Главная

Измерение твердости материалов

Широко распространены следующие методы измерения твердости материалов:

1. Метод измерения твердости по Бринеллю (НВ). Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012 - 59 (ИСО 6506 - 81, ИСО 410 -82). Этот метод применяется в основном для определения твердости стальных поковок и отливок. Метод основан на измерении отпечатка стального или из твердого сплава шарика, вдавливаемого с определенным усилием в измеряемую деталь. Обычно диаметр шарика 10 мм, усилие – 3000 кгс с выдержкой 10 с.

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ или HBW:

НВ - при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц);

HBW- при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).

Символу НВ (HBW) предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15с.

Примеры обозначений:

250 НВ 5/750 - твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром при силе 750 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с;

575 HBW2,5/187,5/30 - твердость по Бринеллю 575. определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром при силе 187.5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30с.

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром при силе 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW.

Пример обозначения: 185 НВ, 600 HBW.

2. Метод измерения твердости по Роквеллу. Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013 – 59*. Этот метод широко применяется в США. Сущность метода заключается во внедрении образца (или изделия) алмазного конусного (шкалы А, С, D) или стального сферического наконечника (шкалы В, Е, F, G, Н, К) под действием последовательно прилагаемых предварительной и основной сил и в определении глубины внедрения наконечника после снятия основной силы.

Для измерений различных металлов имеется несколько шкал. Наиболее распространены шкалы «J3» и «С»;

- Шкала «В» используется для измерения твердости менее твердых металлов (алюминий, латунь, мягкая сталь). В качестве интендера используется закаленный стальной шарик, нагрузка 100 кгс.

- Шкала «С» используется для измерения твердости более твердых сталей. Для получения отпечатков используются интендеры в виде алмазного конуса, нагрузка 150 кгс.

Твердость по Роквеллу обозначают символом HRС указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр.

Пример обозначения: 61,5 HRC - твердость по Роквеллу 61,5 единиц по шкале С.

С целью обеспечения единства измерений введен государственный специальный эталон для воспроизведения шкал твердости Роквелла и Супер-Роквелла и передачи их при помощи образцовых средств измерений (рабочих эталонов) рабочим средствам измерений, применяемым в стране (ГОСТ 8.064 - 94).

Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном, приведены в таблице 25.

25. Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном по ГОСТ 8.064 – 94

Шкалы		Диапазоны измерений
Роквелла	А	70 - 93 HRA
	В	25 - 100 HRB
	С	20 - 67 HRC
Супер-Роквелла	N 15	70 - 94 HRN 15
	N 30	40 - 86 HRN 30
	N 45	20 - 78 HRN 45
	Т 15	62 - 93 HRT 15
	Т 30	15 - 82 HRT 30
	Т 45	10 - 72 HRT 45

3. Метод измерения твердости по Виккерсу (HV). Этот метод широко используется для измерения твердости мелких металлических деталей, тонкостенных секций и оболочковых деталей. Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при нагрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999 - 75*.

Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды с квадратным основанием и углом 135° между боковыми
гранями в образец (изделие) под действием силы, приложенной в течение определенного времени, и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятия нагрузки.

Твердость по Виккерсу при условиях испытания - силовое воздействие 294,2 Н (30 кгс) и время выдержки под нагрузкой 10...15с, обозначают цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HV.

Пример обозначения: 500 HV- твердость по Виккерсу, полученная при силе 30 кгс и времени выдержки 10...15с.

При других условиях испытания после букв HV указывают нагрузку и время выдержки.

Пример обозначения: 220 HV10/40 - твердость по Виккерсу, полученная при силе 98,07 Н (10 кгс) и времени выдержки 40 с.

Общего точного перевода чисел твердости, измеренных алмазной пирамидой (по Виккерсу), на числа твердости по другим шкалам или на прочность при растяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для перевода.

26. Сравнение чисел твердости металлов и сплавов по различным шкалам

Виккерс HV	Бринелль НВ	Роквелл HRB	σв, МПа	Виккерс HV	Бринелль НВ	Роквелл HRC	σв, МПа
100	100	52,4	333	245	245	21,2	815
105	105	57,5	350	250	250	22,1	835
110	110	60,9	362	255	255	23,0	855
115	115	64,1	382	260	260	23,9	865
120	120	67,0	402	265	265	24,8	880
125	125	69,8	410	270	270	25,6	900
130	130	72,4	430	275	275	26.4	910
135	135	74,7	450	280	280	27,2	930
140	140	76,6	470	285	285	28,0	950
145	145	78,3	480	290	290	28,8	970
150	150	79,9	500	295	295	29,5	980
155	155	81,4	520	300	300	30,2	1000
160	160	82,8	530	310	310	31,6	1030
165	165	84,2	550	320	319	33,0	1060
170	110	85,6	565	330	328	34,2	1090
175	175	87.0	580	340	336	35,3	1120
180	180	88,3	600	350	344	36.3	1150
185	185	89,5	620	360	352	37,2	1180
190	190	90,6	640	370	360	38,1	1200
195	195	91,7	650	380	368	38,9	1230
200	200	92.8	665	390	376	39,7	1260
205	205	93,8	685	400	384	40.5	1290
210	210	94.8	695	410	392	41,3	1305
215	215	95.7	715	420	400	42,1	1335
220	220	96,6	735	430	408	42,9	1365
225	225	97,5	745	440	416	43,7	1385
230	230	98.4	765	450	425	44,5	1410
235	2 35	99,2	785	460	434	45.3	1440
240	240	100,0	795	470	443	46,1	1480

Продолжение табл. 26

Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC
490	47,5	600	54,2	720	60,2	840	65,1
500	48,2	620	55,4	740	61,1	860	65,8
520	49,6	640	56,5	760	62,0	880	66,4
540	50,8	660	57,5	780	62,8	900	67,0
560	52	680	58,4	800	63,6	1114	69
580	53,1	700	59,3	820	64,3	1220	72

Примечание. Погрешность перевода чисел твердости по Виккерсу в единицы Бринелля ± 20 НВ; в единицы Роквелла - до ± 3 HRC (HRB); значения σ_в до ± 10%.

В табл. 26 приводятся приближенные соотношения между числами твердости, определенные различными методами. С достаточной степенью точности для конструкционных углеродистых и легированных сталей перлитного класса, для которых 150 НВ, можно принять σ_0,2 = 0,367 НВ, для стали (НВ < 150) σ_0,2 ≈ 0,2 НВ. Для конструкционных сталей низколегированных и углеродистых (НВ ≥ 150) σ_в ≈ 0,345 НВ. Для более точного пересчета НВ на HRC рекомендуется пользоваться ГОСТ 22761-77.

4. Дюрометр. Дюрометр – это международный стандарт для измерения твердости резины, пластмасс и большинства неметаллических материалов. Для измерения твердости имеется несколько шкал твердости по Шору (Shore scale). Микропористые резины обычно измеряются по шкале «ОО» (Shore OO); твердые резины измеряются по шкале «Л» (Shore А). Для материалов высокой твердости имеется шкала «D» (Shore D). Например: твердость жевательной резинки – 22 по шкале Shore OO; твердость теннисного мячика – 35 по шкале Shore OO; твердость резинки для стирания карандашных линий – 40 по шкале Shore OO; твердость резинового обода колеса магазинной тележки – 55 по шкале Shore D; твердость защитного шлема строительных рабочих – 75 по шкале Shore D. В ряде случаев твердость изделия может измеряться по нескольким шкалам. Например, типичный резиновый каблук мужских туфель имеет твердость – 95 по шкале Shore OO; 70 Shore A; 22 Shore D.

Шкалы измерения твердости по Шору

5. Метод измерения твердости по Моосу. Этот метод используется для измерения твердости минералов, стекла и керамики. Шкала твердости (Mohs's scale) разбита на 10 ступеней, соответствующих твердости определенного минерала. Минимальная твердость – это твердость талька, максимальная твердость – твердость алмаза.

---

email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

Теоретическая механика Сопротивление материалов

Прикладная механика Строительная механика Теория машин и механизмов

00:00:00