Hb это твердость – Твердость по Бринеллю. Особенности и суть метода

alexxlab | 01.02.2017 | 0 | Вопросы и ответы

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

mtkarmada.com

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 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 испытания

Скачать ГОСТ 9012-59

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

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 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 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
5,0143——77,4
5,2131——72,4

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 

stankiexpert.ru

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

tekhnar.ru

Твердость по Бринеллю | Мир сварки

Твердость по Бринеллю
МатериалHВ
кгс/мм2107 Н/м2
 Металлы
Алюминий мягкий16-2615,7-25,5
Алюминий отожженный18,818,4
Алюминий прокатанныйдо 39до 38,3
Ванадий отожженный15,674,2
Висмут9-108,8-9,8
Вольфрам350343
Вольфрам отожженный200-250196-245
Железо кованое60-8059-78
Золото15-2014,7-19,6
Золото кованое19-2518,6-24,5
Золото отожженное19,318,9
Индий1,00,98
Иридий170167
Кадмий21-2420,6-23,5
Калий0,040,039
Кальций30-4229,4-41,2
Кобальток. 100ок. 98
Кобальт отожженный132129,2
Латунь95-14093-137
Магний25-2924,5-28,4
Марганец2019,6
Медь деформированная5352
Медь наклепаннаядо 80до 78,5
Медь электролитическая28-3027,5-29,4
Молибден150-200147-196
Молибден литой137134
Натрий0,07-0,080,068-0,078
Никель литой90-11088-108
Никель отожженный92-12290-120
Никель прокатанный110-300108-294
Ниобий отожженный7573,5
Олово5-64,9-5,9
Олово литое4,9-5,34,8-5,2
Осмий355348,7
Палладий45-5044-49
Палладий литой31,631
Платина жесткаядо 60до 59
Платина отожженная24-2623,5-25,5
Родий отожженный5554
Рутений отожженный183179,5
Свинец4,0-4,23,9-4,1
Свинец литой3,82-4,263,75-4,18
Серебро20-2519,6-24,5
Серебро кованоедо 30до 29,4
Серебро отожженное2120,6
Сурьма3029,4
Сталь закаленнаядо 600до 588
Сталь отожженная120-200118-196
Тантал отожженный45-12544,1-122,4
Титан отожженный105102,8
Хром70-13068,7-127,5
Хром отожженный7068,8
Цинк жесткийдо 20до 19,6
Цинк мягкий8-107,8-9,8
Цирконий3433,3
Чугунок. 160ок. 157
Чугун твердыйдо 200до 196
 Пластмассы
Аминопласт0,035-0,0550,034-0,054
Аминопласт0,0300-0,04480,0294-0,0440
Винипласт0,0150-0,01600,0147-0,0157
Гетинакс электротехнический0,02500,0245
Гранулированный сополимер0,01200,0118
Древесно-слоистый пластик ДСП-Б (длинный лист)0,02500,0245
Древесно-коротковолничтый волокнит К-ФВ250,02700,0265
Капрон стеклонаполненный0,0200-0,02200,0196-0,0216
Капроновая смола первичная0,0100-0,01200,0098-0,0118
Полиамид наполненный П-680,0150-0,01790,0147-0,0176
Полиамид стеклонаполненный СП-680,0279-0,03000,0274-0,0294
Поликапроамид0,0100-0,01200,0098-0,0118
Поликапроамид стеклонаполненный0,0200-0,02200,0196-0,0216
Поликарбонат (дифион)0,0150-0,01600,0147-0,0157
Полипропилен ПП-10,00680,0067
Полистирол эмульсионный А0,0140-0,01500,0137-0,0147
Полиформальдегид стабилизированный0,0200-0,04000,0196-0,0392
Полиэтилен высокого давления кабельный П-2003-50,00120-0,002500,00118-0,00245
Полиэтилен низкого давления П-4007-Э0,0045-0,00580,0044-0,0057
Полиэтилен среднего давления0,0056-0,00650,0055-0,0064
Сополимер МСН-А0,0160-0,01800,0157-0,0176
Стекло органическое ПА, ПБ, ПВ0,0070-0,01200,0069-0,0118
Текстолит поделочный ПТК0,0300-0,03500,0294-0,0343
Текстолит металлургический0,03000,0294
Фаолит А0,0250-0,03300,0245-0,0323
Фторопласт 40,0030-0,00400,0029-0,0039
 Дерево
Афрормозия36003,7
Бук37003,8
Венге41004,2
Вишня2900-35003,0-3,6
Граб34003,5
Груша43004,4
Дуб3600-39003,7-3,9
Дуссие3600-42003,7-4,3
Ироко3100-37003,2-3,8
Кемпас44004,5
Клен европейский3100-41003,2-4,2
Клен канадский47004,8
Лапачо57805,9
Махагон49005,0
Мербау4000-53004,1-5,4
Мутения3900-49004,0-5,0
Олива58006,0
Орех49005,0
Панга-панга43004,4
Падук37003,8
Сукупира4000-55004,1-5,6
Тик34003,5
Ярра4600-58004,7-6,0
Ясень3900-41004,0-4,2
Ятоба43004,4

weldworld.ru

Перевод единиц твердости по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу (таблица)

Роквелл Бринелль Виккерс Шор
HRA HRC HB (3000H) Диаметр отпечатка, мм HV HSD
89 72 782 2.20 1220  
86.5 70     1076 101
86 69 744 2.25 1004 99
85.5 68     942 97
85 67 713 2.30 894 95
84.5 66     854 92
84 65 683 2.35 820 91
83.5 64     789 88
83 63 652 2.40 763 87
82.5 62     739 85
81.5 61 627 2.45 715 83
81 60     695 81
80.5 59 600 2.50 675 80
80 58   2.55 655 78
79.5 57 578   636 76
79 56   2.60 617 75
78.5 55 555   598 74
78 54   2.65 580 72
77.5 53 532   562 71
77 52 512 2.70 545 69
76.5 51 495 2.75 528 68
76 50     513 67
75.5 49 477 2.80 498 66
74.5 48 460 2.85 485 64
74 47 448 2.89 471 63
73.5 46 437 2.92 458 62
73 45 426 2.96 446 60
72.5 44 415 3.00 435 58
71.5 42 393 3.08 413 56
70.5 40 372 3.16 393 54
  38 352 3.25 373 51
  36 332 3.34 353 49
  34 313 3.44 334 47
  32 297 3.53 317 44
  30 283 3.61 301 42
  28 270 3.69 285 41
  26 260 3.76 271 39
  24 250 3.83 257 37
  22 240 3.91 246 35
  20 230 3.99 236 34

Твердость по Роквеллу

Вдавливание алмазного конуса с углом 120° при вершине и замер относительной глубины погружения в исследуемый материал. 

Шкала А – нагрузка 60 кгс,  для карбида вольфрама (ВК)

Шкала С – нагрузка 150 кгс, для твердых сталей HRB>100

Преимущество – простота. Недостаток – низкая точность.

Твердость по Бринеллю

Диаметр отпечатка  металлического шарика в материале.

Недостаток – твердость до 450HB.

Твердость по Виккерсу

Площадь отпечатка от алмазной пирамидки.

Твердость по Шору

Отскок шарика от поверхности в склероскопе (метод отскока). Очень простой и удобный метод.

 

Определение твердости материала является важной частью технологического процесса изготовления деталей любой сложности.

Различные методы поиска твердости металла связанны в первую очередь с отличием их структуры и формы. Поработать с обычной заготовкой в форме болванки не составит труда, вот для листового материала нужен особый подход, учитывая его небольшую толщину.

Лишь с помощью метода Виккерса удобнее всего искать твёрдость азотированных и цементированных поверхностей.

Расчет ресурса работы металлорежущего инструмента, его долговечность, всегда производится в первую очередь с учетом табличных показателей.

Именно благодаря повышенной твердости (около 71 HRC) твердосплавные сверла и фрезы из сплава ВК8 позволяют обрабатывать сверхтвердые материалы.

sverla.info

Сравнение шкал измерения твёрдости – Ассоциация EAM

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

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

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

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

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

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

Таблица 1 – Перевод результатов измерения твёрдости
Шкала Бринелля, HBШкала Роквелла, HRB (HRC)Шкала Виккерса, HV
10052,4100
10557,5105
11060,9110
11564,1115
12067,0120
12569,8125
13072,4130
13574,7135
14076,6140
14578,3145
15079,9150
15581,4155
16082,8160
16584,2165
17085,6170
17587,0175
18088,3180
18589,5185
19090,6190
19591,7195
20092,8200
20593,8205
21094,8210
21595,7215
22096,6220
22597,5225
23098,4230
23599,2235
240100,0240
245(21,2)245
250(22,1)250
255(23,0)255
260(23,9)260
265(24,8)265
270(25,6)270
275(26,4)275
280(27,2)280
285(28,0)285
290(28,8)290
295(29,5)295
300(30,2)300
310(31,6)310
319(33,0)320
328(34,2)330
336(35,3)340
344(36,3)350
352(37,2)360
360(38,1)370
368(38,9)380
376(39,7)390
384(40,5)400
392(41,3)410
400(42,1)420
408(42,9)430
416(43,7)440
425(44,5)450
434(45,3)460
443(46,1)470
(47,5)490
(48,2)500
(49,6)520
(50,8)540
(52,0)560
(53,1)580
(54,2)600
(55,4)620
(56,5)640
(57,5)660
(58,4)680
(59,3)700
(60,2)720
(61,1)740
(62,0)760
(62,8)780
(63,6)800
(64,3)820
(65,1)840
(65,8)860
(66,4)880
(67,0)900
(69,0)1114
(72,0)1220

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

Перечень ссылок

  1. Твёрдость // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Твёрдость.
  2. Метод Роквелла // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Роквелла.
  3. Метод Виккерса // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Виккерса.
  4. Тех. справочник / Твёрдости металлов // Инженерно-промышленный центр “Металлообработка”. – http://metalltex.ru/tehspravochnik/tverdostimet.
  5. Метод Бринелля // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Бринелля.

eam.su

Что такое твердость? Определение твердости

Что тверже – гранит или мрамор, никель или алюминий? И что такое твердость вообще? На эти вопросы мы попробуем ответить в нашей статье. Проблемой определения твердости минералов и веществ занимался целый ряд зарубежных ученых. Среди них – Альберт Шор, Фридрих Моос, Юхан Август Бринелль, Уильям Виккерс и другие. Однако единственного и общепринятого метода расчета твердости в науке до сих пор не существует.

Что такое твердость?

Каждое из известных науке веществ обладает целым рядом определенных физических свойств и качеств. В этой статье речь пойдет о том, что такое твердость. Это способность того или иного материала сопротивляться внедрению в него другого, более прочного тела (например, режущего или колющего инструмента).

Твердость веществ чаще всего измеряется в специальных единицах – кгс/мм2 (килограмм-сила на квадратный миллиметр площади). Обозначается она латинскими буквами HB, HRC или HRB, в зависимости от выбранной шкалы.

Самым твердым минералом на Земле считается алмаз. Если же говорить о материалах искусственного происхождения, то самым прочным является фуллерит. Это молекулярный кристалл, который образуется при высоких температурах (около 300 градусов по Цельсию) и чрезвычайно высоком давлении (свыше 90 000 атмосфер). Согласно исследованиям ученых, фуллерит примерно в полтора раза тверже алмаза.

Какой бывает твердость?

Различают три основных варианта твердости:

  • Поверхностная (определяется соотношением величины нагрузки к площади поверхности отпечатка).
  • Проекционная (отношение нагрузки к площади проекции отпечатка).
  • Объемная (отношение нагрузки к объему отпечатка).

Помимо этого, твердость физических тел измеряется в четырех диапазонах:

  1. Нанотвердость (величина нагрузки составляет менее 1 гс).
  2. Микротвердость (1 – 200 гс).
  3. Твердость при малых нагрузках (200 гс – 5 кгс).
  4. Макротвердость (более 5 кгс).

Твердость металлов

Из 104 элементов периодической системы Менделеева 82 являются металлами. А общее количество известных человеку сплавов достигает пяти тысяч! Область применения металлов в современном мире невероятно широка. Это военная и химическая промышленность, металлургия, электротехника, космическая отрасль, ювелирное дело, кораблестроение, медицина и т. д.

Среди всех физико-химических характеристик металлов твердость играет далеко не последнюю роль. Ведь она наглядно демонстрирует:

  • степень износоустойчивости металла;
  • сопротивляемость давлению;
  • его способность разрезать другие материалы.

Помимо всего прочего, твердость металла показывает, можно ли подвергать его обработке на тех или иных станках, поддается ли он шлифовке и тому подобное. Кстати, учеными уже давно доказано, что твердость металла во многом определяет и другие механические его свойства.

Какова твердость железа, меди и алюминия? И какой из металлов является самым твердым и прочным?

К наиболее мягким металлам причисляют магний и алюминий. Значения их твердости колеблются в пределах 5 кгс/мм2. Примерно вдвое тверже – никель и медь (около 10 кгс/мм2). Твердость железа оценивается в 30 кгс/мм2. Ну а к самым твердым металлам естественного происхождения относят титан, осмий и иридий.

Определение твердости: методы, способы и подходы

Как измеряют твердость физического тела? Для этого в образец внедряется так называемый индентор. Его роль может выполнять сверхпрочный металлический шарик, пирамида либо алмазный конус. После прямого контактного воздействия индентора на испытуемом образце остается отпечаток, по размеру которого и определяется твердость материала.

На практике применяют две группы методов измерения твердости:

  1. Динамические.
  2. Кинетические.

При этом прилагаемая нагрузка во время внедрения индентора в тело может быть осуществлена посредством царапания, вдавливания (чаще всего), разрезания или же отскока.

В наши дни существует несколько различных подходов по определению твердости:

  • по Роквеллу;
  • по Бринеллю;
  • по Виккерсу;
  • по Шору;
  • по Моосу.

Соответственно, есть ряд разных шкал твердости материалов, прямой взаимосвязи между которыми нет. Тот или иной метод измерения выбирают исходя из целого ряда факторов (например, свойств конкретного материала, условий проведения эксперимента, используемой аппаратуры и пр.). Приборы, определяющие твердость металлов или минералов, принято называть твердомерами.

Метод Роквелла

Величина твердости по Роквеллу определяется по глубине отпечатка алмазного конуса или металлического шарика, оставленного на поверхности тестируемого образца. Причем она является безразмерной и обозначается буквами HR. Слишком мягкие материалы могут иметь отрицательные значения твердости.

Так называемый твердомер Роквелла был изобретен в начале прошлого века американцами Хью Роквеллом и Стэнли Роквеллом. В следующем видеоролике вы можете увидеть, как он работает. Крайне важным фактором для этого метода является толщина тестируемого образца. Она не должна быть менее значения десятикратной глубины проникновения индентора в испытуемое тело.

В зависимости от типа индентора и прилагаемой нагрузки существуют три измерительные шкалы. Их обозначают тремя латинскими буквами: A, B и C. Значение твердости по Роквеллу имеет числовой вид. Например: 25,5 HRC (последняя буква обозначает шкалу, которая была использована в тесте).

Метод Бринелля

Величину твердости по Бринеллю определяют по диаметру отпечатка, оставленному стальным закаленным шариком на поверхности тестируемого металла. Единицей измерения служит кгс/мм2.

Метод предложил в 1900 году шведский инженер Юхан Август Бринелль. Испытание проводится следующим образом: вначале задается предварительная нагрузка индентора на образец, а уж затем – основная. Причем материал под этой нагрузкой выдерживают до 30 секунд, после чего измеряется глубина вдавливания. Твердость по Бринеллю (обозначается как HB) рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности полученного отпечатка.

Некоторые значения твердости для различных материалов (по Бринеллю):

  • Древесина – 2,6-7,0 HB.
  • Алюминий – 15 HB.
  • Медь – 35 HB.
  • Мягкая сталь – 120 HB.
  • Стекло – 500 HB.
  • Инструментальная сталь – 650-700 HB.

Метод Виккерса

Твердость по методу Виккерса определяется посредством вдавливания в образец алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырехугольной пирамиды. После снятия нагрузки измеряют две диагонали, образовавшиеся на поверхности материала, и рассчитывают среднее арифметическое значение d (в миллиметрах).

Твердомер Виккерса достаточно компактен (см. фото ниже). Испытание проводится при комнатной температуре (+20 градусов). Значение твердости тела обозначается буквами HV.

Метод Шора

Этот метод измерения твердости был предложен американским изобретателем Альбертом Шором. Его еще нередко называют «методом отскока». При измерении твердости по Шору боек стандартного размера и массы падает с определенной высоты на поверхность тестируемого материала. Ключевое значение данного опыта – высота отскока бойка, измеряемая в условных единицах.

Твердость по Шору измеряется в диапазоне от 20 до 140 единиц. Ста единицам соответствует высота отскока в 13,6 мм (± 0,5 мм). По стандарту эта величина является твердость закаленной углеродистой стали. Современный прибор для измерения твердости материалов по Шору называют склероскопом или дюрометром (его можно увидеть на фото ниже).

Шкала Мооса

Шкала твердости по Моосу является относительной и применяется она исключительно для минералов. В качестве эталонных выбрано десять минералов, которые были расположены в порядке возрастания их твердости (на фотосхеме ниже). Соответственно, шкала имеет 10 баллов (от 1 до 10).

Минералогическая шкала твердости была предложена немецким ученым Фридрихом Моосом еще в 1811 году. Тем не менее в геологии она используется до сих пор.

Как определить твердость конкретного минерала по шкале Мооса? Это можно сделать при помощи внимательного рассмотрения царапины, оставленной образцом. При этом удобно пользоваться ногтем, медной монетой, куском стекла или стальным ножом.

Итак, если тестируемый минерал пишет по бумаге, не царапая ее, то его твердость равна единице. Если камень легко царапается ногтем, его твердость – 2. Три балла имеют минералы, которые легко царапаются ножом. Если же нужно приложить некоторые усилия, чтобы оставить на камне отметку, то его твердость равна 4 или 5. Минералы с твердостью 6 или выше сами оставляют царапины на лезвии ножа.

В заключение…

Итак, что такое твердость? Это способность физического тела противостоять разрушению и деформированию при воздействии местных контактных усилий. Самым твердым минералом на Земле считается алмаз, а самым прочным металлом – иридий. В современной науке и технике используется несколько методик измерения твердости (по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору и Моосу).

fb.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *