

   

370

120

                             

120

114

66,7

 

385

         

130/ 142

                   

125

119

   

400

                             

130

124

71,2

 

415

                               

135

128

   

430

                   

140

     

140

 

140

133

75

 

450

           

150/ 170

                 

145

138

   

465

                             

150

143

78,7

 

480

                               

155

147

   

495

 

155

                           

160

152

81,7

 

510

                               

165

156

   

530

                     

170

       

170

162

85

 

545

                               

175

166

   

560

                               

180

171

87,1

 

575

             

188/ 233

               

185

176

   

595

                             

190

181

89,5

 

610

                               

195

185

   

625

                               

200

190

91,5

 

640

                               

205

195

92,5

 

660

                               

210

199

93,5

 

675

                               

215

204

94

 

690

                               

220

209

95

 

705

                       

220

     

225

214

96

 

720

                               

230

219

96,7

 

740

                               

235

223

   

755

                               

240

228

98,1

20,3

770

                               

245

233

 

21,3

785

   

≤M16 250

                         

250

238

99,5

22,2

800

                   

245

       

255

242

 

23,1

820

250

250

                           

260

247

(101)

24

835

                           

250

 

265

252

 

24,8

850

   

>M16 255

                         

270

257

(102)

25,6

865

             

272

             

275

261

 

26,4

880

                               

280

266

(104)

27,1

900

                               

285

271

 

27,8

915

                             

295

290

276

(105)

28,5

930

                               

295

280

 

29,2

950

                 

295

290

         

300

285

 

29,8

965

                       

300

     

310

295

 

31

995

   

≤M16 320

320

 

302

302

               

300

320

304

 

32,2

1030

                             

330

314

 

33,3

1060

                               

340

323

 

34,4

1095

   

>M16 335

                         

350

333

 

35,5

1125

                             

360

342

 

36,6

1155

                               

370

352

 

37,7

1190

             

302/ 353

353

353

           

380

361

 

38,8

1220

       

385

                   

390

371

 

39,8

1255

     

380

                       

400

380

 

40,8

1290

                               

410

390

 

41,8

1320

                             

400

420

399

 

42,7

1350

                               

430

409

 

43,6

1385

                               

440

418

 

44,5

1420

       

435

               

450

   

450

428

 

45,3

1455

                               

460

437

 

46,1

1485

                               

470

447

 

46,9

1520

                               

480

456

 

47,7

1555

                               

490

466

 

48,4

1595

                               

500

475

 

49,1

1630

                         

560

   

DIN 50150

ISO-898-1

ISO-898-2

DIN 267-24
ISO 898-5

DIN
125-1

DIN
125-2

* Расчетное значение HB = 0,95 * HV
** 1МПА= 1 Н/мм²

 

Как измерить твердость металла

Как измерить твердость металла.

Твердомер — это высокотехнологичный продукт, в котором объединены жидкокристаллические, механические и электронные схемы. Ежедневное обслуживание обычных лабораторных инструментов может продлить срок их использования, а твердомер является прецизионным инструментом. Неправильное обслуживание также повлияет на точность и производительность твердомера. Только тщательное обслуживание со стороны пользователя поможет твердомеру долго служить своему владельцу.

Измеритель твердости — это устройство для измерения твердости материала. Твердость — это свойство данного материала, определяемое как сопротивление вдавливанию. У всех нас есть концептуальное определение твердости, потому что все мы понимаем, когда кто-то говорит, что сталь тверже дерева. Твердомер позволяет пользователю количественно оценить эту концепцию. Например, твердомер 04412 предназначен для измерения поверхностной твердости сырых форм и стержней, а также для определения текучести формовочных смесей.

С помощью твердомера можно сказать, что материал A в два раза тверже материала B. Существует более 12 различных методов измерения твердости. Самый распространенный метод известен как испытание на твердость по Роквеллу, и результаты даются по шкале твердости Роквелла. Существует строго определенный метод предварительной подготовки теста на твердость по Роквеллу и специально разработанные тестеры твердости по Роквеллу. Также существует измерение твердости по Бринеллю, по Боре, по Шору, по Виккерсу и т.д.

Металлы — это наиболее распространенные материалы, для которых используется твердомер. Причина этого в том, что твердость металла зависит от его состава и состояния. Сталь — это самый распространенный металл для определения твердости, а сталь — это сплав, это смесь различных элементов. Количество этих элементов в стали влияет на твердость. Во многих сталях эти смеси медленно разделяются с течением времени подобно маслу и воде.

Вы можете использовать твердомер, чтобы определить, насколько сталь начала отделяться, поскольку твердость будет меняться по мере разделения элементов. Это очень важно, если, например, сталь использовалась для строительства моста. Если сталь станет мягче, мост перестанет быть таким прочным и со временем может оказаться небезопасным. С помощью твердомера инженеры-материаловеды могут определить, когда может потребоваться замена старого стального моста на новую стальную конструкцию.

Твердомеры также используются для классификации материалов, особенно стали. Для одного типа применения может потребоваться очень твердая сталь, а для другого — более мягкая сталь. Разница может быть настолько небольшой, что вы не сможете определить, какой из них лучше, без использования твердомера. Например, твердомер 04412 предназначен для измерения поверхностной твердости сырых форм и стержней, а также для определения текучести формовочных смесей.

В измерителе твердости по Роквеллу используется метод, который является наиболее часто используемым методом во всем мире для определения твердости материала и подходит почти для всех металлов и в некоторой степени для пластмасс. Тест Роквелла измеряет остаточную глубину вдавливания, создаваемую заданной силой / нагрузкой на заданный индентор. Тест Роквелла требует наименьшего количества пробоподготовки, что делает его более быстрым и легким испытанием на твердость во многих отраслях промышленности по всему миру. Основным преимуществом испытания на твердость по Роквеллу является его скорость испытания и способность отображать значения твердости сразу после проникновения в материал.

КАК ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ТЕСТ НА ТВЕРДОСТЬ ПО РОКВЕЛЛУ?

Твердость по Роквеллу определяется приложением предварительной испытательной силы (незначительная нагрузка или предварительная нагрузка), за которой следует дополнительная нагрузка (основная нагрузка) для достижения общей требуемой испытательной нагрузки, в конечном итоге возвращаясь к той же предварительной испытательной силе (незначительная нагрузка). Первая вспомогательная нагрузка обеспечивает нулевую или референтную позицию. Основная нагрузка прикладывается и удерживается в течение заданного времени (времени выдержки), чтобы обеспечить упругое восстановление. Тогда основная нагрузка снимается, сохраняя при этом небольшую нагрузку, чтобы установить переход от позиции ноль или refence при определении значения твердости по Роквеллу.

Анализ неисправностей твердомера по Роквеллу:

1.Предварительная нагрузка, дрожание указателя:

Основные причины дрожания указателя: плоская шпонка с подъемным винтом ослабла длинный шпоночный паз.

Устранение: Затяните крепежный винт плоского ключа или замените плоский ключ.

2.Основная нагрузка, дрожание указателя:

Основные причины дрожания указателя: вес масла на лотке; буфер по отношению к таблице не горизонтальный; корпус не в уровень.

Метод устранения: удалить масло с поддона; отрегулировать винт корпуса соединения буфера, чтобы выровнять его; откорректировать уровень на рабочей поверхности.

3. Дрожание указателя в начале основной нагрузки:

Причины: Ослабление ручки загрузки; буферного количества масла недостаточно.

Способ устранения: затяните свободный верхний провод, долейте масло и сцедите воздух.

4.При основной нагрузке указатель не перемещается:

Причина: основная нагрузка не связана; буферная игла закрывает масляное отверстие.

Способ устранения: укоротите стрелу, откройте буфер и отрегулируйте масляную иглу.

5.При основной нагрузке быстро перемещается указатель.

Основные причины: буфер отрегулирован в положении максимального открытия иглы масла; нехватка масла в буфере.

Способ устранения: установите масляную иглу в подходящее положение, добавьте масло и слейте воздух.

6.При основной нагрузке указатель перемещается медленно.

Причина: передаточный буфер отрегулирован с помощью слишком маленькой иглы; грязные буферы или слишком большая вязкость масла; измерительный стержень шкалы имеет большое трение; сопротивление системы шпинделя.

Устранение: установите масляную иглу в правильное положение; замените масло на масло надлежащей вязкостью; устраните трение; очистите шпиндельную систему.

7.При основной нагрузке указатель перестает ходить или низкая скорость:

Основные причины: есть буфер воздушного цилиндра; вес тела не вызывает уровень фюзеляжа, есть столкновение или трение.

Метод устранения: выпустить воздух из цилиндра; отрегулировать уровень корпуса машины.

8.Основная конечная нагрузка ослабляется, при этом указатель внезапно поднимается или опускается:

Причина: джойстик ослаблен.

Устранение: Отрегулируйте и затяните крепежные винты джойстика.

9.Регулярно высокая шкала твердости A, B и C:

Основные причины: соотношение испытательного рычага слишком велико; большая предварительная нагрузка; никакое добавление не завершает основную нагрузку; основной легкий вес нагрузки.

Устранение: Ослабьте крепежные винты регулировочной пластины, переместите регулировочную пластину вперед в подходящее положение; отрегулируйте предварительную нагрузку; укоротите стрелу; утяжелите каждый груз.

10.Постоянно низкая шкала твердости A, B и C:

Основные причины: испытание на малое передаточное отношение рычага; небольшой предварительный натяг; основные тяжелые грузы; плунжер установлен неправильно; стол не установлен должным образом; плохая адгезия к верстаку.

Устранение: Ослабьте фиксирующий винт регулировочной пластины, переместите регулировочную пластину обратно в правильное положение; отрегулируйте предварительную нагрузку; отрегулируйте вес груза; переустановите индентор; переустановите верстак; переместите заготовку.

11.Значение А и В определено, значение C неопределенно:

Основная причина: верхняя коническая поверхность вершины индентора не гладкая или слишком большой угол конуса; повреждена верхняя коническая поверхность у вершины индентора.

Устранение: отремонтировать или заменить индентор.

12. A, B и C значения шкалы не стабильны:

Основные причины: сопротивление шпиндельной системы; неровный торец шпинделя; лезвие на большом рычаге, кромка опоры соприкасается с изменением или затуплением.

Устранение: очистите шпиндельную систему; сгладьте торец; отрегулируйте положение заново или заточите лезвие масляным камнем.

13. Высокое значение C, среднее, низкое неудавшееся

Основные причины: несоответствующее испытание передаточного отношения рычага; поверхность угла конуса плунжера не гладкая.

Способ устранения: отрегулируйте передаточное отношение; подрежьте или замените индентор.

14.Высокие значения C, низкие значения оказались неудачными:

Основные причины: непроверенное передаточное отношение рычага; серьезный износ наконечника регулировочного винта на испытательном рычаге; никакое добавление не выполняет основную нагрузку; повреждение алмазного индентора; шпиндель и стол, плохая коаксиальность; неисправен индикатор часового типа.

Устранение: отрегулируйте передаточное отношение рычага; замените новый регулировочный винт; укоротите стрелу; измените напор давления; отрегулируйте положение подъемного винта; отремонтируйте циферблатный индикатор.

Базовая формула преобразования твердости, используемая прибором для определения твердости:

  1. Твердость по Шору (HS) = твердость по Бёлеру (BHN) / 10 + 12
  2. Твердость по Шору (HS) = твердость по Роквеллу (HRC) + 15
  3. Твердость по Бёлеру Твердость (BHN) = Твердость по Рокеру (HV)
  4. Твердость по Роквеллу (HRC) = Твердость по Боре (BHN) / 10-3

Диапазон измерения твердости:

HS <100

HB <500

HRC <70

HV <1300

(80 ~ 88) HRA, (85 ~ 95) HRB, (20 ~ 70)

твердость HRC указывает на способность материала противостоять твердым предметам, вдавленным в его поверхность. Это один из важных показателей эффективности металлических материалов. Как правило, чем выше твердость, тем выше износостойкость. Обычно используемые показатели твердости — это твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу и твердость по Виккерсу.

  1. Твердость по Бринеллю (HB)

вдавливает шарик из закаленной стали определенного размера (обычно диаметром 10 мм) в поверхность материала с определенной нагрузкой (обычно 3000 кг) и удерживает ее в течение определенного периода времени. После снятия нагрузки изучается соотношение нагрузки к площади вдавливания.

Значение твердости по Бринеллю (HB), единица измерения — килограмм-сила / мм2 (Н / мм2).

  1. Твердость по Роквеллу (HR)

Если HB> 450 или образец слишком мал, испытание на твердость по Бринеллю не может быть использовано, и вместо него можно использовать измерение твердости по Роквеллу. В нем используется алмазный конус с углом при вершине 120 ° или стальной шарик диаметром 1,59 и 3,18 мм, который вдавливается в поверхность испытуемого материала под определенной нагрузкой, а твердость материала определяется по глубине вдавливания. В зависимости от твердости исследуемого материала она выражается в трех различных шкалах:

HRA: твердость, полученная при использовании нагрузки 60 кг и алмазного конического индентора, и используется для чрезвычайно твердых материалов (таких как твердый сплав).

HRB: это твердость, полученная при использовании груза в 100 кг и шара из закаленной стали диаметром 1,58 мм. Используется для материалов с более низкой твердостью (таких как отожженная сталь, чугун и т. Д.).

HRC: это твердость, полученная при нагрузке 150 кг и алмазном коническом инденторе, используемом для материалов с высокой твердостью (таких как закаленная сталь и т. Д.).

3. Твердость по Виккерсу (HV)

вдавливается в поверхность материала с нагрузкой менее 120 кг и алмазным квадратным коническим индентором с углом при вершине 136 °. Площадь поверхности углубления в материале делится на значение нагрузки, чтобы получить значение твердости по Виккерсу HV. (кгс / мм2).

 

 

Твердость по Роквеллу – обзор

12.15.2.3 Явление сверхупрочнения

Твердость поверхности цементированных деталей может быть немного выше, чем поверхностная закалка идентичных деталей, подвергнутых сквозной закалке. Это явление иногда называют сверхупрочнением. Из-за этого явления для данной углеродистой стали поверхностная твердость детали, закаленной с помощью индукции, может быть на 2–4 HRC (твердость по шкале с) по шкале с) выше, чем обычно получается для данного содержания углерода для стали со сквозной закалкой ( 126 ).

Явление сверхупрочнения до конца не изучено, и его происхождение не установлено. Однако это можно объяснить несколькими факторами, включая более высокие остаточные напряжения и конечную микроструктуру (форма и плотность карбида, остаточный аустенит, плотность дислокаций мартенситной матрицы, размер зерна и другие). Короткий цикл нагрева приводит к мелким размерам аустенитных зерен, которые возникают из-за того, что при индукционной закалке сталь обычно находится при температуре аустенизации в течение короткого времени, что снижает возможность роста зерна.

Еще одним фактором, который может способствовать сверхупрочнению, является более высокая деформация решетки из-за значительных остаточных сжимающих напряжений на поверхности детали, когда ее внутренние области и, в частности, сердечник остаются при более низкой температуре или при температуре окружающей среды.

Кроме того, наличие холодного сердечника, который служит холодным теплоотводом, оказывает заметное влияние на жесткость скорости охлаждения во время закалки. В большинстве применений для индукционной поверхностной закалки температура сердечника существенно не повышается, прежде всего, из-за выраженной концентрации электромагнитной энергии в поверхностном слое (скин-эффект), высокой интенсивности нагрева и короткого времени нагрева.В результате теплопередачи от поверхности заготовки к ее сердцевине на этапе нагрева недостаточно для значительного повышения температуры сердцевины ( 1 ). Общая жесткость закалки во время стадии закалки при термообработке является продуктом жесткости охлаждения поверхности закалкой и внутреннего охлаждения из-за теплопроводности тепла от горячей поверхности к холодному сердечнику – так называемого явления холодного теплоотвода ( 38 , 39 ). Холодный сердечник дополняет поверхностную закалку, дополнительно увеличивая интенсивность охлаждения на поверхности и подповерхностных областях детали.Напротив, в большинстве случаев горячие внутренние области сквозно нагретых деталей обеспечивают нежелательную тепловую поддержку области поверхности детали, которая закаливается закалкой, уменьшая общее значение жесткости закалки.

Явление сверхупрочнения деталей, подвергнутых индукционной поверхностной (поверхностной) закалке, особенно заметно в сталях с содержанием углерода 0,35–0,65%, глубиной корпуса менее 0,125 дюйма (3,2 мм) и временем нагрева менее 4 с. Предыдущая микроструктура также оказывает заметное влияние на появление явления сверхупрочнения.Мелкозернистые гомогенные нормализованные предшествующие структуры, а также закаленные и отпущенные структуры имеют больше шансов проявить сверхупрочнение. Отожженные и сфероидизированные предшествующие структуры редко обнаруживают это явление. В некоторых случаях явление сверхупрочнения может позволить пользователю применять сталь более низкого сорта (с более низким содержанием углерода) без ущерба для желаемой твердости поверхности и профиля твердости.

Пример из практики. Согласно данным испытаний на закаливающуюся закалку, адаптированным из Руководства по термообработке: Практика и процедуры для чугуна и стали , максимальный диапазон твердости для стали AISI 1038 на расстоянии 1 мм от закаленной поверхности не должен превышать 58 HRC и может быть всего 51 HRC ( 40 ).Однако практика индукционной поверхностной закалки показывает, что при закалке штифтов и коренной шейки коленчатого вала по невращающейся технологии SHarP-C (время нагрева составляет примерно 3–4 с, а глубина корпуса примерно 1,8–2,5 мм) с использованием закалки полимера с низкой концентрацией , показания твердости на 1 мм ниже поверхности детали часто могут составлять 60–61 HRC. Даже на расстоянии около 2 мм от поверхности твердость остается на том же уровне 60–61HRC вместо ожидаемой максимальной твердости 55 HRC, как было предсказано в испытании на закаливаемость при торцевой закалке ( 40 ).Опыт показывает, что можно было обеспечить достаточную жесткость охлаждения и получить твердость поверхности около 53–56 HRC, просто полагаясь исключительно на эффект охлаждения (без использования жидкой закалочной добавки).

Калькулятор преобразования числа твердости – HB, HRB, HR15T, HR30T

Калькулятор преобразования числа твердости

Введите значение, выберите преобразование и нажмите «Рассчитать».Результат будет отображен. (Вышеуказанные преобразования относятся к аустенитным нержавеющим сталям и формулам согласно ASTM E140)

Твердость – это сопротивление материала локальной деформации. Срок может быть применен деформация от вмятин, царапин, порезов или изгибов.

Металлы, керамика и многое другое. полимеры рассматриваемая деформация – это пластическая деформация поверхности.

Твердость измерения широко используются для контроля качества материалов, потому что они быстрые и считается неразрушающим контролем, когда следы или вмятины, полученные в результате испытания находятся в зонах с низким уровнем стресса.

Тест Бринелля был изобретен доктором Дж. А. Бринеллем в Швеции в 1900 году. Система твердости по Бринеллю – одна из наиболее широко используемых систем для индикации твердость металлов и сплавов. В тесте Бринелля используется настольный компьютер для приложения определенной нагрузки к закаленной сфере указанный диаметр.Число твердости по Бринеллю может быть представлено как HB.

Тест на твердость по Роквеллу был изобретен Стэнли П. Роквеллом. В испытании на твердость по Роквеллу также используется машина для приложения определенной нагрузки, а затем для измерения глубина получаемого впечатления. Число твердости по Роквеллу может быть представлено как HRB.

Когда материал очень тонкий, необходимо использовать более легкие нагрузки, в результате получается Rockwell 30T. В ходе испытания твердость измеряется путем вдавливания индентора в поверхность стали с определенной нагрузкой, и они измеряют, насколько далеко индентор мог проникать.

HR15T может быть представлен как Поверхностная 15-Т шкала Роквелла. Измеритель поверхностной твердости по Роквеллу используется для испытания тонких материалов, слегка науглероженных. стальные поверхности или детали, которые могут погнуться или сломаться в условиях обычного испытания. В этом тестере используются те же инденторы, что и в стандартном тестере Роквелла, но нагрузки уменьшенный.

Испытания на твердость

Твердость – это сопротивление материала проникновению.Этот материал свойство измеряется путем вдавливания индентора в материал с известная сила. Индентор пластически деформирует материал, образуя постоянный отступ. Размер и глубина этого впечатления инверсная индикация твердости.

В мягких материалах образуются относительно большие вмятины, тогда как меньшие вмятины сделаны в более твердых материалах. Таким образом, твердость связанные со способностью противостоять пластической деформации.Сходным образом, относительно большие вмятины образуются в материалах с низкой прочностью, тогда как меньшие вмятины образуются в более прочных материалах. Из этого описание, очевидно, что твердость связана с прочностью.

Самым распространенным типом испытания на твердость является Тест Роквелла. Тест Роквелла включает в себя набор тестов на разные диапазоны твердости. Шкала Роквелла B (HRB) используется для алюминий и конструкционная сталь (более мягкие материалы), а Rockwell C Шкала (HRC) используется для высокоуглеродистых легированных сталей (более твердых металлов).Эти Испытания используют различные типы инденторов и приложенных нагрузок. Эти тесты выполняются в лаборатории с использованием Wilson Rockwell 523 твердомер. Цилиндрические образцы для испытаний на растяжение обычно подвергаются испытаниям. на тестерах Rockwell. Поскольку поверхность образца в идеале должна быть плоская с обеих сторон для получения точных показаний, добавлены поправки при испытании скругленной поверхности цилиндрического образца.

Испытания на твердость по Бринеллю проводятся на Wilson Твердомер по Бринеллю, модель “J”.Шкала Бринелля непрерывна в широком диапазоне, подходит практически ко всем интересующим металлам.

Для более тонких испытаний в пространстве, испытания на микротвердость проводятся на Модель Shimadzu HMV-M3 Тестер микротвердости. Имеется индентор Виккерса.

Латунь | MetalMart International, Inc.

Приблизительное преобразование твердости No.s для картриджа
Латунь (70% Cu 30% Zn сплав)

Число твердости по Виккеру (HV) Число твердости по Роквеллу B Шкала , 100 кгс (HRB) Число твердости по Роквеллу F Шкала, 600 кгс (HRF) Поверхностная твердость по Роквеллу № 15 зуб. Шкала , 15 кгс (15 зуб.) Поверхностная твердость по Роквеллу № 30 зуб. Шкала , 30 кгс (30 зуб.) Поверхностная твердость по Роквеллу No. 45T Весы, 45 кгс (45T) Твердость по Бринеллю № 10 мм Стандартный Шарик, 500 кгс (HBS)
196 93,5 110 90 77,5 66 169
194 109,5 65,5 167
192 93 777 65 166
190 92.5 109 76,5 64,5 164
188 92 89,5 64 162
186 91,5 108,5 76 63,5 161
184 91 75,5 63 159
182 90.5 108 89 62,5 157
180 90 107,5 75 62 156
178 89 74,5 61,5 154
176 88,5 107 61 152
174 88 88.5 74 60,5 150
172 87,5 106,5 73,5 60 149
170 87 59,5 147
168 86 106 88 73 59 146
166 85.5 72,5 58,5 144
164 85 105,5 72 58 142
162 84 105 87,5 57,5 ​​ 141
160 83,5 71,5 56,5 139
158 83 104.5 71 56 138
156 82 104 87 70,5 55,5 136
154 81,5 103,5 70 54,5 135
152 80,5 103 54 133
150 80 86.5 69,5 53,5 131
148 79 102,5 69 53 129
146 78 102 68,5 52,5 128
144 77,5 101,5 86 68 51,5 126
142 77 101 67.5 51 124
140 76 100,5 85,5 67 50 122
138 75 100 66,5 49 121
136 74,5 99,5 85 66 48 120
134 73.5 99 65,5 47,5 118
132 73 98,5 84,5 65 46,5 116
130 72 98 84 64,5 45,5 114
128 71 97,5 63,5 45 113
126 70 97 83.5 63 44 112
124 69 96,5 62,5 43 110
122 68 96 83 62 42 108
120 67 95,5 61 41 106
118 66 95 82.5 60,5 40 105

Проверка твердости по Роквеллу

Твердость – это характеристика материала, а не фундаментальное физическое свойство. Он определяется как сопротивление вдавливанию и определяется путем измерения постоянной глубины вдавливания. Проще говоря, при использовании фиксированной силы (нагрузки) и заданного индентора, чем меньше вдавливание, тем тверже материал.

Значение твердости вдавливания получается путем измерения глубины или площади вдавливания с использованием одного из более чем 12 различных методов испытаний.

Узнайте больше об основах измерения твердости здесь.

Метод испытания твердости по Роквеллу , как определено в ASTM E-18, является наиболее часто используемым методом испытания на твердость. Вы должны получить копию этого стандарта, полностью прочитать и понять стандарт, прежде чем пытаться выполнить тест Роквелла.

Испытание Роквелла, как правило, проще и точнее, чем другие методы определения твердости. Метод испытания Роквелла используется для всех металлов, за исключением условий, когда структура испытываемого металла или состояние поверхности могут привести к слишком большим отклонениям; где отступы будут слишком большими для приложения; или если размер образца или форма образца запрещают его использование.

Метод Роквелла измеряет остаточную глубину вдавливания, создаваемого силой / нагрузкой на индентор. Сначала к образцу прикладывают предварительное испытательное усилие (обычно называемое предварительным натягом или незначительной нагрузкой) с помощью алмазного или шарикового индентора. Этот предварительный натяг прорывает поверхность, чтобы уменьшить влияние отделки поверхности. После выдержки предварительного испытательного усилия в течение заданного времени выдержки измеряется базовая глубина вдавливания.

После предварительной нагрузки добавляется дополнительная нагрузка, называемая основной нагрузкой, для достижения общей требуемой тестовой нагрузки.Эта сила сохраняется в течение заданного времени (времени выдержки), чтобы обеспечить упругое восстановление. Затем эта основная нагрузка сбрасывается, возвращаясь к предварительной нагрузке. После выдерживания предварительного испытательного усилия в течение заданного времени выдержки измеряется окончательная глубина вдавливания. Значение твердости по Роквеллу получается из разницы в базовых и окончательных измерениях глубины. Это расстояние конвертируется в число твердости. Предварительное испытательное усилие снимается, и индентор удаляется из испытуемого образца.

Предварительные испытательные нагрузки (предварительные нагрузки) варьируются от 3 кгс (используется в «Поверхностной» шкале Роквелла) до 10 кгс (используется в «Обычной» шкале Роквелла). Суммарные испытательные усилия варьируются от 15 кгс до 150 кгс (поверхностные и обычные) до 500–3000 кгс (макротвердость).

Иллюстрация метода испытаний
A = Глубина, достигаемая индентором после приложения предварительной нагрузки (незначительная нагрузка)
B = Положение индентора во время полной нагрузки, незначительной плюс основные нагрузки
C = Конечное положение, достигаемое индентором после упругого восстановления образца материал
D = Измеренное расстояние представляет собой разницу между предварительным натягом и положением основной нагрузки.Это расстояние используется для расчета числа твердости по Роквеллу.

Могут использоваться различные инденторы: алмазные конические с круглым концом для более твердых металлов до сферических инденторов диаметром от 1/16 дюйма до ½ дюйма для более мягких материалов.

При выборе шкалы Роквелла, общее руководство состоит в том, чтобы выбрать шкалу, которая определяет наибольшую нагрузку и наибольший возможный индентор без превышения определенных рабочих условий и учета условий, которые могут повлиять на результат испытания.Эти условия включают образцы для испытаний, толщина которых меньше минимальной для глубины вдавливания; тестовый слепок, падающий слишком близко к краю образца, или другой слепок; или испытания на цилиндрических образцах.

Кроме того, испытательная ось должна находиться в пределах 2 градусов от перпендикуляра для обеспечения точной нагрузки; во время приложения нагрузки не должно происходить отклонения испытуемого образца или тестера от таких условий, как грязь под испытуемым образцом или на подъемном винте.Важно поддерживать чистоту поверхности и удалять обезуглероживание после термообработки.

Листовой металл может быть слишком тонким и слишком мягким для испытаний по определенной шкале Роквелла без превышения требований к минимальной толщине и потенциального вдавливания испытательной наковальни. В этом случае можно использовать алмазную наковальню, чтобы обеспечить постоянное влияние на результат.

Другим особым случаем испытания холоднокатаного листового металла является то, что деформационное упрочнение может создавать градиент твердости в образце, поэтому любое испытание измеряет среднее значение твердости по глубине эффекта вдавливания.В этом случае любой результат теста Роквелла будет предметом сомнения, часто существует история тестирования с использованием определенной шкалы на конкретном материале, к которому операторы привыкли и могут функционально интерпретировать.

Для получения дополнительной информации о тестировании твердости по Роквеллу см. Наше руководство по выбору тестера Newage Rockwell или свяжитесь с нами.

Твердость материала – от типов твердости до испытаний и единиц

Твердость – это качество материала, способного выдерживать локальную деформацию.Это может быть особенно важно при поиске подходящего материала для среды, содержащей мелкие частицы, которые могут вызвать износ материала. Мягкие материалы имеют вмятины, а твердые сопротивляются любым изменениям формы.

Твердость следует рассматривать в контексте других свойств материала, таких как прочность, эластичность и т. Д. Например, многие твердые материалы имеют тенденцию быть хрупкими, что ограничивает возможности их использования.

В этой статье мы более подробно рассмотрим, что такое твердость материала, как она измеряется и как сравнивать различные единицы измерения.

Что такое твердость материала?

Твердость – это мера устойчивости материала к локальной остаточной деформации. Постоянная деформация также называется пластической деформацией. В то время как упругая деформация означает, что материал меняет свою форму только во время приложения силы, возникающая в результате пластическая деформация означает, что материал не вернется к своей исходной форме.

Некоторые материалы по своей природе твердые. Например, вольфрам – невероятно твердый металл, который находит применение в качестве легирующего элемента в инструментальных сталях.Это гарантирует, что эта группа сталей может противостоять износу даже при высоких температурах во время операций резания.

Твердый сплав, который находит широкое применение во фрезерных фрезах, также часто включает в себя вольфрам. Эти сменные насадки для режущего инструмента значительно продлевают срок службы режущего инструмента.

С другой стороны, некоторые материалы, в том числе металлы, мягкие до такой степени, что делают их бесполезными для многих приложений. Чистое золото настолько мягкое, что поцарапать или согнуть его не нужно.Поэтому добавление других металлов, таких как серебро, медь и алюминий, необходимо для повышения его твердости.

Для некоторых материалов термическая обработка дает возможность повысить твердость поверхности при сохранении других свойств металла в его сердцевине. Валы машин часто проходят этот процесс, чтобы гарантировать более длительный срок службы.

Инженер также должен учитывать соотношение твердости при создании концепции дизайна продукта. Например, при посадке подшипника и вала подшипник должен быть более мягким, потому что их легче заменить.При постоянном движении одна деталь должна изнашиваться, и выбор остается за инженером.

Типы твердости

Материалы ведут себя по-разному при разных типах нагрузки. Например, металл, который может очень хорошо выдерживать сильнейший одноразовый удар, может не действовать так же во время непрерывной нагрузки.

Испытания на твердость должны проводиться для каждого случая, чтобы можно было сделать осознанный выбор для применения.

Три типа твердости: твердость по царапинам, отскоку и вдавливанию .Для измерения твердости каждого типа требуется свой набор инструментов. Кроме того, один и тот же материал будет иметь разные значения твердости для каждого из вышеупомянутых типов.

Твердость при вдавливании

Этот тип твердости относится к сопротивлению остаточной деформации при воздействии на материал постоянной нагрузки.

Твердость при вдавливании – это то, что обычно имеют в виду инженеры и металлурги , когда говорят о твердости . Измерение его значения представляет первостепенный интерес, поскольку непрерывная нагрузка является наиболее распространенной формой нагрузки, которой подвергаются металлы.

Устойчивость к царапинам

Этот тип твердости относится к способности материала сопротивляться царапинам на поверхности. Царапины – это узкие сплошные углубления в верхнем слое из-за контакта с острым и более твердым материалом.

Испытание на царапание также обычно используется для хрупких материалов, таких как керамика, поскольку они не подвергаются значительной пластической деформации. Важно учитывать стойкость к царапинам, поскольку некоторые материалы очень чувствительны к образованию задиров.

Рассмотрим в качестве примера гильзу цилиндра двигателя.Царапины или царапины могут возникать по разным причинам. Поверхность гильзы контактирует с различными металлами, такими как поршневые кольца, инородные частицы в топливе или смазочном масле. Иногда этому может способствовать неправильная посадка лайнера.

Абразивные частицы могут вызывать царапины, которые в конечном итоге ухудшают характеристики двигателя и в конечном итоге требуют дополнительных затрат на техническое обслуживание, запасные части и расход топлива.

На этапе проектирования правильный выбор металла учитывает твердость материалов, с которыми он будет контактировать.Твердость лайнера должна быть больше, чем у материалов, с которыми он будет взаимодействовать. Это помогает избежать многих возможных проблем.

Отскок или динамическая твердость

Твердость отскока больше связана с упругой твердостью, чем с пластической твердостью. Материал при ударе поглощает энергию и возвращает ее индентору.

Индентор – это эталонный материал, используемый для испытаний на твердость. Динамическая твердость обычно измеряется путем падения молотка с алмазным наконечником на образец для испытаний и регистрации его отскока после удара о поверхность.

Чем ближе высота к исходной высоте падения, тем выше значение жесткости отскока.

Различные единицы твердости

Единица твердости в системе СИ – Н / мм². Таким образом, единица Паскаль используется также для определения твердости, но твердость не следует путать с давлением.

Различные типы твердости, описанные выше, имеют разные шкалы измерения. Методы измерения твердости по царапинам, вдавливанию и отскоку различаются (например, по Бринеллю, Роквеллу, Кнупу, Леебу и Мейеру).Поскольку единицы получены на основе этих методов измерения, они не подходят для прямого сравнения.

Однако вы всегда можете использовать таблицу преобразования для сравнения значений Роквелла (B & C), Виккерса и Бринелля. Такие таблицы не точны на 100%, но дают хорошее представление.

Твердость по Бринеллю Роквелл Роквелл Виккерс Н / мм²
HB HRC HRB HV
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

Во всех этих шкалах твердый материал будет иметь более высокое число твердости.

Обычно используемые единицы измерения твердости:

  • Число твердости по Бринеллю (HB)
  • Число твердости по Виккерсу (HV)
  • Число твердости по Роквеллу (HRA, HRB, HRC и т. Д.)
  • Значение твердости по Лиебу (HLD, HLS, HLE и т. Д.)

Измерение твердости

Различные типы твердости измеряются с использованием различных методов испытаний. Общим для всех методов является использование индентора для создания вмятин на поверхности испытательного образца.Выемка дает ощутимое представление о твердости материалов, ее легко измерить и воспроизвести.

Более твердые материалы будут иметь неглубокие углубления, а более мягкие материалы будут иметь более глубокие углубления.

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю

Тест Бринелля был одним из первых широко применяемых тестов на твердость при вдавливании. В испытании по Бринеллю стальной шарик диаметром 10 мм используется в качестве индентора для создания отпечатка на образце для расчета его числа твердости по Бринеллю.

Мяч удерживается на месте в течение заданного времени, обычно 30 секунд, и к нему прилагается сила. Эта сила будет варьироваться в зависимости от измеряемого металла.

Стандартная нагрузка составляет 3000 кг, но для более мягких металлов ее можно уменьшить до 500 кг. Для более твердых металлов можно использовать шарик из карбида вольфрама, чтобы предотвратить деформацию шарика. Единица твердости HB (или HBN) будет изменена на HBW в случае использования вольфрама, чтобы указать на его использование (Tungsten = Wolfram на немецком / шведском языке).

После удаления индентора вмятину исследуют с помощью микроскопа с малым увеличением, и ее размер рассчитывается путем усреднения измерений под прямым углом.

По завершении испытания по Бринеллю число твердости рассчитывается следующим образом:

, где

Ф – сила, Н

D – диаметр индентора, мм

d – диаметр отпечатка, мм

Тест на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу
Испытание на твердость по Роквеллу

– это наиболее часто используемый метод измерения твердости вдавливанием.Значение твердости по Роквеллу сопровождается используемой шкалой.

В зависимости от испытуемого материала необходимо выбрать соответствующую шкалу. Эта шкала твердости дает информацию о типе используемой комбинации индентора и нагрузки.

Всего доступно 30 шкал на выбор. Это то, что делает Rockwell эталонным тестом для измерения твердости широкого спектра материалов. Возможны даже измерения твердости керамических и композитных материалов. Чаще всего используются шкалы «B» и «C».

При испытании на твердость по Роквеллу перед приложением испытательной нагрузки прикладывают небольшую незначительную нагрузку для установки индентора в образец для испытаний и устранения влияния любых неровностей поверхности. Это обеспечивает лучшую точность.

Затем, аналогично тесту Бринелля, индентор используется для создания отпечатка на материале путем приложения испытательной нагрузки, также известной как основная нагрузка. Затем оттиск измеряется для определения твердости. Циферблатный индикатор используется для регистрации деформации.

Чистое увеличение размера вмятины (между приложением малой и большой нагрузки) учитывается при расчете значения твердости.

Необходимо указать скорость загрузки. В мягких металлах изменение скорости приложения нагрузки может привести к заметной разнице в конечном значении. Важно внимательно следить за тем, чтобы скорость загрузки соответствовала норме.

Формула твердости по Роквеллу:

, где

N – масштабный коэффициент в зависимости от используемого масштаба

с – коэффициент масштабирования в зависимости от используемой шкалы

d – глубина остаточного вдавливания от малой нагрузки, мм

Испытание на твердость по Виккерсу

Испытание на твердость по Виккерсу

Третий способ измерения твердости материала – это тест Виккерса.Это особенно подходит для более мягких материалов, не требующих высоких нагрузок. Для мягких материалов метод Виккерса обеспечивает лучшую точность.

Кроме того, вычислить значение твердости проще, поскольку Vickers использует один и тот же алмазный индентор для всех материалов. Таким образом, изменять формулу не нужно.

Другой важной особенностью является использование лупы, позволяющей тестировать области с определенной микроструктурой.

Сначала испытатель должен поместить деталь на станок и с помощью микроскопа найти подходящую высоту.Затем по изображениям определяется правильное место.

Алмазный индентор имеет форму четырехгранной пирамиды. После прикосновения к детали машина вскоре достигает заданного значения силы. Он остается с той же нагрузкой в ​​течение определенного времени.

Затем производится измерение отпечатка. Для расчета значения твердости по Виккерсу используется следующая формула:

, где

Ф – сила, Н

d – диагональ отступа, мм

Испытание на твердость по Моосу

Испытание на твердость по MOHS

Немецкий минералог Моос первым разработал тест на твердость по Моосу для измерения твердости материалов при царапании.В этом испытании материал царапается эталонным материалом, имеющим определенную твердость.

На основании результатов испытания исследуемому материалу присваивается числовое значение твердости. При испытании на твердость по Моосу в качестве шкалы для испытания используются 10 эталонных материалов различной твердости.

Самый мягкий используемый материал – тальк (значение = 1), а самый твердый материал – алмаз (значение = 10). Учитывая, что эталоны, используемые для шкалы Мооса, не имеют постепенного увеличения, шкале Мооса не хватает точности и она является лишь приблизительной мерой твердости.

Сегодня современные испытания на царапание проводятся с использованием алмазных инденторов Роквелла путем царапания испытательного образца на определенную длину при нажатии на выбранную величину нагрузки.

Склероскопический тест

Испытание на твердость отскока

Склероскоп – это устройство, используемое для измерения отскока или динамической твердости материалов. Установка состоит из полой вертикальной стеклянной трубки, соединенной с подставкой. Через эту трубку на образец для испытаний падает алмазный молоток и регистрируется его отскок.

Алмазный молоток падает с фиксированной высоты под собственным весом. При контакте с образцом для испытаний молоток отскакивает назад. Этот отскок будет выше для материалов с более высокой твердостью.

Отскок будет меньше для мягкого металла, так как часть энергии удара будет исчерпана для создания вмятины на тестовой поверхности. Стеклянная трубка имеет градиенты для измерения высоты отскока. Жесткость отскока измеряется в береговых единицах.

Методы испытаний на твердость: по Роквеллу, Бринеллю и микротвердость

28 июля 2017 г.

Термическая обработка превратилась в очень сложный и точный процесс, улучшающий характеристики металлических деталей.Важным компонентом качественной термообработки является использование правильного метода испытания на твердость, чтобы показать производителям, что их детали соответствуют проектным требованиям.

Методы испытаний на твердость различаются в зависимости от выбранного материала и термообработки. Важно, чтобы инженеры правильно указали методы измерения твердости, чтобы обеспечить своевременную термообработку и избежать дорогостоящих задержек.

Общие методы испытаний на твердость представлены ниже.

Твердость по Роквеллу

Этот метод проверяет твердость стальных деталей путем приложения нагрузки к деталям с помощью шарика из карбида вольфрама или сфероконического алмазного индентора.Перед испытанием поверхность для испытаний детали и посадочная поверхность должны быть должным образом подготовлены. Неадекватная подготовка поверхности может привести к неудачным тестам или ошибочным показаниям.

После подготовки поверхности к индентору прикладывают небольшую нагрузку (обычно 3 или 5 кгс) для обнуления испытательной машины. Затем прилагается тяжелая нагрузка (от 15 до 150 кгс, в зависимости от материала и его прочности) и удерживается в течение некоторого времени.

Расстояние вниз, пройденное индентором от приложения легкой нагрузки до высвобождения тяжелой нагрузки, записывается и используется для расчета твердости.

Твердость по Роквеллу определяется путем измерения расстояния, пройденного индентором при приложении большой нагрузки к термообработанной детали.

Используются варианты процедуры испытания на твердость по Роквеллу в зависимости от материала и прочности детали. Наиболее распространенные варианты Rockwell включают:

  • HRC – Известный как «Rockwell C», в этом методе через ромб прикладывается нагрузка 150 кгс. Чаще всего он используется для обработки стали, подвергнутой сквозной закалке для повышения прочности.Детали, обычно проверяемые этим методом, включают гайки и болты, ручной инструмент, пряжки ремней безопасности, цепи, пружины, оси, подшипники и лезвия.
  • HR15N – Этот метод известен как «Rockwell 15N». Относительно легкая нагрузка 15 кгс прикладывается к закаленным деталям, обработанным для достижения минимальной эффективной глубины корпуса 0,007 дюйма или общего корпуса 0,012 дюйма. Другие варианты Rockwell (HR30N и HR45N) применяют несколько более высокие нагрузки к деталям с постепенно увеличивающимися минимальными эффективными или общими случаями.
  • HRBW – «Rockwell B» использует шарик из карбида вольфрама. Он обычно используется для «мягких» деталей, таких как аустенитная нержавеющая сталь, и для отожженных деталей.

Инженеры, желающие узнать больше о тестировании Rockwell, должны прочитать ASTM E18.

Твердость по Бринеллю

В этом методе к деталям прилагаются относительно высокие нагрузки через шарик из карбида вольфрама. В отличие от теста Роквелла, тесты Бринелля измеряют диаметр вдавливания шарика, а не глубину.Шарик диаметром 10 мм с приложенной нагрузкой 3000 кгс является наиболее распространенным для испытаний по Бринеллю.

Испытания

по Бринеллю идеально подходят для отливок и поковок, которые могут иметь шероховатую поверхность или проявлять некоторые химические отклонения. Поскольку шарик для вдавливания намного больше, чем в других методах испытаний, значения твердости, полученные в результате испытания, обеспечивают более репрезентативную среднюю твердость детали.

Более подробную информацию о тестировании по Бринеллю можно найти в ASTM E10.

Испытания на микротвердость

Испытания на микротвердость применяют значительно более легкие нагрузки по сравнению с другими методами.Для этих испытаний используются алмазы точной огранки, которые чаще всего измеряют твердость на небольших локализованных участках деталей. Испытания на микротвердость лучше всего использовать для определения глубины корпуса закаленных деталей.

Для испытаний на микротвердость используются два типа алмазов. Бриллианты Виккерса пирамидальной формы обычно используются в Европе и Азии. Бриллианты Кнупа пирамидальной формы, но с двумя удлиненными ножками, исторически были более распространены в США

.

Важно указать, какой метод испытания на микротвердость следует проводить, поскольку преобразования между значениями, полученными для каждого типа алмаза, являются лишь приблизительными.

Также важно указать правильную нагрузку для испытаний по Кнупу, поскольку слишком легкие нагрузки могут привести к ошибочно завышенным показаниям твердости. Для испытаний по Виккерсу слишком легкие нагрузки создают слишком маленькие вмятины на детали, что приводит к неточным показаниям твердости. С другой стороны, слишком тяжелые грузы могут проткнуть корпус насквозь, что лишит вас возможности получить точное значение твердости. Точные характеристики, включающие соответствующий метод испытаний и диапазон твердости, ограничивают потенциальную ошибку и обеспечивают эффективную термообработку.

За дополнительной информацией обращайтесь к ASTM E384.

Методы испытаний на твердость имеют значение для производителей

Хорошие спецификации указывают на место тестирования детали, если определенное место важно для применения детали. Они также указывают правильную шкалу и указывают правильную нагрузку и среду тестирования, которую следует использовать.

Возможно, самое главное, технические характеристики также должны быть реалистичными. Комбинации деталей и материалов могут привести к разным значениям твердости в разных областях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.