Твердость алюминия по роквеллу – Твердость металлов. Таблица твердости металлов
alexxlab | 17.06.2017 | 0 | Вопросы и ответы
Твердость металлов. Таблица твердости металлов
Для того чтобы детали и механизмы служили длительно и надежно, материалы, из которых они изготовлены, должны соответствовать необходимым условиям работы. Именно поэтому важно контролировать допустимые значения их основных механических показателей. К механическим свойствам относятся твердость, прочность, ударная вязкость, пластичность. Твердость металлов – первичная конструкционная характеристика.
Понятие
Твердость металлов и сплавов – это свойство материала создавать сопротивление при проникновении в его поверхностные слои иного тела, которое не деформируется и не разрушается при сопутствующих нагрузках (индентора). Определяют с целью:
- получения информации о допустимых конструкционных особенностях и о возможностях эксплуатации;
- анализа состояния под действием времени;
- контроля результатов температурной обработки.
От этого показателя частично зависят прочность и устойчивость поверхности к старению. Исследуют как исходный материал, так и уже готовые детали.
Варианты исследования
Показателем является величина, которая называется числом твердости. Существуют различные методы измерения твердости металлов. Наиболее точные исследования заключаются в использовании различных видов вычисления, инденторов и соответствующих твердомеров:
- Бринелля: суть работы аппарата – вдавливание шарика в исследуемый металл или сплав, вычисление диаметра отпечатка и последующее математическое вычисление механического параметра.
- Роквелла: используются шарик или алмазный конусный наконечник. Значение отображается на шкале или определяется расчётно.
- Виккерса: наиболее точное измерение твердости металла с применением алмазного пирамидального наконечника.
Для определения параметрических соответствий между показателями разных способов измерения для одного и того же материала существуют специальные формулы и таблицы.
Факторы, определяющие вариант измерения
В лабораторных условиях, при наличии необходимого ассортимента оборудования, выбор способа исследования осуществляется в зависимости от определенных характеристик заготовки.
- Ориентировочное значение механического параметра. Для конструкционных сталей и материалов с небольшой твердостью до 450-650 НВ применяют метод Бринелля; для инструментальных, легированных сталей и других сплавов – Роквелла; для твердосплавов – Виккерса.
- Размеры испытуемого образца. Особо маленькие и тонкие детали обследуются с помощью твердомера Виккерса.
- Толщина металла в месте замера, в частности, цементированного или азотированного слоя.
Все требования и соответствия задокументированы ГОСТом.
Особенности методики Бринелля
Испытания на твердость металлов и сплавов с помощью твердомера Бринелля проводятся со следующими особенностями:
- Индентор – шарик из легированной стали или из карбидо-вольфрамового сплава диаметром 1, 2, 2,5, 5 или 10 мм (гост 3722-81).
- Продолжительность статического вдавливания: для чугуна и стали – 10-15 с., для цветных сплавов – 30, также возможна длительность в 60 с., а в некоторых случаях – 120 и 180 с.
- Граничное значение механического параметра: 450 НВ при измерении стальным шариком; 650 НВ при использовании твердосплава.
- Возможные нагрузки. С помощью входящих в комплект грузов корректируется фактическая сила деформации на испытуемый образец. Их минимальные допустимые значения: 153,2, 187,5, 250 Н; максимальные – 9807, 14710, 29420 Н (гост 23677-79).
С помощью формул, в зависимости от диаметра выбранного шарика и от испытуемого материала, можно вычислить соответствующее допустимое усилие вдавливания.
Тип сплава | Математическое вычисление нагрузки |
Сталь, сплавы никеля и титана | 30D2 |
Чугун | 10D2, 30D2 |
Медь и медные сплавы | 5D2, 10D2, 30D2 |
Легкие металлы и сплавы | 2,5D2, 5D2, 10D2, 15D2 |
Свинец, олово | 1D2 |
Пример обозначения:
400HB10/1500/20, где 400HB – твердость металла по Бринеллю; 10 – диаметр шарика, 10 мм; 1500 – статическая нагрузка, 1500 кгс; 20 – период осуществления вдавливания, 20 с.
Для установления точных цифр рационально исследовать один и тот же образец в нескольких местах, а общий результат определять путем нахождения среднего значения из полученных.
Определение твердости по методу Бринелля
Процесс исследования протекает в следующей последовательности:
- Проверка детали на соответствие требованиям (ГОСТ 9012-59, гост 2789).
- Проверка исправности аппарата.
- Выбор необходимого шарика, определение возможного усилия, установка грузов для его формирования, периода вдавливания.
- Запуск твердомера и деформация образца.
- Измерение диаметра углубления.
- Эмпирическое вычисление.
НВ=F/A,
где F – нагрузка, кгс или Н; A – площадь отпечатка, мм2.
НВ=(0,102*F)/(π*D*h),
где D – диаметр шарика, мм; h – глубина отпечатка, мм.
Твердость металлов, измеренная этим способом, имеет эмпирическую связь с вычислением параметров прочности. Метод точен, особенно для мягких сплавов. Является основополагающим в системах определения значений этого механического свойства.
Особенности методики Роквелла
Этот способ измерения был изобретен в 20-х годах XX века, более автоматизирован, чем предыдущий. Применяется для более твердых материалов. Основные его характеристики (ГОСТ 9013-59; гост 23677-79):
- Наличие первичной нагрузки в 10 кгс.
- Период выдержки: 10-60 с.
- Граничные значения возможных показателей: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
- Число визуализируется на циферблате твердомера, также может рассчитываться арифметически.
- Шкалы и инденторы. Известно 11 различных шкал в зависимости от типа индентора и предельно-допустимой статической нагрузки. Наиболее распространённые в использовании: А, В и С.
А: алмазный конусный наконечник, угол при вершине 120˚, общая допустимая сила статического влияния – 60 кгс, HRA; исследуются тонкие изделия, в основном прокат.
С: также алмазный конус, рассчитанный на максимальное усилие 150 кгс, HRC, применим для твердых и закаленных материалов.
В: шарик размером 1,588 мм, изготовленный из закаленной стали или из твердого карбидо-вольфрамового сплава, нагрузка – 100 кгс, HRB, используется для оценки твердости отожжённых изделий.
Шарикообразный наконечник (1,588 мм) применим для шкал Роквелла B, F, G. Также существуют шкалы E, H, K, для которых используется шарик диаметром 3,175 мм (ГОСТ 9013-59).
Количество проб, проделанных с помощью твердомера Роквелла на одной площади, ограничивается размером детали. Допускается повторная проба на расстоянии 3-4 диаметра от предыдущего места деформации. Толщина испытуемого изделия также регламентируется. Она должна быть не меньше увеличенной в 10 раз глубины внедрения наконечника.
Пример обозначения:
50HRC – твердость металла по Роквеллу, измерена с помощью алмазного наконечника, ее число равно 50.
План исследования по методу Роквелла
Измерение твердости металла более упрощено, нежели для способа Бринелля.
- Оценка размеров и характеристик поверхности детали.
- Проверка исправности аппарата.
- Определение типа наконечника и допустимой нагрузки.
- Установка образца.
- Осуществление первичного усилия на материал, величиной в 10 кгс.
- Осуществление полного соответствующего усилия.
- Чтение полученного числа на шкале циферблата.
Также возможен математический расчет с целью точного определения механического параметра.
При условии использования алмазного конуса с нагрузкой 60 или 150 кгс:
HR=100-((H-h)/0,002;
при совершении испытания с помощью шарика под усилием 100 кгс:
HR=130-((H-h)/0,002,
где h – глубина внедрения индентора при первичном усилии 10 кгс; H – глубина внедрения индентора при полной нагрузке; 0,002 – коэффициент, регламентирующий величину перемещения наконечника при изменении числа твердости на 1 единицу.
Метод Роквелла является простым, но недостаточно точным. В то же время он позволяет измерять показатели механического свойства для твердых металлов и сплавов.
Характеристики методики Виккерса
Определение твердости металлов по данному способу наиболее просто и точно. Работа твердомера основана на вдавливании в образец алмазного пирамидального наконечника.
Основные особенности:
- Индентор: алмазная пирамида с углом при вершине 136°.
- Предельно допустимая нагрузка: для легированного чугуна и стали – 5-100 кгс; для медных сплавов – 2,5-50 кгс; для алюминия и сплавов на его основе – 1-100 кгс.
- Период выдержки статической нагрузки: от 10 до 15 с.
- Испытуемые материалы: сталь и цветные металлы с твердостью более 450-500 НВ, в том числе изделия после химико-термической обработки.
Пример обозначения:
700HV20/15,
где 700HV – число твердости по Виккерсу; 20 – нагрузка, 20 кгс; 15 – период статического усилия, 15 с.
Последовательность исследования Виккерса
Порядок действий предельно упрощен.
- Проверка образца и аппаратуры. Особое внимание уделяется поверхности детали.
- Выбор допустимого усилия.
- Установка испытуемого материала.
- Запуск твердомера в работу.
- Чтение результата на циферблате.
Математический расчет по этому способу выглядит следующим образом:
HV=1,8544*(F/d2),
где F – нагрузка, кгс; d – среднее значение длин диагоналей отпечатка, мм.
Он позволяет измерять высокую твердость металлов, тонких и небольших деталей, при этом предоставляя высокую точность результата.
Способы перехода между шкалами
Определив диаметр отпечатка с помощью специального оборудования, можно с помощью таблиц определить твердость. Таблица твердости металлов – проверенный помощник в вычислении данного механического параметра. Так, если известно значение по Бринеллю, можно легко определить соответствующее число Виккерса или Роквелла.
Пример некоторых значений соответствия:
Диаметр отпечатка, мм | Метод исследования | ||||
Бринелля | Роквелла | Виккерса | |||
A | C | B | |||
3,90 | 241 | 62,8 | 24,0 | 99,8 | 242 |
4,09 | 218 | 60,8 | 20,3 | 96,7 | 218 |
4,20 | 206 | 59,6 | 17,9 | 94,6 | 206 |
4,99 | 143 | 49,8 | – | 77,6 | 143 |
Таблица твердости металлов составлена на основе экспериментальных данных и имеет высокую точность. Также существуют графические зависимости твердости по Бринеллю от содержания углерода в железоуглеродистом сплаве. Так, в соответствии с такими зависимостями, для стали с количеством карбона в составе равному 0,2% она составляет 130 НВ.
Требования к образцу
В соответствии с требованиями ГОСТов, испытуемые детали должны соответствовать следующим характеристикам:
- Заготовка должна быть ровная, твердо лежать на столе твердомера, ее края должны быть гладкими или тщательно обработаны.
- Поверхность должна иметь минимальную шероховатость. Должна быть отшлифована и очищена, в том числе с помощью химических составов. Одновременно, во время процессов механической обработки, важно предупредить образование наклепа и повышения температуры обрабатываемого слоя.
- Деталь должна соответствовать выбранному методу определения твердости по параметрическим свойствам.
Выполнение первичных требований – обязательное условие точности измерений.
Твердость металлов – важное основополагающее механическое свойство, определяющее их некоторые остальные механические и технологические особенности, результаты предыдущих процессов обработки, влияние временных факторов, возможные условия эксплуатации. Выбор методики исследования зависит от ориентировочных характеристик образца, его параметров и химического состава.
fb.ru
Определение твердости | Всё о красках
В Германии твердость по Бриннелю обычно измеряется способом, описанным ниже. Фасонные части испытываются при помощи специального крепежного устройства в соответствии со стандартом DIN 51 200 оборудование для определения твердости материалов, конструкция и применение крепежных устройств испытуемого образца на оборудовании для определения твердости). Полученные значения фиксируются без ссылок на размеры.
Твердость по Бриннелю (EN 10003)
Твердость по Бриннелю HB определяется прессованием стального или карбидного шарика в металлическую поверхность в течение определенного времени, затем диаметр полученной впадины измеряется под микроскопом низкой мощности. Если нагрузка P измеряется в ньютонах, диаметр шарика D и впадины d измеряются в миллиметрах, тогда HB измеряется в MPa (1 MPa = 1 N/мм2). Практически твердость можно определить, сопоставив диаметр впадины со значением в таблицах для данных значений P и D, или данное значение отображается на оборудовании для определения твердости. При испытаниях алюминия обычно используется шарик диаметром 2.5 мм, применяется нагрузка 613 N и время выдержки 10-15 секунд. Если, например, твердость составляет 100, данное значение выражено в 100 HBS 2 5/62 5 для стального шарика и в 100 HBW 2 5/62 5 для карбидного шарика.
Технические условия алюминия и алюминиевых сплавов приводятся в таблице 10.5.. Соотношение A P/D2 10 допустимых уровней твердости измеряется в диапазоне 22 – 315 HB, соответствующий диапазон для соотношения 5 составляет 11 – 158. Стандарт ISO 6506 (Металлические материалы 0- Определение твердости – определение твердости по Бринеллю) определяет метод испытаний, подтверждение и поверку оборудования для испытаний и поверки контрольных блоков.
Определение твердости по Роквеллу (EN 10 004)
Определение твердости по Роквеллу осуществляется путем вдавливания шарика в металлическую поверхность поэтапно, сначала с малой нагрузкой, затем с большей нагрузкой. Глубина впадины измеряется и используется для определения твердости по Роквеллу. В США твердость по Роквеллу регулируется стандартом ASTME18 (Стандартные испытания для определения твердости по Роквеллу и поверхностная твердость по Роквеллу металлических материалов). Испытания на алюминии и алюминиевых сплавах проводятся при помощи шкалы Роквелла ВЕ и Н и шарообразного индентора (буквы указывают на комбинацию нагрузки и индентора). В Германии стандартной является только шкала В (DIN EN 10 109-1). Твердость по Бринеллю все более широко применяется в США и регулируется стандартом ASTM E10 (Стандартный метод испытаний твердости металлических материалов).
Твердость по Викерсу (DIN 50 133 Часть 1 и 2)
Твердость по Викерсу определяется при помощи алмазной пирамиды с квадратным основанием в качестве индентора, с прилежащим углом между противоположными сторонами пирамиды 136°. Индентор вдавливается в испытываемый материал с постоянной нагрузкой P в диапазоне 49 – 980 N (изначально 5-100 kgf) или при небольшой нагрузке в диапазоне 1,96-49 N (изначально 0.2-5 kgf). Твердость по Викерсу VHN определяется делением применимой нагрузки P на площадь индентора при помощи средней длины диагонали индентора L.
Конверсия различных значений твердости (по Бринеллю – Роквеллу – Викерсу)
Для алюминия и алюминиевых сплавов не существует универсального метода сопоставления значения твердости, полученного различными методами или определения соответствующего значения твердости по пределу прочности на разрыв. Конверсионные таблицы, которые приводятся в стандарте DIN 50 150 не применимы для алюминиевых материалов. Значения твердости по Викерсу обычно на 15 % выше соответствующих значений по Роквеллу.
Прочие методы испытаний
.В США помимо метода определения твердости по Викерсу при помощи алмазной пирамиды с квадратным основанием применяются также инденторы в виде алмазной пирамидой с основанием в форме ромба (твердость по Кнупу). Порядок проведения испытаний регулируется стандартом ASTM E384 (Стандартные испытания для определения микротвердости).
vseokraskah.net
Механические свойства металлов. Инструментальные и конструкционные материалы.
Механические свойства металлов. Инструментальные и конструкционные материалы.Материалы
Инструментальные и конструкционные материалы
Механические свойства металлов
Большинство деталей машин, обрабатываемых на металлорежущих станках, изготавливается из металлов и их сплавов. Наибольшее распространение имеют чугуны и стали, в меньшей степени – цветные металлы. Для режущих инструментов широко применяются твердые сплавы и абразивные материалы.
Твердость – способность металла оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела. Наиболее распространены два способа определения твердости: Бринелля и Роквелла.
Твердость по Бринеллю устанавливается вдавливанием в испытуемый металл стального закаленного шарика под определенной нагрузкой. Полученную этим способом твердость обозначают буквами HB и определяют делением нагрузки на площадь сферического отпечатка. Прибор Бринелля применяется для определения твердости сырых или слабо закаленных металлов, так как при больших нагрузках шарик деформируется и показания искажаются.
Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием в подготовленную ровную поверхность алмазного конуса или закаленного шарика. Значение твердости выражается в условных единицах и отсчитывается по черной или красной индикаторным шкалам прибора. Для очень твердых металлов незначительной толщины применяют алмазный конус с нагрузкой 588 Н, а значение твердости определяют по черной шкале и обозначают HRA.
Твердость закаленных сталей определяют, вдавливая алмазный конус при нагрузке 1470 Н, по черной шкале и обозначают HRCэ.
Испытание твердости шариком с нагрузкой 980 Н на приборе Роквелла предусмотрено для мягких незакаленных металлов. В этом случае отсчет показаний ведут по красной шкале, а твердость обозначают HRB.
Прочность – способность металла сопротивляться разрушению под действием внешних сил.
Для определения прочности образец металла установленной формы и размера испытывают на наибольшее разрушающее напряжение при растяжении, которое называют пределом прочности (временное сопротивление) и обозначают Σв (сигма).
Пластичность – способность металла, не разрушаясь, изменять форму под нагрузкой и сохранять ее после прекращения действия нагрузки.
Черные металлы
Железоуглеродистые сплавы с примесями марганца, кремния, серы, фосфора и некоторых других элементов принято называть черными металлами. В зависимости от содержания углерода они делятся на две группы: чугуны и стали.
Чугун – сплав железа с углеродом, содержащий свыше 2,3% углерода (практически от 2,5 до 4,5%). Углерод в нем может находится в химически связанном состоянии в виде карбида железа (цементита) и в свободном состоянии – в виде графита. В соответствии с этим чугуны делятся на белые – передельные и серые – литейные.
В белом чугуне почти весь углерод находится в состоянии карбида железа (Fe3C), обладающего высокой твердостью. Такие чугуны имеют мелкозернистое строение с серебристо-белой поверхностью в изломе, высокую твердость, трудно поддаются обработке резанием, плохо заполняют форму и поэтому используются в основном для выплавки сталей.
В сером чугуне большая часть углерода находится в свободном состоянии в виде мелких пластинок графита. Последние, разделяя структуру чугуна и действуя как надрезы, значительно уменьшают его прочность и увеличивают его хрупкость. Такие чугуны имеют в изломе серый цвет, обладают хорошими литейными свойствами, почти не дают усадку в отливках и сравнительно легко обрабатываются резанием. Однако, имея в своем составе твердые зерна цементита, серые чугуны значительно ускоряют изнашивание инструмента, что не позволяет обрабатывать их с высокими скоростями резания.
Марки серого чугуна обозначаются буквами СЧ и числами, соответствующими его пределу прочности при растяжении в кгс/мм2.
В промышленности также применяются отливки из высокопрочных и ковких чугунов.
В ковком чугуне графит имеет хлопьевидную форму. Этот чугун получают длительным отжигом отливок из белого чугуна. Такие чугуны обладают повышенной прочностью и пластичностью и по своим свойствам занимают промежуточное положение между серым чугуном и сталью.
Высокопрочные и ковкие чугуны маркируются буквами и цифрами: ВЧ – высокопрочный чугун, КЧ – ковкий чугун; первые две цифры – предел прочности при растяжении в кгс/мм2 (1кгс/мм2 = 9,608МПа ? 10МПа).
Сера и фосфор – вредные примеси. Сера придает хрупкость чугуну, делает его густотекучим и пузырчатым. Фосфор увеличивает хрупкость чугуна, но делает его жидкотекучим.
Сталь – это сплав железа с углеродом, содержащий до 1,8% углерода.
Стали относятся к пластичным металлам, которым деформированием можно придать необходимую форму. По химическому составу они делятся на углеродистые и легированные; по назначению – на конструкционные, инструментальные, особого назначения (нержавеющие, жаропрочные и др.).
Углеродистые конструкционные стали подразделяются на обыкновенного качества, качественные и автоматные. Стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и цифрами о 0 до 7. Качественные имеют меньше посторонних примесей. Они маркируются цифрами 08, 10, 15, 20 и так далее до 60, указывающие содержание углерода в сотых долях процента. Выпускаются две группы таких сталей: I – с нормальным и II – с повышенным содержанием марганца. Последние в конце маркировки имеют букву Г – марганец. Качественные стали группы II обладают повышенной прочностью и упругостью.
Легированные конструкционные стали, кроме обычного состава, содержат хром, ванадий, вольфрам, никель, алюминий и др. Эти элементы придают стали определенные свойства: прочность, твердость, прокаливаемость, износостойкость и т.д.
В маркировке приняты следующие буквенные обозначения элементов: Г – марганец, С – кремний, Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Ф – ванадий, К – кобальт, Ю – алюминий, Т – титан, Д – медь.
Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная.
Инструментальные стали делятся на углеродистые, легированные и быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали содержат углерода от 0,65 до 1,35%, обладают высокой прочностью, твердостью в закаленном состоянии 63-65 HRCэ и теплостойкостью до 200-250 градусов С.
Они делятся на качественные и высококачественные. Последние содержат меньше серы, фосфора и остаточных примесей. Марки этих сталей обозначают буквой У – углеродистая, а цифры после нее указывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. У высококачественных сталей в конце маркировки указывается буква А. Углерод существенно влияет на свойства стали. С повышением его содержания твердость, износостойкость и хрупкость стали увеличиваются, но вместе с тем ухудшается его обработка резанием.
Легированную инструментальную сталь получают введением в высокоуглеродистую сталь хрома, вольфрама, ванадия и других элементов, которые повышают ее режущие свойства. Благодаря легирующим элементам эта сталь приобретает повышенную вязкость и износостойкость в закаленном состоянии, меньшую склонность к деформациям и трещинам при закалке, более высокую теплостойкость (до 300-350 градусов С) и твердость в состоянии поставки. Легированные инструментальные стали маркируются аналогично конструкционным с той лишь разницей., что первая цифра в начале марки означает содержание углерода в десятых долях процента.
Быстрорежущие стали представляют собой легированные инструментальные стали с высоким содержанием вольфрама (до 18%). После термообработки (закалки и многократного отпуска) они приобретают высокую красностойкость до 600 градусов С, твердость 63-66 HRCэ и износостойкость.
Быстрорежущие стали маркируются буквами и цифрами. Первая буква Р означает, что сталь быстрорежущая. Цифры после нее указывают среднее содержание вольфрама в процентах. Остальные буквы и цифры означают то же, что и в марках легированных сталей.
Быстрорежущие стали, легированные ванадием и кобальтом, имеют повышенные режущие свойства. Они предусмотрены для труднообрабатываемых сталей и сплавов высокой прочности и вязкости.
Структура быстрорежущей стали (рисунок слева) – мелкие, твердые, однородно распределенные карбиды и мартенсит, легированный для теплостойкости вольфрамом и (или) молибденом
Примерное назначение и свойства быстрорежущих сталей
| Марка стали, прочность, износостойкость, особенности стали | Назначение |
| Р18. Удовлетворительная прочность и повышенная шлифуемость, широкий интервал закалочных температур | Для всех видов инструментов, особенно подвергаемых значительному шлифованию, при обработке конструкционных материалов прочностью до 1000 МПа |
| Р9 Повышенная износостойкость, более узкий интервал оптимальных закалочных температур, повышенная пластичность при горячей пластической деформации. | Для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объема шлифования, применяемых для обработки конструкционных материалов |
| Р6М5 Повышенная прочность, более узкий интервал закалочных температур, повышенная склонность к обезуглероживанию. Шлифуемость удовлетворительная. | Для всех видов инструментов при обработке конструкционных материалов прочностью до 1000 МПа. |
| Р12Ф3 Повышенная износостойкость, удовлетворительная прочность. Шлифуемость пониженная. | Для чистовых инструментов (резцов, зенкеров, разверток, сверл, протяжек и др.) при обработке на средних режимах резания вязких аустенитных сталей, а также материалов, обладающих повышенными режущими свойствами. |
| Р6М5Ф3 Повышенная износостойкость, удовлетворительная прочность. Шлифуемость пониженная. | Для чистовых и получистовых инструментов (фасонных резцов, разверток, фрез, протяжек и др.). Предназначенных для работы на средних скоростях резания, преимущественно обрабатывающих углеродистые и легированные инструментальные стали. |
| Р9К5, Р6М5К5, Р18К5Ф2 Повышенная вторичная твердость, теплостойкость, удовлетворительная прочность и вязкость. Шлифуемость пониженная. | Для изготовления черновых и получистовых инструментов (фрез, долбяков, метчиков, сверл и т.п.), предназначенных для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей на повышенных режимах резания, а также некоторых труднообрабатываемых материалов |
Цветные металлы
Из цветных металлов наибольшее промышленное применение получили медь, алюминий и сплавы на их основе.
Медь – мягкий пластичный металл розовато-красного цвета, обладающий высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозийной стойкостью.
В отожженном состоянии она характеризуется пределом прочности при растяжении Σв= 19,6 – 23,6 МПа. Твердостью по Бринеллю 35 -45 НВ.
Медные сплавы – латуни и бронзы по сравнению с медью более дешевы, имеют лучшие литейные свойства, большую прочность и хорошо обрабатываются резанием. Кроме свойств, присущих меди, они обладают способностью прирабатываться и противостоять изнашиванию. Это важное эксплуатационное качество – антифрикционность – обусловливает широкое применение медных сплавов, особенно бронз, в деталях машин, работающих в условиях повышенного трения (червячные колеса, гайки винтовых передач, вкладыши подшипников скольжения и др.).
Латунь – медноцинковый сплав. Различают простые латуни, состоящие из меди и цинка, и специальные – содержащие дополнительно легирующие элементы, которые улучшают механические свойства латуни.
Маркировка латуней: первая буква Л указывает на название сплава – латунь. Следующая за ней цифра обозначает среднее содержание меди в процентах. Специальные латуни маркируются дополнительно буквами, обозначающими легирующие элементы: А – алюминий, Мц – марганец, К – кремний, С – свинец, О – олово, Н – никель, Ж – железо. Первые две цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание меди в процентах, последующие цифры – содержание других элементов; остальное в сплаве цинк. Буква Л – в конце марки указывает, что латунь литейная. Например, марка ЛАЖ60-1-1 – специальная, алюминиево-железистая латунь содержит 60% меди, 1% – алюминия, 1% – железа, остальное цинк.
Бронза – сплав меди с оловом, марганцем, алюминием, фосфором, никелем и другими элементами.
В зависимости от состава бронзы делятся на оловянистые и специальные (безоловянисые).
Маркировка бронз основана на том же принципе, что и латуней. Впереди стоят буквы Бр – бронза, далее следуют буквенные обозначения элементов, входящих в состав сплава, и за ними – цифры, указывающие среднее содержание этих элементов в процентах.
Алюминий – мягкий пластичный металл серебристо-белого цвета, отличается высокой электропроводностью, коррозийной стойкостью, малой плотностью и хорошо обрабатывается давлением.
В отожженном состоянии алюминий обладает малой прочностью Σв=78,5 – 118 МПа и твердостью 15-25 НВ.
Алюминиевые сплавы, имея положительные качества алюминия, обладают, кроме того, повышенной прочностью и лучшими технологическими свойствами. Благодаря малой плотности их принято называть легкими сплавами.
В зависимости от состава и технологических свойств алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные. Их марки обозначаются буквами и цифрами. Так, например, деформируемые сплавы на основе алюминий – медь – магний (дюралюминий) маркируются буквой Д; алюминий – марганец : АМц, алюминий – магний: АМг; сплавы для поковок и штамповок – АК; литейные сплавы АЛ. Цифры после букв соответствуют порядковому номеру сплава. Лучшими литейными сплавами являются сплавы на основе алюминий – кремний, называемые силуминами.
Твердые сплавы
Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различных форм и размеров, получаемых методом порошковой металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них служат порошки твердых зерен карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных кобальтом.
Промышленностью выпускаются три группы твердых сплавов: вольфрамовые – ВК, титановольфрамовые – ТК и титанотанталовольфрамовые – ТТК.
В обозначении марок сплавов используются буквы: В – карбид вольфрама, К – кобальт, первая буква Т – карбид титана, вторая буква Т – карбид тантала. Цифры после букв указывают примерное содержание компонентов в процентах. Остальное в сплаве (до 100%) – карбид вольфрама. Буквы в конце марки означают: В – крупнозернистую структуру, М – мелкозернистую, ОМ – особомелкозернистую.
Характерными признаками, определяющими режущие свойства твердых сплавов, являются высокая твердость, износостойкость и красностойкость до 1000 градусов С. Вместе с тем эти сплавы обладают меньшей вязкостью и теплопроводностью по сравнению с быстрорежущей сталью, что следует учитывать при их эксплуатации.
При выборе твердых сплавов необходимо руководствоваться следующими рекомендациями.
Вольфрамовые сплавы (ВК) по сравнению с титановольфрамовыми (ТК) обладают при резании меньшей температурой свариваемости со сталью, поэтому их применяют преимущественно для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов.
Сплавы группы ТК предназначены для обработки сталей.
Титанотанталовольфрамовые сплавы (ТТК), обладая повышенной прочностью и вязкостью, применяются для обработки стальных поковок, отливок при неблагоприятных условиях работы.
Для тонкого и чистового точения с малым сечением стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством кобальта и мелкозернистой структурой.
Черновая и чистовая обработки при непрерывном резании выполняются в основном сплавами со средним содержанием кобальта.
При тяжелых условиях резания и черновой обработке с ударной нагрузкой следует применять сплавы с большим содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.
Основные марки вольфрамосодержащих твердых сплавов и области их применения
| Применяемость по системе ISO | Цвет маркировки | Марка сплава | Области применения | |||
| Группа | Подгруппа | Без покрытия | С покрытием | Обрабатываемый материал | Рекомендуемое назначение | |
| Р | 01 | Синий | Т30К4 | – | Сталь и стальное литье | Чистовое точение, развертывание, фрезерование с малым сечением среза |
| 10 | Синий | Т14К6 | – | То же | Получерновое (непрерывное), чистовое (прерывистое) точение или фрезерование | |
| 20 | Синий | Т14К8 | – | То же | Черновое (непрерывное), получерновое (прерывистое) точение или фрезерование, черновое зенкерование | |
| 25 | Синий | МС137 | МС1460 | Сталь и стальное литье, нержавеюща сталь | Черновое (прерывистое) точение и фрезерование, в том числе прерывистых поверхностей, работы по корке | |
| 30 | Синий | Т5К10, МС131 | МС2210 | То же | То же | |
| 40 | Синий | МС146 | – | Сталь и стальное литье | Обработка в тяжелых условиях, в том числе по корке, при неравномерном сечении среза | |
| М | 20 | Желтый | МС221 | МС2210 | Стали аустенитного класса, жаропрочные, титановые стали и сплавы | Черновая и получерновая обработка |
| 30 | Желтый | ВК10-ОМ | – | Высокопрочные чугуны | То же | |
| K | 10 | Красный | ВК6-ОМ, МС313 | МС3210 | Серый чугун, закаленная сталь, отбеленный чугун | Чистовая и получистовая обработка |
| 20 | Красный | МС318, ВК6МС321 | – | Серый чугун, цветные металлы и сплавы | Черновое и получерновое точение, получистовое фрезерование | |
| 30 | Красный | ВК8, ВК8М | – | То же | Черновое точение и фрезерование, сверление, зенкерование, нарезание резьбы | |
Минералокерамические материалы
В целях экономии дорогостоящих и редких материалов, входящих в состав твердых сплавов, создан минералокерамический материал – микролит марки ЦМ332 на основе корунда (оксида алюминия – Al2O3) в виде пластинок белого цвета. Микролит превосходит твердые сплавы по твердости и красностойкости (1300 градусов С), уступая им значительно по вязкости. Поэтому его применяют в основном для получистового и чистового точения при жесткой технологической системе и безударной нагрузке.
Так же разработаны более прочные керамические материалы, в частности марки В3, в виде многогранных неперетачиваемых пластинок черного цвета, содержащих, кроме корунда, карбиды тугоплавких металлов. Как показывает практика, такие пластины успешно конкурируют с твердым сплавом при чистовой обработке сталей и высокопрочных чугунов.
Сверхтвердые инструментальные материалы. Природные (А) и синтетические (АС) алмазы представляют собой кристаллическую модификацию чистого углерода. Они обладают самой большой из всех известных в природе материалов твердостью (по последним данным получены материалы, способные обрабатывать алмаз в твердых сечениях), теплостойкостью до 850 градусов С, низким коэффициентом трения и высокой теплопроводностью. Вместе с тем алмазы характеризуются хрупкостью и интенсивностью изнашивания при резании черных металлов. Последнее свойство объясняется диффузией углерода алмаза в железе при высокой температуре. Вследствие этого область применения алмазных резцов практически ограничивается тонким точением пластмасс и цветных металлов.
Для обработки резанием цветных металлов создан новый синтетический материал – кубический нитрид бора (КНБ). Такие материалы выпускаются с размерами заготовок 4-8 мм под общим названием композиты трех марок: композит 01 (эльбор Р), композит 05 и композит 10 (гексанит Р). Обладая химической инертностью к углероду и железосодержащим материалам, композиты по твердости приближаются к алмазу, но примерно вдвое превосходят его по теплостойкости (1600 градусов С). Поэтому они способны резать не только сырые, но и закаленные до высокой твердости стали.
Основные характеристики и области применения безвольфрамовых твердых сплавов
| Марка | Основа | Плотность, г/см3 | Твердость HRA | Области применения |
| Th30 | TiC | 5,5-6,0 | 90,0 | Чистовая и получистовая обработка низколегитрованных и углеродистых сталей, цветных металлов и сплавов на основе меди, чугунов, никелевых сплавов, полиэтилена; области применения групп P01 – P10 при системе ISO |
| KHT16, ЛЦК29 | TiCN | 5,5-6,0 | 89,0 | Получистовая и получерновая обработка тех же материалов; области применения групп P01 – P10 при системе ISO |
Основные характеристики и области применения пластин из минералокерамики
| Марка | Состав | Плотность, г/см3 | Твердость | Предел прочности при изгибе Σи МПА | Области применения |
| ЦМ-322 | Al2O3 | 3,96 – 3,98 | До 2300 HV | 350-400 | Чистовая и получистовая обработка закаленных (30-50 HRCэ) сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов на основе меди. Работа без удара |
| В3 | Al2O3+TiC | 4,5 – 4,7 | 93 HRA | 650 | То же |
| ВОК60, ВОК71 | Al2O3+TiC | 4,2 – 4,3 | 94 HRA | 650 | Чистовая и получистовая обработка закаленных (45-60 HRCэ) сталей, чугунов с малыми сечениями среза |
| Кортнинг | Al2O3+TiN | 4,2 | 93 HRA | 750 | Получистовая и чистовая обработка чугунов, в том числе в условиях прерывистого резания, обработка жаростойких никелевых сплавов |
Основные характеристики и области применения сверхтвердых синтетических материалов
| Марка | Состав | Твердость | Области применения |
| Эльбор “Р” (композит 01) | BN | До 8000 HV | Чистовая обработка закаленных (40-63 HRCэ), сталей, чугунов |
| Гексанит, композит 10, композит 10Д | BN | 6000 HV | Чистовая обработка закаленных (40-68 HRCэ), сталей, чугунов, твердых сплавов |
| Композит 05 | BN+Al2O3 | 4500 HV | Получистовая обработка чугунов, в том числе отбеленных, и других материалов, дающих стружку надлома |
| Силинит | Si3N4+Al2O3+добавки | До 96 HRA | Получистовая, чистовая обработка нержавеющих сталей, подкаленных сталей, чугунов |
Текст для этой страницы предоставил Дмитрий Лабаза
turner.narod.ru
Твердость металлов. Твердость по Шору. Твердость по Бринеллю. Твердость по Виккерсу. Твердость по Роквеллу.
Твердость – это сопротивление материала проникновению в его поверхность стандартного тела (индентора), не деформирующегося при испытании.
Усталостная прочность. Предел выносливости. Живучесть материалов.
Ударная вязкость. Определение ударной вязкости. Испытания на ударную вязкость.
Механические свойства металлов. Механические свойства сталей. Механические свойства сплавов.
Это неразрушающий метод контроля. Основной метод оценки качества при термической обработке изделия. О твердости судят либо по глубине проникновения индентора (метод Роквелла), либо по величине отпечатка от вдавливания (методы Бринелля, Виккерса, микротвердости). Во всех случаях происходит пластическая деформация материала. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше твердость.
Деформация металла. Физическая природа деформации металлов.
Пластическая деформация металла. Природа пластической деформации. Механизм пластической деформации. Двойникование.
Схемы определения твердости
а – по Бринеллю; б – по Роквеллу; в – по Виккерсу
Твердость по Бринеллю
Испытание проводят на твердомере Бринелля (рисунок 1, позиция а). В качестве индентора используется стальной закаленный (см. Закалка стали) шарик диаметром D 2,5; 5; 10 мм, в зависимости от толщины изделия.
Нагрузка Р, в зависимости от диаметра шарика и измеряемой твердости: для термически обработанной стали и чугуна – P = 30 D2, литой бронзы и латуни – P = 10 D2, алюминия и других очень мягких металлов – P = 2.5 D2.
Продолжительность выдержки τ: для стали и чугуна – 10 с, для латуни и бронзы – 30 с.
Полученный отпечаток измеряется в двух направлениях при помощи лупы Бринелля. Твердость определяется как отношение приложенной нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка F:
Стандартными условиями являются D = 10 мм; Р = 3000 кгс; τ = 10 с. В этом случае твердость по Бринеллю обозначается НВ 250, в других случаях указываются условия: НВ D / P / τ, НВ 5/ 250 /30 – 80.
Разрушение металлов. Хрупкое разрушение. Вязкое разрушение.
Твердость по Роквеллу
Метод основан на вдавливании в поверхность наконечника под определенной нагрузкой (рисунок 1, позиция б).
Индентор для мягких материалов (до НВ 230) – стальной шарик диаметром 1/16” (Ø1,6 мм), для более твердых материалов – конус алмазный.
Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка Pо (10 ктс) для плотного соприкосновения наконечника с образцом. Затем прикладывается основная нагрузка Р1, втечение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р. После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой Pо.
Шкалы для измерения твердости по Роквеллу:
Диаграмма состояния. Диаграмма состояния сплава.
Кристаллизация сплавов. Кристаллизация металлов и сплавов.
Твердость по Виккерсу
Твердость определяется по величине отпечатка (рисунок 1, позиция в). В качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида с углом при вершине 136o.
Твердость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки P к площади поверхности отпечатка F:
Нагрузка Р составляет 5…100 кгс. Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе.
Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонкие изделия, поверхностные слои. Высокая точность и чувствительность метода.
Способ микротвердости – для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра).
Аналогичен способу Виккерса. Индентор – пирамида меньших размеров, нагрузки при вдавливании Р составляют 5…500 гс.
Дефекты кристаллического строения. Точечные дефекты.
Дефекты кристаллического строения. Линейные дефекты. Теория дислокаций. Плотность дислокаций.
Твердость по Шору
Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал. В результате проведения динамических испытаний на ударный изгиб специальных образцов с надрезом оценивается вязкость материалов и устанавливается их склонность к переходу из вязкого состояния в хрупкое (см. Разрушение металлов. Хрупкое разрушение. Вязкое разрушение.).
Вязкость – способность материала поглощать механическую энергию внешних сил за счет пластической деформации. Является энергетической характеристикой материала, выражается в единицах работы. Вязкость металлов и сплавов определяется их химическим составом, термической обработкой и другими внутренними факторами. Также вязкость зависит от условий, в которых работает металл (температуры, скорости нагружения, наличия концентраторов напряжения).
www.mtomd.info
Измерение твердости по Роквеллу HRC: методика, единицы измерения
Металлы обладают достаточно большим количеством физико-механических свойств, которые следует учитывать при их использовании для изготовления различных изделий. Твердость – способность одного материала препятствовать проникновению в него другого, более твердого. Для измерения этого показателя были разработаны самые различные методики тестирования. Часто проводится измерение твердости по Роквеллу (HRC). Этот метод имеет довольно большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.
Измерение твердости по РоквеллуМетодика измерения
Метод определения твердости металла по Роквеллу применяется в случае, когда нужно протестировать заготовку небольшой толщины. Кроме этого, подобным образом проверяется твердость поверхностного слоя изделия, к примеру, прошедшего закалку или процесс цементирования.
Проводится определение твердости металлов методом Роквелла следующим образом:
- Метод основан на вдавливании более твердого объекта в испытуемый. Для этого используется специальный алмазный наконечник, который имеет форму правильной пирамиды.
- Нагрузка прикладывается к наконечнику на протяжении определенного времени. При этом время выдержки и величина нагрузки могут существенно различаться. Согласно установленным стандартам в ГОСТ 9013-59, нагрузка может быть от 1 до 100 кгс. При этом уточняются конкретные значения из этого промежутка.
- Полученные отпечатки алмазного конуса измеряются. Наиболее важными показателями в этом случае можно назвать размер диагоналей оставшегося отпечатка.
Принцип измерения твердости по Роквеллу
Полученные данные сверяются с табличными значениями, в которых учитывается величина приложенной силы и время выдержки. Рассматриваемая методика позволяет получить показатель твердости в своих условных единицах.
Процесс измерения можно разделить на несколько этапов:
- Определяется тип шкалы.
- Устанавливается подходящий индикатор. Важно выбрать индикатор, который будет соответствовать типу установленной шкалы.
- Проводится два пробных теста, которые необходимы для корректирования работы применяемого оборудования.
- Прикладывается предварительная нагрузка, равная 10 кгс.
- Прикладывается основная нагрузка и выдерживается определенный период, который позволяет получить максимальное значение.
- Убирается нагрузка и считывается полученный результат.
Скачать ГОСТ 9013-59
Современное оборудование позволяет существенно упростить процесс и повысить точность получаемых результатов в ходе проводимых измерений.
Шкалы твердости
Мера твердости по Роквеллу обозначается HRC. За время проведения тестирования различных металлов было разработано 11 шкал, которые отличаются по соотношению геометрических размеров наконечника и прилагаемой нагрузки. Стоит учитывать, что сегодня в качестве вдавливаемого тела сегодня используются не только алмазные наконечники. Распространение получили:
- сферы, изготавливаемые из закаленной стали;
- шарики из сплава карбида и вольфрама.
Обозначение проводится с использованием заглавных букв латинского алфавита.
Шкалы для определения твердости по Роквеллу
Прочему так важно учитывать тип применяемой шкалы? Причин довольно много:
- От нее зависит вид вдавливаемого индикатора. При этом есть определенная связь между геометрической формой и размерами индикатора и получаемыми данными.
- У каждого типа вдавливаемого объекта есть свое ограничение по показателю максимальной нагрузки.
Получаемые результаты важны при изготовлении подшипников и прочих ответственных элементов, используемых при создании автомобилей или авиатехники. Размерность твердости, определяемой по Роквеллу, учитывается и при выборе изделий из закаленной стали.
Оборудование для проведения измерения
На момент разработки рассматриваемой методики измерения твердости специального оборудования не было. После того, как в машиностроительной и других областях промышленности установили важность этой физико-механической характеристики, было разработано специальное оборудование, которое основано также на вдавливании шарика или конуса в тестируемый объект. Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать величину прилагаемой силы и времени выдержки. Твердомером измеряется твердость, как правило, небольших объектов, являющимися образцами получаемой заготовки. Это связано с весьма компактными размерами большинства моделей рассматриваемых устройств.
Твердомер Роквелла
К особенностям применяемого оборудования можно отнести нижеприведенные моменты:
- Испытуемый образец, как правило, располагается на столике.
- Алмазный наконечник опускается с помощью грузового рычага.
- Важным моментом является то, что наконечник опускается плавно. Это достигается при применении рукоятки с масленым амортизатором.
- Время выдержки применимой нагрузки зависит от размеров испытуемого образца. Как правило, показатель составляет 3-6 секунд. Сила воздействия определяется также величиной заготовки.
- Важные параметры вводятся при помощи специального пульта программирования. За счет того, что контроль прилагаемой силы и время выдержки проводит оборудование, точность получаемых результатов довольно высока.
Рассматриваемое оборудование производится достаточно большим количеством различных компаний. При этом стоимость предложения может колебаться в достаточно большом диапазоне.
Преимущества и недостатки метода
Каждый метод вычисления твердости поверхности обладает своими определенными достоинствами и недостатками. Принято считать, что испытание на твердость по Роквеллу и Бринеллю являются основными, так как позволяют получить наиболее точный результат.
К достоинствам метода измерения твердости по Роквеллу HRC можно отнести нижеприведенные моменты:
- Технология определяет возможность тестирования поверхностей с повышенной твердостью.
- При тестировании поверхность повреждается несущественно, что позволяет исследовать уже готовые изделия.
- Существенно упрощается процесс расчетов показателя твердости, так как нет необходимости в замере диаметра получаемого отпечатка после снятия прилагаемой нагрузки.
- На проведение измерений по Роквеллу уходит всего несколько секунд.
Однако есть и несколько существенных недостатков, которые также нужно учитывать:
- В сравнении с методом по Бринеллю, получаемый результат не так точен.
- Для повышения точности проводимых измерений следует тщательно подготовить поверхность.
Несмотря на то, что получаемые результаты могут иметь достаточно высокую погрешность, этот метод получил широкое распространение в машиностроительной и других отраслях промышленности, так как на тестирование уходит мало времени.
Показатель твердости зависит от достаточно большого количества моментов, к примеру, химического состава. Кроме этого, металлы могут улучшаться закалкой и другими видами термической обработки. Сегодня можно встретить довольно много методической литературы с таблицами, в которых указывается твердость для распространенных материалов. Принимаются эти значения зачастую при выполнении расчетов или проектировании.
Твердость некоторых материалов, получаемая при проведении тестов по Роквеллу, сравнивается с соответствующим показателем алмаза. Этот материал считается одним из самых твердых. Поэтому твердость алмаза по Роквеллу составляет 100 HRC. Аналогичные показатели стекла и вольфрама будут существенно ниже.
На точность проводимых измерений может оказывать влияние:
- Толщина испытуемого образца. Согласно принятым нормам при проникновении алмазного наконечника на 0,2 мм толщина испытуемого образца должна быть не меньше 2 см. В противном случае, полученные данные будут считаться искаженными.
- Если один образец применяется для проведения нескольких тестов, то расстояние между отпечатками должно быть не менее трех их диаметров. Соблюдение этого правила также позволяет получить более точные результаты.
- Результаты на циферблате могут отличаться в зависимости от положения исследователя. Повторные тестирования должны проводиться с одной точки обзора, иначе полученные результаты могут отличаться.
В заключение отметим, что сегодня подобные исследования проводятся все реже. Это связано с тем, что при изготовлении заготовок достигают высокой точности химического состава и физико-механических свойств. Поэтому каждой марке металла соответствует определенный показатель твердости по Роквеллу. Измерения зачастую проводятся после выполнения химико-термической обработки, когда от соблюдения применяемой технологии зависит конечный результат.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Таблица перевода твердости
Благодаря данной таблице Вы с легкостью сможете перевести значения из величин например hb в другие, к примеру hrc. Твердостью называют свойство материала сопротивляться проникновению в него другого тела.
| d10, мм | По БРИНЕЛЛЮ HB | По РОКВЕЛЛУ HRC | По ВИККЕРСУ HV | По ШОРУ HSD |
| 2,3 | 712 | 66,4 | 1016 | 98,3 |
| 2,4 | 653 | 62,9 | 866 | 92,9 |
| 2,5 | 601 | 59,3 | 750 | 86,5 |
| 2,6 | 555 | 55,8 | 658 | 80,0 |
| 2,7 | 514 | 52,5 | 586 | 73,7 |
| 2,8 | 477 | 49,4 | 528 | 68,1 |
| 2,9 | 444 | 46,5 | 481 | 63,2 |
| 3,0 | 415 | 43,8 | 441 | 58,9 |
| 3,1 | 388 | 41,4 | 408 | 55,1 |
| 3,2 | 363 | 39,1 | 378 | 51,7 |
| 3,3 | 341 | 36,9 | 352 | 48,6 |
| 3,4 | 321 | 34,7 | 328 | 45,8 |
| 3,5 | 302 | 32,5 | 307 | 43,2 |
| 3,6 | 285 | 30,3 | 288 | 40,7 |
| 3,7 | 269 | 28,1 | 271 | 38,4 |
| 3,8 | 255 | 26,0 | 256 | 36,2 |
| 3,9 | 241 | 24,0 | 242 | 34,2 |
| 4,0 | 229 | 22,0 | 229 | 32,5 |
| 4,1 | 217 | 20,1 | 217 | 30,9 |
| 4,2 | 206 | 17,9 | 206 | 29,4 |
| 4,3 | 197 | – | 196 | 28,1 |
| 4,4 | 187 | – | 186 | 26,9 |
| 4,5 | 179 | – | 177 | 25,7 |
| 4,6 | 170 | – | 169 | 24,5 |
| 4,7 | 163 | – | 162 | 23,2 |
| 4,8 | 156 | – | 155 | 22,0 |
| 4,9 | 149 | – | 149 | 21,0 |
| 5,0 | 143 | – | 143 | 20,6 |
Способы определения твердости:
Способ БРИНЕЛЛЯ – испытание твердости с помощью стального шарика, методом вдавливания в испытываемую поверхность. Стальные шарики бывают диаметрами 2,5; 5 или 10 мм. Числом твердости по Бринеллю (HB) называют отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.
Способ Роквелла – испытание твердости с помощью алмазного конуса с углом 120* или стального закаленного шарика, методом вдавливания в испытываемую поверхность.
Способ Виккерса – испытание твердости с помощью алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды с углом между гранями 136*, методом вдавливания в испытываемую поверхность.Число твердости по Виккерсу это отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.
Способ Шора – определение твердости по высоте отскакивания бойка падающего на поверхность испытываемого тела с определенной высоты.
Благодарим за проявленный интересен к материалу.
Понравилась статья? Оцените, мы старались 🙂
Да0 Нет0
Возможно Вам будет интересно:
Посмотреть все статьи
vektormex.ru
Для чего нужны таблицы твердости?
Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву
(для увеличения масштаба — нажмите на таблицу, изображение откроется в отдельном окне)
Скачать таблицу в pdf: Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву.
Перевод чисел твердости и временного сопротивления разрыву σв пригодится специалистам, связанным с термообработкой сталей, цветных металлов и сплавов. Также они могут быть полезны при проведении исследований околошовной сварочной зоны – вы можете проследить, как меняется твердость по мере удаления от шва, на основании чего можно сделать вывод о механических свойствах шва, так как значения твердости можно перевести в σв. В табл. №1 значение σв заканчивается на 690 Н\мм2 (70 кгс\мм2), что соответствует 21 НRC – редкий сварочный шов имеет такую твердость, разве что после закалки в некоторых случаях она может быть более 21 НRC при условии, что металл имеет достаточное количество углерода, легирующих элементов и структура металла после термообработки – мартенсит. После сварки шов и околошовная зона находится в отпущенном состоянии, если основной металл был предварительно закален. В таком случае его можно исследовать по шкале HRA (cм. табл. №2) или по методу Бринелля.
Таблица №2 Для перевода чисел твердости при твердостях <=242HB (24HRC)
(для увеличения масштаба — нажмите на таблицу, изображение откроется в отдельном окне)
Скачать таблицу в pdf: Таблица №2 Для перевода чисел твердости при твердостях <=242HB (24HRC).
Зачем нужны таблицы твердости?
Однако вернемся к поставленному вопросу: зачем нужны таблицы твердости?
Если отвечать кратко, они незаменимы, если используются различные методы измерения твердости. Понять о чем идет речь можно на конкретных примерах.
Пример: как измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г
Вам нужно измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г, но она очень тонкая, менее 0.5 мм толщиной и ее нельзя проверять на обычном аппарате Роквелла при нагрузке 150 кгс или 60 кгс, так как она продавится. Тем не менее, конечные значения нужно получить в HRC. Выйти из положения можно, если использовать аппарат Супер-Роквелл, например, на нагрузке 15 кгс (HR15N), в таком случае вы получите корректные значения твердости, которые сможете перевести в требуемые единицы с помощью таблицы.
Пример: как определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2
Или следующий пример. Нужно определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2, после дисперсионного старения она должна быть не менее 320 HV (по Виккерсу). Вы также можете «уколоть» ее на аппарате Супер-Роквелл, а потом полученные значения, например, в HR15N перевести в HV.
Метод Виккерса
Метод Виккерса отличается малыми нагрузками и в отличие от других методов, где иногда достаточно грубой зачистки на шлифовальной шкурке или шлифовально-обдирочном станке, требует идеальной подготовки исследуемой поверхности (до зеркального состояния). Твердость определяется по диагонали отпечатка (пирамида), которая также переводится в HV по табл. №1. Виккерс незаменим при исследовании результатов химико-термической обработки. Например, твердость азотированного слоя, если он имеет малую глубину, можно определить только по Виккерсу, Супер-Роквелл в такой ситуации покажет неправильные результаты.
Метод Бринелля
При определении твердости цветных металлов используют метод Бринелля, который заключается во вдавливании металлического шарика в поверхность детали, последующем измерении диаметра отпечатка и перевода значений в HB (см. табл №2). Для проведения описанной манипуляции нужен специальный аппарат, однако за неимением оного можно использовать все тот же старый добрый Роквелл (индентор «Шарик», нагрузка 100кгс). Таким образом можно контролировать мягкие металлы: алюминий, медь, латунь, бронзу.
Современные твердомеры имеют продвинутый интерфейс и могут подключаться к компьютеру, переводить значения твердости из одного метода в другой автоматически. Такое оборудование удобное в использовании и не требует высокой квалификации оператора, только вот стоимость его не всегда доступна. К ультразвуковым твердомерам тоже есть претензии по поводу точности измерений. Приходишь к выводу, что лучше проверенное годами старое, чем сомнительное новое по заоблачным ценам. Если вам нужно точно контролировать твердость после термообработки приобретите в термичку Роквелл советского образца, они сделаны очень качественно и их ресурс практически неограничен. Такой Роквелл обеспечит точность и широту измерений. Более дешевый вариант (но безотказный), определение твердости с помощью набора тарированных напильников, хотя это уже совсем другая история.
svarka-master.ru