Шкалы твердости металлов: 5. Меры твёрдости металлов — советы и помощь в выборе.

Содержание

В чем измеряется твердость металлов – определение, шкала, как определить единицы измерения в нв, от чего зависит значение

06Дек

Содержание статьи

  1. Понятие
  2. В каких единицах измеряется твердость металла
  3. Насколько твердыми бывают основные металлы
  4. Методы измерения
  5. Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности
  6. Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности
  7. Характеристики методики Виккерса
  8. Способы перехода между шкалами
  9. Требования к образцу

Все материалы, используемые во время машиностроения и изготовления прочих деталей, имеют определенные характеристики. Перед тем как взять в работу конкретный металлический сплав, специалист проверяет все параметры, так как от них зависит и металлообработка, и эксплуатация дальнейшего изделия. В статье расскажем про значение твердости поверхности металла: что это такое, что называется твердой сталью, а также в чем измеряется показатель, и как происходит замер.


Понятие

Данным термином в материаловедении называют механическое свойство, которое определяет устойчивость к разрушению под воздействием других, более плотных веществ. Иначе можно сказать так: это сопротивляемость деформациям от давления. При этом учитываются и пластичные, и упругие изменения.

От характеристики зависит множество процессов и условий:

  • Износостойкость – это есть то, насколько долго может быть использован элемент. В том числе срок износа, поскольку для каждой детали, например автомобильной, наступает время, когда по естественным причинам ее нужно менять. Но чем тверже элемент, тем дольше он будет служить в определенных условиях.
  • Возможность различных видов металлообработки – одни технологии применяются только к мягким сплавам, а другие могут быть использованы и для прочных.
  • Сопротивление давлению и другим усилиям характерно для вала или подшипника, на которые действуют силы центробежная и трения.
  • Способность использовать материал в качестве инструмента для более податливой поверхности. Инструментальная сталь является настолько крепкой, что применяется для изготовления фрез для фрезерных станков, сверл и прочих изделий.

Это далеко не полный перечень того, на что влияет твердость металла после того, как мы дали ему определение. Не каждое используемое вещество берется с одинаковыми характеристиками. Что делается прежде всего для увеличения данного параметра? Сперва берем сырье, очищаем от примесей, а затем подвергаем химической и температурной обработке. А именно: в состав добавляем различные легирующие компоненты, повышающие это качество, например:

  • Хром. Увеличивается прочность и устойчивость к коррозии, незначительно уменьшается пластичность и подверженность магнитным силам. Если более 13% хрома, то сплав называют нержавеющим.
  • Вольфрам. Очень сильно повышается содержание твердых соединений – карбидов. Дополнительное свойство – снижение хрупкости после отпуска.
  • Ванадий. Тоже возрастает сопротивление деформациям.
  • Марганец. Чтобы увидеть эффект, вещества должно быть не менее 1%. Резко взлетает стойкость к ударным нагрузкам.

От чего зависит твердость металлов по этому классу:

  • От наличия легирующих добавок, перечисленных выше.
  • От естественных свойств сырья.
  • От термообработки. С этой целью помогает закалка – материал нагревают сверх определенной критической точки, кристаллическая решетка меняется, и после охлаждения закаленная сталь становится очень надежной.
  • От цементации – способом диффузии образец насыщается углеродом. Такому методу подвергаются только низкоуглеродистые или легированные части.
  • От старения – оно может быть естественным или искусственным. В первом случае со временем протекают процессы, которые не затрагивают микроструктуру, но важны на общем уровне. Во втором применяется термообработка с целью химического и термального увеличения срока эксплуатации – состаривание.
  • От наклепывания на поверхность. Это пластическое изменение структуры вещества, приводящее к повышению прочности.
  • От обработки лазером. Лазерная установка наплавляет прочный слой.

Кроме того, некоторые этапы металлообработки (прокатка, ковка и закалка) с изменением формы заготовки также приводят к улучшению качества.

В каких единицах измеряется твердость металла

Особенность данной характеристики в том, что в зависимости от метода, которым проводили замер, меняется и классическое обозначение. Так как параметр нельзя причислить к основным физическим шкалам, таким как расстояние, скорость, масса, сила, то и единого стандарта нет в так называемой системе СИ.

Если исследователь применяет один из наиболее стандартных способов, предложенный Бриннелем, о котором мы подробнее расскажем ниже, то результат будет записан в кгс/мм2, то есть в килограмм-силах, деленных на квадратный миллиметр. По шкале измерения твердости металлов можно сказать о классических примерах и их показателях в соотношении друг с другом:

  • железные сплавы – в среднем 30 кгс/мм2;
  • медные и никелевые составы – 10 кгс/мм2;
  • алюминий, магний и их производные – 5 кгс/мм2.

Так делаем вывод, что железо в 6 раз тверже, чем мягкое алюминиевое соединение.


Второй популярный метод изобрел Роквелл. Согласно ему, одно условное значение (у.е.) равно перемещению конуса на 2 мкм. Если маркируется по данному варианту, то сперва проставляется индексация, затем одна из трех букв – А, В, С и цифровое значение. Если вы видите на заготовке твердость материала НВ, то это единицы измерения по Роквеллу. Также индексом могут быть отмечены детали под маркировкой HR, а после 1 из трех букв:

  • A – свидетельствует о том, что испытания проводились с помощью конуса из алмаза с углом вершины в 120 градусов под прилагаемой нагрузкой в 50 – 60 кг.
  • В – говорит о шарике в одну шестнадцатую дюйма, который направляют к поверхности под весом в 90 – 100 кг.
  • С – используется аналогичный конус, как при маркировке А, но увеличенное воздействие в 140 – 150 кг.

Дальше идет цифра, которая уже указывает на то, какая вмятина образовалась.

И еще один вариант того, в чем измеряется твердость стали, – цифры плюс буквы HV. Такое измерение предлагает Виккерс. В то время как по методике Шора можно увидеть такие записи – 90 HSD.

Насколько твердыми бывают основные металлы

Большинство материалов уже обладают определенными характеристиками, их давно измерили и записали в таблицы, при этом в сводках обозначены как исходные значения необработанного железа, так и после различных типов термо- и холодной металлообработки. Но при добавлении нестандартных и новых добавок, проведенных процедур необходимо заново измерять данный показатель. Но если вы сталкиваетесь со стандартными сплавами, то следует посмотреть в подготовленные списки.

Цветмет

Они более мягкие, чем черные, потому что в них нет твердых включений, а также их не подвергают закалке и прочим методам термообработки.

Титан составляет исключение. Приведем технологию, используемую Бриннелем:

МатериалОсобенностиВ нв
МедьИмеет высокую пластичность и низкую прочность. если добавляются специальные примеси, получаются новые марки, тогда показатель может увеличиваться.35
ЛатуньЭто двойной или многокомпонентный состав, который включает медь. но она более надежная, дополнительно включены цинк или олово.42 – 60
АлюминийМожет быть мягким или твердым, с увеличенной или уменьшенной пластичностью.15 – 20
ДюралюминийСовременный, легкий, активно применяется в авиастроении. есть добавки – медь, магний, марганец.70
ТитанОчень крепкий цветмет.160

Черные металлы

Это железо и стали, ферросплавы и чугуны. Иногда к этой категории относят ванадий, марганец. Общая характеристика:

  • Способ получения – обработка железной руды.
  • Увеличенная прочность.
  • Невосприимчивость к механическим воздействиям.
  • Высокая износостойкость.
  • Хорошая свариваемость.
  • Невысокая стоимость.

Поэтому железо активно применяют. Нецелесообразно приводить полный список всех марок, поэтому только основные:

  • Чугун – 220 НВ.
  • Инструментальные стальные сплавы – до 700 НВ, из нее делаются режущие инструменты.
  • Нержавейка – до 250 НВ.

Методы измерения

Как мы упомянули, есть несколько эффективных технологий, по которым определяют данный показатель. Одни являются более точными, другие – наиболее просты в реализации. Объединяет их то, что в поверхность вдавливается другой предмет по структуре более стойкий. Итогом измерений становится то, как плоскость противостоит воздействию.

Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности

В качестве индентора, то есть самого элемента, который вдавливается в заготовку, используется идеальный шарик диаметром от 1 до 10 миллиметров. Он изготавливается из легированных соединений или из сплава карбида и вольфрама. Регламентируется производство таких шаров ГОСТом 3722 81.2

Алгоритм применения метода Бринелля

  • Проверяется сам аппарат и тело для внедрения – шар.
  • Определяется максимальное усилие.
  • Твердомер запускается.
  • Измеряется глубина вдавливания.
  • Производятся математические вычисления.

Применяемая формула НВ=P/F, где:

  • P – нагрузка;
  • F – площадь отпечатка.

Следует отметить, что это самый распространенный способ.

Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности

Если предыдущая технология называется классической, то данную можно именовать современной, поскольку она более автоматизированная. Точность намного выше и сфер применения тоже, поскольку можно работать даже с очень прочными материалами.

Характеристики метода:

  • Изначальное давление в 10 кгс.
  • Напряжение выдерживают от 10 секунд до 1 минуты.
  • Результат не рассчитывается математически, он высвечивается на цифровом табло.
  • Используются разные наконечники, в зависимости от этого ставится маркировка, которая начинается с букв А, В, С. Мы уже подробнее указывали расшифровку индексов, просто напомним, что в качестве индентора может выступать стальной шарик или алмазный конус.

Есть также менее известные и используемые шкалы Е, Н, К с шаром меньшего диаметра. На процедуру накладываются ограничения:

  • Делать пробы на одной заготовке можно только на расстоянии по 3-4 у.е., равных размеру проверяющего объекта, друг от друга.
  • Толщина не может быть меньше, чем умноженная на 10 глубина проникновения наконечника в сталь.

План исследования по методу Роквелла

Алгоритм проведения аналогичный и даже более упрощенный:

  • Необходимо оценить деталь и проверить работоспособность станка.
  • Вычислить максимальную нагрузку.
  • Установить образец и применить первичное напряжение.
  • Выдержать определенный промежуток времени.
  • Зафиксировать результат, указанный на табло.

Посмотрим, как выглядит твердомер, а также как им пользоваться:

Характеристики методики Виккерса

Еще один очень простой способ, который отличается скоростью и точностью, но дороговизной оборудования. Перечислим особенности:

  • Используется алмазная пирамидка с более тупым углом – 136 градусов в вершине.
  • Не допускается деформация более 100 кгс.
  • Выдерживают время очень короткое – от 10 до 15 секунд.
  • Измерять можно параметры любого материала, в том числе особенно прочного, а также сталей, которые прошли термическую обработку.

Последовательность исследования

Упрощенный алгоритм:

  • Проверьте поверхностный слой детали, а также все оборудование.
  • Рассчитайте допустимое усилие.
  • Установите образец, закрепите его.
  • Запустите аппарат и спустя 10-15 секунд проанализируйте итог.

Способы перехода между шкалами

Тот факт, что в лабораториях используются разные методы, а также то, что нет одного стандарта, то приходится конвертировать один показатель в другую систему счисления. Следует отметить, что во всех странах преимущественно выбирают одну технологию. Но из-за активного товарооборота изготовители встречаются с непривычными маркировками. Итак, дадим таблицу с аналогичными результатами по отличающимся данным:

Диаметр от вдавливания – в ммПо БринеллюПо Роквеллу, категория АВСПо Виккерсу
3,924162,899,824242
4,0821760,796,620,2217
4,220659,694,617,9206
514449,977,7144

Можно отметить, что списки не обладают особо высокой точностью, поскольку в зависимости от измерений могли быть использованы разнообразные сплавы. Сводки будут верны только в том случае, если при всех пяти способах был апробирован одинаковый материал.

Требования к образцу

В начале каждого объяснения, как проходит алгоритм исследования, мы давали первую рекомендацию – проверить аппаратуру и заготовку. Если с первым все понятно, то есть работоспособность станка определить возможно, то со вторым необходимо объяснить.

Особенности экспериментальных частей:

  • Ровная поверхность определенной шероховатости без дефектов, микротрещин и любых повреждений. Следует предварительно прогнать верхний слой с помощью фрезерного станка или посредством шлифовальной обработки.
  • Максимальная шлифовка и даже полировка. Чем выше шероховатость, тем больше будет неточностей результата, что очень негативно скажется на измерениях в целом.
  • Также стоит предупредить наклеп. Это утолщение, упрочнение, которое образуется при заданной температуре (она ниже, чем точка рекристаллизации) и посредством пластических деформаций.
  • Все параметры должны соответствовать нормам и прописанным ГОСТам.

Все перечисленные требования обязательны при проведении. Однако на настоящий момент часто это оказывается излишним, поскольку существуют сводные таблицы.

Сделаем вывод. В статье мы рассказали про обозначение единиц измерения твердости металла, а также дали описание термину и перечислили все основные применяемые технологии. Это важная характеристика для стали, поэтому данная процедура имеет ценность для науки материаловедения и для заводов-производителей. При выборе металлообработки необходимо заранее определять все химические и механические свойства.

Посмотрим подробный видеоролик:

После того, как ознакомитесь со статьей, можете прочитать про наши товары. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.

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
5,014377,4
5,213172,4

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

Способы измерения твёрдости металла, резины, бетона

Первоисточник статьи — https://vostok-7.ru/articles/tverdost/

Единого общепринятого определения термина «ТВЁРДОСТЬ» не существует поскольку методы определения этой метрологической величины настолько разнообразны, что нет возможности их объединить в одной фразе или описании. При этом даже для одного типа материала (напр. металлов) методов определения твердости существует более 5… Также именно по этой причине приборы для измерения твёрдости именуются не только твердомерами, но и другими названиями, указывающими на метод или материал измерения: дюрометр (для резин), склерометр (для минералов) и т.д.

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по измерению твердости различных деталей. Лаборатория укомплектована твердомерами различных типов и имеет аттестованных специалистов II уровня. По результатам измерений выдается заключение лаборатории неразрушающего контроля или заключение метрологической службы по выбору заказчика. Мы работаем с юридическими и физическими лицами. Проведение работ возможно как лабораторно, так и с выездом.

Твёрдость минералов

Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим минералом для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается — и тогда его твёрдость по Моосу ниже.

Типы исследуемых материалов:

  • минералы (природные и искусственные), в т.ч. измеряется твёрдость камней горных пород
  • бетон и другие строительные материалы: твёрдость искусственных камней, плитки, стекла и др.

Молотки Шмидта (склерометры-молотки) – метод определения твёрдости и прочности на сжатие без разрушения строительный материалов: бетона, кирпичей, строительного раствора и пр. Оценка материалов происходит по предварительно установленной градуировочной зависимости между прочностью эталонных образцов и значением отскока бойка молотка Шмидта от поверхности материала.

Типы исследуемых материалов:

  • бетон
  • кирпич
  • строительный раствор
  • природные камни и горные породы

Твёрдость металлов

Твёрдость металлов – наиболее глубоко изученное и стандартизированное международной практикой измерение твёрдости. Наиболее распространены следующие методы:

Измерение твёрдости металлов по Бринеллю (твердомеры)

Один из старейших методов, твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Обозначается HB, где H — Hardness (твёрдость, англ.), B — Brinell (Бринелль, англ.)

Измерение твёрдости металлов по Роквеллу (твердомеры)

Это самый распространённый из методов начала XX века, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Обозначается HR, где H — Hardness (твёрдость, англ.), R — Rockwell (Роквелл, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д.

Измерение твёрдости металлов по Виккерсу (твердомеры и микротвердомеры)

Самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.).

Измерение твёрдости металлов по Шору (твердомеры и склероскопы)

Данный метод крайне редко используется, твёрдость определяется по высоте отскока бойка от поверхности. Обозначается HS, где H — Hardness (твёрдость, англ.), S — Shore (Шор, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HSD

Измерение твёрдости металлов по Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д.

Твёрдость резины

Определить твердость резины сегодня можно несколькими методами:

Измерение твёрдости резины по Шору (твердомеры и дюрометры)

Самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость резины определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. Твёрдость резины обозначается в международной практике как H, где H — Hardness (твёрдость, англ.), а 2-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HA, HB, HC, HD и т.д., в практике России пишется как «твёрдость по Шору тип А» или «твёрдость по Шору тип D».

Измерение твёрдости по Аскеру (твердомеры и дюрометры)

Это национальный японский метод, сходный с методом измерения твёрдости резины по Шору, но отличающийся от него типом инденторов, пружин и пр. Твёрдость резины обозначается в международной практике как Asker (Аскер, англ.), а далее идёт обозначение типа шкалы, напр. Asker С, Asker D и т.д. В России не применяется.

Измерение твёрдости по Роквеллу (твердомеры)

В этом случае используется стандартный твердомер Роквелла для измерения твёрдости металлов, но вместо индентора-конуса используются инденторы со стальными шариками. Твёрдость резины обозначается HR, где H — Hardness (твёрдость, англ.), R — Rockwell (Роквелл, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HRP, HRL, HRM или HRE.

 

Твердость HRC. Число твердости инструментов и крепежа.

Выбирая инструмент для работы, мы сталкиваемся с такой его характеристикой как твердость, которая характеризует его качество. Чем выше этот показатель, тем выше его способность сопротивляться пластической деформации и износу при воздействии на обрабатываемый материал. Именно этот показатель определяет, согнется ли зуб пилы при распиловке заготовок, или какую проволоку смогут перекусить кусачки.

Метод Роквелла

Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.

Метод Роквелла — определение твердости металла

Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59. Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика. Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов.  Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.

Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.

Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».

Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.

Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.

(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.

Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:

 A  70-93 HR
 B  25-100 HR
 C  20-67 HR


Слесарный инструмент

Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:

 Ножовочные полотна, напильники  58 – 64 HRC
 Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки  54 – 60 HRC
 Молотки (боек, носок)  50 – 57 HRC


Монтажный инструмент

Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:

 Гаечные ключи с размером зева до 36 мм  45,5 – 51,5 HRC
 Гаечные ключи с размером зева от 36 мм  40,5 – 46,5 HRC
 Отвертки крестовые, шлицевые  47 – 52 HRC
 Плоскогубцы, пассатижи, утконосы  44 – 50 HRC
 Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу  56 – 61 HRC


Металлорежущий инструмент

В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.

 Метчики, плашки  61 – 64 HRC
 Зенкеры, зенковки, цековки  61 – 65 HRC
 Сверла по металлу  63 – 69 HRC
 Сверла с покрытием нитрид-титана  до 80 HRC
 Фрезы из HSS  62 – 66 HRC


Примечание:
Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.

Крепежные изделия

Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:

   Болты и винты  Гайки  Шайбы
Классы прочности

8.8

 10.9  12.9

8

10

12

 Ст.  Зак.ст.
 d<16 мм  d>16 мм  d<16 мм  d>16 мм
 Твердость по Роквеллу, HRC  min  23  23  32  39  11  19  26  29.2  20.3  28.5
 max  34  34  39  44  30  36  36  36  23.1  40.8


Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна. 

Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:

 Стопорные кольца до Ø 38 мм  47 – 52 HRC
 Стопорные кольца Ø 38 -200 мм  44 – 49 HRC
 Стопорные кольца от Ø 200 мм  41 – 46 HRC
 Стопорные зубчатые шайбы  43.5 – 47.5 HRB
 Шайбы пружинные стальные (гровер)  41.5 – 51 HRC
 Шайбы пружинные бронзовые (гровер)  90 HRB
 Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н  75 – 105 HRB
 Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н  33 – 53 HRC


Относительное измерение твердости при помощи напильников

Стоимость стационарных и портативных твердомеров довольно высока, поэтому их приобретение оправдано только необходимостью частой эксплуатации. Многие мастеровые по мере надобности практикуют измерять твердость металлов и сплавов относительно, при помощи подручных средств.

Измерение твердости при помощи напильников

Опиливание образца напильником – один из самых доступных, однако далеко не самый объективный способ проверки твердости стальных деталей, инструмента, оснастки. Напильник должен иметь не затупленную двойную насечку средней величины №3 или №4. Сопротивление опиливанию и сопровождающий его скрежет позволяет даже при небольшом навыке отличить незакаленную сталь от умеренно (40 HRC) или твердо закаленной (55 HRC).

Для тестирования с большей точностью существуют наборы тарированных напильников, именуемые также царапающий твердомер. Они применяются для испытания зубьев пил, фрез, шестерен. Каждый такой напильник является носителем определенного значения по шкале Роквелла. Твердость измеряется коротким царапанием металлической поверхности поочередно напильниками из набора. Затем выбираются два близко стоящие – более твердый, который оставил царапину и менее твердый, который не смог поцарапать поверхность. Твердость тестируемого металла будет находиться между значениями твердости этих двух напильников.

Переводная таблица твердости

Для сопоставления чисел твердости Роквелла, Бринелля, Виккерса, а также для перевода показателей одного метода в другой существует справочная таблица:

 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRB
 100  100  52.4
 105  105  57.5
 110  110  60.9
 115  115  64.1
 120  120  67.0
 125  125  69.8
 130  130  72.4
 135  135  74.7
 140  140  76.6
 145  145  78.3
 150  150  79.9
 155  155  81.4
 160  160  82.8
 165  165  84.2
 170  170  85.6
 175  175  87.0
 180  180  88.3
 185  185  89.5
 190  190  90.6
 195  195  91.7
 200  200  92.8
 205  205  93.8
 210  210  94.8
 215  215  95.7
 220  220  96.6
 225  225  97.5
 230  230  98.4
 235  235  99.2
 240  240  100

 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRC
 245  245  21.2
 250  250  22.1
 255  255  23.0
 260  260  23.9
 265  265  24.8
 270  270  25.6
 275  275  26.4
 280  280  27.2
 285  285  28.0
 290  290  28.8
 295  295  29.5
 300  300  30.2
 310  310  31.6
 320  319  33.0
 330  328  34.2
 340  336  35.3
 350  344  36.3
 360  352  37.2
 370  360  38.1
 380  368  38.9
 390  376  39.7
 400  384  40.5
 410  392  41.3
 420  400  42.1
 430  408  42.9
 440  416  43.7
 450  425  44.5
 460  434  45.3
 470  443  46.1
 490  -  47.5
 500  -  48.2
 520  -  49.6
 540  -  50.8
 560  -  52.0
 580  -  53.1
 600  -  54.2
 620  -  55.4
 640  -  56.5
 660  -  57.5
 680  -  58.4
 700  -  59.3
 720  -  60.2
 740  -  61.1
 760  -  62.0
 780  -  62.8
 800  -  63.6
 820  -  64.3
 840  -  65.1
 860  -  65.8
 880  -  66.4
 900  -  67.0
 1114  -  69.0
 1120  -  72.0


Примечание:
В таблице приведены приближенные соотношения чисел, полученные разными методами. Погрешность перевода значений HV в HB составляет ±20 единиц, а перевода  HV в HR (шкала C и B) до ±3 единиц.

При выборе инструмента желательно предпочесть модели известных производителей. Это дает уверенность в том, что приобретаемый продукт изготовлен с соблюдением технологий, а его твердость отвечает заявленным значениям.

Соотношение твердости по Роквеллу и Бринеллю различных изделий.

Статьи о продукции     Обновлено: 19.11.2020 10:40:56

Дмитрий

Спасибо за статью, как раз то, что искал) Хотел удостовериться, что взял нормальные отвертки, а не фуфлыжные)

02.04.2020 17:33:07

Источник: http://krepcom.ru:443/blog/products-articles/tverdost-glavnyy-pokazatel-kachestva-instrumenta/

Наши контакты:
E-mail: [email protected]
Телефон: 8 (800) 333-21-68

Таблица твердости металлов по моосу

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.

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:

0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .

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*√(D 2 -d 2 ),

  • 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 — 30D 2 ;
    медь и ее сплавы — 10D 2 ;
    баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .

Условное изображение принципа испытания

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.

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

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
5,014377,4
5,213172,4

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.

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
6584,52,3468894096
6483,52,3767091294
63832,3965986793
6282,52,4264384692
61822,4562781891
6081,52,47616
59812,560175686
5880,52,5458270483
57802,56573693
56792,655565379,5
55792,61551644
5478,52,6553461876,5
53782,68522594
5277,52,71510578
51762,754955671
50762,76492549
49762,81474528
48752,8546150965,5
47742,944448463,5
4673,52,93435469
45732,9542946161,5
4473341544259,5
42723,06398419
40713,1437839554
38693,2435436650
36683,34333342
34673,4431331944
32673,52298302
30663,628528840,5
28653,726927138,5
26643,825525636,5
24631003,924124234,5
226298422922932,5
2061974,121721731
1860954,220720629,5
59934,26200199
584,3419319227,5
57914,418718627
56894,4818017925

Отверстия под резьбу

Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

Размеры гаек под ключ

Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

G и M коды

Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы резьб

Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

Масштабы чертежей

Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

Отверстия под резьбу

Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

Станки с ЧПУ

Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

Форматы чертежей

Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

CAD/CAM/CAE системы

Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

Чтение чертежей

Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.

Минералогической шкалой твёрдости, шкалой твёрдости Мооса называют как набор стандартных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания эталоном испытываемого объекта, так и собственно десятибалльную шкалу относительной твёрдости минералов. За эталоны минералогической шкалы твёрдости Мооса приняты следующие 10 минералов, которые располагаются в шкале в порядке возрастающей твёрдости: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз (полевой шпат), кварц, топаз, корунд, алмаз.

Шкала твёрдости Мооса предложена в качестве относительной шкалы твёрдости в 1811 года немецким учёным Фридрихом Моосом (Ф. Моос, F. Mohs). Несмотря на то, что разработка принадлежит началу XIX века, эта условная шкала твёрдости широко применяется и по сей день. Сегодня имеется возможность приобрести набор стандартных минералов как для учебного процесса, так и для ювелирной промышленности.

Шкала твёрдости Мооса используется для быстрой сравнительной диагностики минералов. При этом, если эталон шкалы твёрдости, имеющий твёрдость 5, царапает исследуемый образец, а последний оставляет след на поверхности эталона с твёрдостью 4, то промежуточная твёрдость минерала равна 4,5 (4½) шкалы Мооса. В то же время надо иметь в виду, что шкала твёрдости Мооса не является линейной шкалой. Номер по шкале твердости указывает только на порядок в распределении по твердости, но не имеет какого-либо количественного значения. Из шкалы твёрдости ни в коем случае не следует вывод, что, к примеру, алмаз (10) вдвое тверже апатита (5). Абсолютные значения твёрдости (называемые иногда истинно относительными) представляют собой совершенно другую картину. Помимо этого, необходимо учитывать, что твёрдость некоторых минералов в различных направлениях может очень сильно отличаться благодаря кристаллической структуре. Твёрдость металла имеет более устойчивые абсолютные значения, но на практике мы редко имеет дело с чистым металлом, а твёрдость сплава вообще зависит от всех его составляющих.

Шкалу твёрдости Мооса в технической литературе изображают, как правило, в виде сравнительной таблицы. Для наглядности иногда её сопровождают фотографиями минералов – эталонов шкалы твёрдости.

Шкала твёрдости Мооса удобна ещё и тем [3], что практически можно примененять такие «подручные средства», как ноготь (твёрдость по Моосу 2½), цент или любая другая монета США (твёрдость чуть меньше 3), нож (твёрдость по Моосу 5½), стекло (5½), высококачественный стальной напильник (твёрдость 6½), наждачная бумага, в которой применяется синтетический корунд (имеет твёрдость по Моосу 9), тонкая наждачная бумага для дерева «garnet paper» (твёрдость 7½).

Автор обзора: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Лит.:

  1. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1
  2. Большая Советская Энциклопедия – М., 1969-1978.
  3. The Mohs Mineral Hardness Scale. By Andrew Alden // About.com: Geology. [Электронный ресурс], 2010 – Режим доступа: http://geology.about.com/od/scales/a/mohsscale.htm , свободный. – Загл. с экрана.
  4. Mohs Hardness Scale // ScienceViews.com – an image filled educational website featuring animals, herbs, petroglyphs, pictographs, rock art, reptiles, bugs, birds, mammals, nature, parks, and outdoor online science for your enjoyment, research and learning. [Электронный ресурс], 2003-2008 – Режим доступа: http://scienceviews.com/ , свободный. – Загл. с экрана.

Конкурс «Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства». Узнать, участвовать >>>

Механические методы определения твердости. | Блог ТС «Профиль»

Твердость материала – это способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого материала. Она определяется величиной нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Твердость делится на относительную и абсолютную. Относительная твердость – это твердость одного материала по отношению к другому. Абсолютная твердость определяется с помощью методов вдавливания.

Твёрдость зависит от множества факторов. Среди них: межатомные расстояния вещества, валентность, природа химической связи, хрупкости и ковкости материала, гибкости, упругости, вязкости и других качеств.

Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации углерода — лонсдейлит, который твёрже алмаза в полтора раза и фуллерит с превышением твёрдости алмаза в два раза. Однако среди распространённых веществ по-прежнему самым твёрдым является алмаз.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Для разных материалов они будут разными. Для измерения твердости металлов применяются методы:

Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка. 

Существуют два вида методов расчета твердости:

По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка:

,

где:

  •  — приложенная нагрузка, H;
  •  — диаметр шарика, мм;
  •  — диаметр отпечатка, мм.

По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части индентора:

,

где  — глубина внедрения индентора, мм.

Единицами измерения являются кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль. Это одни из самых старых методов, применявшиеся еще в XIX веке.


Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, обозначается HR, где H – hardness, а R — Rockwell. Твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. 3-й буквой в обозначении идёт наименование типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д. Для ножей твердость определяется по шкале HRC, которая фактически заканчивается на 70 единицах, так как большая твердость ножа не позволяет им полноценно пользоваться из-за снижения ударной вязкости, повышения хрупкости и т.д. Эта система была самой распространенной в XX веке.

 

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

 1)    Алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 62 HRC). Метод позволяет  определять твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм; 

  2)    Алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала;

  3)    Стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

 

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки к поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика. Твердость измеряется не менее 3 раз на одном образце, затем выводится среднее значение. Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка.

Метод Виккерса — самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.). При испытании твердости по методу Виккерса, в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом. После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой  для сталей 10 – 15 с, а для цветных металлов – 30 с. Преимущества метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.


Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. В данном методе измерения используется прибор — дюрометр. Обычно метод Шора используется для определения твердости низкомодульных материалов (полимеров). Метод Шора, предполагает 12 шкал измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается буквой используемой шкалы, записываемой после числа с указанием метода. В качестве примера, можно привести резину в покрышке колеса легкового автомобиля, которая имеет твердость примерно 70A, а школьный ластик — примерно 50A.


Твёрдость по Шору (Метод отскока) — метод определения твёрдости очень твёрдых материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Твердость по этому методу Шора оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка. Обозначается HSx, где H — Hardness, S — Shore и x — латинская буква, обозначающая тип использованной при измерении шкалы.


Метод  Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д. При использовании данного метода падающий нормально к поверхности исследуемого материала боек сталкивается с поверхностью и отскакивает. Скорость бойка измеряют до и после отскакивания. Предполагается, что боек не подвергается необратимой деформации.


Метод Аскер  — твёрдость определяется по глубине введения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких резин. По принципу измерения соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности щупа. Аскер использует полусферу диаметром 2.54 мм.

Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно и в образец, и в эталон.

Твёрдость минералов.

Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим, для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается — и тогда его твёрдость по Моосу ниже. Шкала Мооса — опредедяет, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, и какой материал из десяти стандартных минералов царапается тестируемым материалом.

 

 

Выбор мер твердости

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



Шкала твёрдости:

Диапазон твёрдости меры:

Нагрузка:

 


Добавлено в заказ:


Перейти к оформлению заказа


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

Обзор шкал твердости: Роквелл, Бринелль

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

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

Шкала Роквелла.

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

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

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

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

Полезно иметь в виду

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

Шкала Бринелля.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Полезная информация:

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

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

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

Твердость металла | Занер — Инновации и сотрудничество для достижения невероятного

Способы повышения твердости металла

Существует несколько способов упрочнения архитектурного металла на фрезерном стане или в процессе изготовления. Каждый из механизмов упрочнения вносит неоднородности кристаллической решетки в кристаллическую структуру металла, что затрудняет смещение структуры металла. В результате получается более твердая и менее пластичная металлическая поверхность.

Деформационное упрочнение относится к деформации или холодному упрочнению металлической поверхности.По мере того как металл подвергается повторному изгибу или деформации, пластичность металла снижается, он становится деформированным и менее пластичным. Обычно относится к деформационному упрочнению металла, когда он обрабатывается при комнатной температуре. Некоторые металлические сплавы, такие как никель-титан, не подвергаются деформационному упрочнению, но фактически обладают характеристикой снятия деформации, поскольку они возвращаются к исходной форме.

Упрочнение твердым раствором относится к металлу в процессе легирования, в котором легирующая составляющая вводится в твердый материал.Один или несколько элементарных компонентов могут переходить в нагретый, но твердый раствор. Затем металл быстро закаливают, чтобы захватить элемент в твердом растворе.

Старение — это процесс, который происходит быстро в первые несколько дней после литья, а затем намного медленнее в течение следующих нескольких недель. Этот процесс часто называют «естественным старением». Другой искусственный вариант этого процесса может быть использован путем кратковременного нагрева металла при высокой температуре.В результате он стабилизирует свойства, еще больше упрочняя сплав. Этот процесс известен как «искусственное старение» или дисперсионное твердение.

Анодирование , процесс, характерный для алюминия, имеет эффект упрочнения. Последний шаг в создании анодированного алюминия — это упрочнение и герметизация поверхности с помощью деионизированной кипящей воды или герметиков из металлических солей. Герметизация требуется для закрытия пор оксидной пленки и обеспечения однородности за исключением легирующих компонентов.

Цементная закалка означает процесс термической обработки поверхности, используемый для получения твердой, износостойкой поверхности металла. Методы цементации включают науглероживание, цианирование, азотирование, закалку пламенем и электроиндукционную закалку.

Закалка — это процесс термообработки холоднокатаных и холоднодеформированных металлов. Когда зернистая структура металла подвергается холодной штамповке, зерна растягиваются и изменяются. Поверхность становится тверже, сопротивляясь деформации от контакта.При отпуске холодно обработанный металл нагревается до температур, при которых зерна начинают растворяться друг в друге. Доступны серии стандартных темпераментов. Эти свойства и их доступность в конкретном сплаве различаются в зависимости от природы зерен по мере их рекристаллизации. Обозначение отпуска фактически определяется размером зерна, а не пределом текучести металла.

Обратная струйная очистка металлической поверхности — это способ сплющивания металла, который также имеет тенденцию к значительному увеличению твердости поверхности.Рекомендуется произвести обратную струйную очистку материала после операций формования, поскольку после струйной обработки поверхности материал станет труднее обрабатывать и формировать.

Сравнительная шкала твердости для стали, таблица

Инженерные материалы

Сравнение шкал твердости: В следующей таблице сравниваются различные шкалы твердости. Весы. Предполагается, что испытуемый металл однороден. на глубину, в несколько раз превышающую глубину вдавливания.В той мере, в какой металл тестируемый не является однородным, ошибки вносятся из-за разных нагрузок и разных формы пенетраторов соответствуют сопротивлению металла различной твердости в зависимости от глубина вдавливания. Другой источник ошибок возникает при сравнении твердости различных материалов, измеренной по разным шкалам твердости. Эта ошибка возникает из-за того, что при любом испытании на твердость металл, подвергнутый тяжелой холодной деформации, фактически поддерживает пенетратор. и разные металлы, разные сплавы и разные анализы одного и того же типа сплава обладают разными характеристиками холодной обработки.

Сравнительная шкала твердости для стали, таблица

Rockwell
C-Scal
eHardness
Номер

Бриллиант
Пирамида
Твердость
Число
по Виккерсу

Число твердости по Бринеллю
Шарик 10 мм, нагрузка 3000 кгс

Число поверхностной твердости по Роквеллу
Алмазный индентор поверхностного слоя

Склероскоп по Шору

Число твердости

Масштаб А
60 кгс
Нагрузка
Алмазный индентор

Шкала D
100 кгс
Нагрузка
Алмазный индентор

Связанный:

Чтобы узнать больше о том, как вы можете помочь Engineers Edge оставаться бесплатным ресурсом и не видеть рекламу или это сообщение, посетите раздел «Членство».

Твердость металла: определенное руководство (с таблицей твердости)

Твердость означает способность материала сопротивляться локальной деформации, особенно пластической деформации, вмятинам или царапинам.

Это показатель твердости материала.

Типы твердости

Согласно различным методам испытаний, существует три типа твердости.

① Устойчивость к царапинам

В основном используется для сравнения твердости различных минералов.Метод состоит в том, чтобы выбрать палку с твердым концом и мягким концом, провести по стержню исследуемый материал и определить мягкость и твердость исследуемого материала в соответствии с расположением царапины. Говоря качественно, царапины от твердых предметов длинные, а царапины от мягких предметов короткие.

② Твердость вдавливания

В основном используется для металлических материалов, метод заключается в вдавливании указанного индентора в тестируемый материал с определенной нагрузкой и сравнении мягкости и твердости тестируемого материала с локальной пластической деформацией поверхности материала.Из-за различных инденторов, нагрузок и продолжительности нагружения существует различная твердость при вдавливании, в основном твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу, твердость по Виккерсу и микротвердость.

③ Твердость отскока

В основном используется для металлических материалов. Метод заключается в том, чтобы специальный небольшой молоток свободно падал с определенной высоты, чтобы ударить по образцу испытуемого материала, а твердость материала определяется количеством энергии деформации (измеряемой высотой отскока молота), накопленной в нем. (а затем отпустить) образец во время удара.

Обычный HV = HB = Сравнительная таблица твердости HRC

Таблица сравнения твердости обычных черных металлов

(приблизительное преобразование интенсивности)

Классификация твердости

Предел прочности

Н / мм2

Роквелл

Виккерс Бринелл
HRC HRA HV

HB

17 211 211 710
17.5 214 214 715
18 216 216 725
18,5 218 218 730
19 221 220 735
19,5 223 222 745
20 226 225 750
20.5 229 227 760
21 231 229 765
21,5 234 232 775
22 237 234 785
22,5 240 237 790
23 243 240 800
23.5 246 242 810
24 249 245 820
24,5 252 248 830
25 255 251 835
25,5 258 254 850
26 261 257 860
26.5 264 260 870
27 268 263 880
27,5 271 266 890
28 274 269 900
28,5 278 273 910
29 281 276 920
29.5 285 280 935
30 289 283 950
30,5 292 287 960
31 296 291 970
31,5 300 294 980
32 304 298 995
32.5 308 302 1010
33 312 306 1020
33,5 316 310 1035
34 320 314 1050
34,5 324 318 1065
35 329 323 1080
35.5 333 327 1095
36 338 332 1110
36,5 342 336 1125
37 347 341 1140
37,5 352 345 1160
38 357 350 1175
38.5 362 355 1190
39 70 367 360 1210
39,5 70,3 372 365 1225
40 70,8 382 375 1260
40,5 70,5 377 370 1245
41 71.1 388 380 1280
41,5 71,3 393 385 1300
42 71,6 399 391 1320
42,5 71,8 405 396 1340
43 72,1 411 401 1360
43.5 72,4 417 407 1385
44 72,6 423 413 1405
44,5 72,9 429 418 1430
45 73,2 436 424 1450
45,5 73,4 443 430 1475
46 73.7 449 436 1500
46,5 73,9 456 442 1525
47 74,2 463 449 1550
47,5 74,5 470 455 1575
48 74,7 478 461 1605
48.5 75 485 468 1630
49 75,3 493 474 1660
49,5 75,5 501 481 1690
50 75,8 509 488 1720
50,5 76,1 517 494 1750
51 76.3 525 501 1780
51,5 76,6 534 1815
52 76,9 543 1850
52,5 77,1 551 1885
53 77,4 561 1920
53.5 77,7 570 1955
54 77,9 579 1995
54,5 78,2 589 2035
55 78,5 599 2075
55,5 78,7 609 2115
56 79 620 2160
56.5 79,3 631 2205
57 79,5 642 2250
57,5 ​​ 79,8 653 2295
58 80,1 664 2345
58,5 80,3 676 2395
59 80.6 688 2450
59,5 80,9 700 2500
60 81,2 713 2555
60,5 81,4 726
61 81,7 739
61,5 82 752
62 82.2 766
62,5 82,5 780
63 82,8 795
63,5 83,1 810
64 83,3 825
64,5 83.6 840
65 83,9 856
65,5 84,1 872
66 84,4 889
66,5 84,7 906
67 85 923
67.5 85,2 941
68 85,5 959
68,5 85,8 978
69 86,1 997
69,5 86,3 1017
70 86.6 1037

> Загрузить таблицу твердости металла

Примерные советы по преобразованию HRC / HB
  • Когда твердость выше 20HRC, 1HRC≈10HB,
  • Когда твердость ниже 20HRC, 1HRC≈11,5HB.

Примечания: Для обработки резанием 1HRC≈10HB можно в основном преобразовать (твердость материала заготовки имеет диапазон колебаний)

Наиболее распространенные твердости металлических материалов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу — это твердость при вдавливании.Значение твердости указывает на способность поверхности материала противостоять пластической деформации, вызванной вторжением другого объекта. При измерении твердости методом обратного прыжка значение твердости представляет собой величину функции упругой деформации металла.

4 Обычно применяемая твердость

Твердость по Бринеллю

Шарик из закаленной стали или твердого сплава диаметром D используется в качестве индентора, и соответствующая испытательная сила F прижимается к поверхности испытательного образца.По истечении предписанного времени выдержки испытательное усилие снимают, чтобы получить вмятину диаметром d. Разделите испытательную силу на площадь поверхности вдавливания. Полученное значение является значением твердости по Бринеллю, а символ выражается как HBS или HBW .

Разница между HBS и HBW — это индентор. HBS указывает, что индентор представляет собой шарик из закаленной стали, который используется для определения материалов со значением твердости по Бринеллю ниже 450, таких как низкоуглеродистая сталь, серый чугун и цветные металлы.

HBW указывает на то, что индентор представляет собой твердый сплав, который используется для измерения материалов со значением твердости по Бринеллю ниже 650.

Тот же самый тестовый блок, когда другие экспериментальные условия точно такие же, результаты двух тестов разные, значение HBW часто больше, чем значение HBS, и нет количественного закона, которому нужно следовать.

После 2003 года Китай принял аналогичные международные стандарты, отказавшись от стальных шариковых инденторов и использовав шаровые головки из твердых сплавов.

Таким образом, HBS было прекращено, и все символы твердости по Бринеллю были представлены HBW.

Часто твердость по Бринеллю выражается только через HB, что означает HBW. Тем не менее, HBS все еще упоминается в литературе.

Метод измерения твердости по Бринеллю подходит для чугуна, цветных сплавов, различных отожженных, а также закаленных и отпущенных сталей. Он не подходит для измерения слишком твердых, слишком маленьких, слишком тонких образцов или деталей и не допускает больших вмятин на поверхности.

Твердость по Роквеллу

Алмазный конус с углом при вершине конуса 120 ° или Ø1,588 мм и шариком из закаленной стали Ø3,176 мм используется в качестве индентора и используется вместе с нагрузкой. При начальной нагрузке 10 кгс и общей нагрузке (то есть начальная нагрузка плюс основная нагрузка) 60, 100 или 150 кгс силы нажмите на образец. После общей нагрузки твердость выражается разницей между глубиной вдавливания при снятии основной нагрузки при сохранении основной нагрузки и глубиной вдавливания при начальной нагрузке.

В испытании на твердость по Роквеллу используются три испытательных усилия и три индентора, которые имеют в общей сложности девять комбинаций, соответствующих девяти шкалам твердости по Роквеллу. Применение этих 9 линеек охватывает практически все обычно используемые металлические материалы.

Обычно используются три: HRA, HRB и HRC , из которых HRC является наиболее широко используемым.

Таблица часто используемых спецификаций испытаний на твердость по Роквеллу

Обозначение твердости Тип индентора Общая испытательная сила, Ф / Н (кгс) Диапазон твердости Приложения
HRA Алмазный конус 120 ° 588.4 (60) 20 ~ 88 Твердосплав, карбид, мелкозернистая сталь и т. Д.
HRB Ø1,588 мм Шар из закаленной стали 980,7 (100) 20 ~ 100 Отожженная или нормализованная сталь, алюминиевый сплав, медный сплав, чугун
HRC Алмазный конус 120 ° 1471 (150) 20 ~ 70 Закаленная сталь, закаленная и отпущенная сталь, сталь глубокой закалки

Диапазон использования шкалы HRC составляет 20 ~ 70HRC.

Когда значение твердости меньше 20HRC, поскольку коническая часть индентора слишком сильно прижата, чувствительность снижается, и вместо нее следует использовать шкалу HRB. Когда твердость образца превышает 67HRC, давление на кончик индентора слишком велико, алмаз легко повреждается, и срок службы индентора значительно сокращается. Поэтому вместо этого следует использовать шкалу HRA.

Тест на твердость по Роквеллу прост, быстр и имеет небольшое углубление.Он может проверять поверхность готовых изделий, а также более твердых и тонких деталей. Поскольку вдавливание небольшое, значение твердости сильно колеблется для материалов с неровной структурой и твердостью, а точность не так высока, как твердость по Бринеллю.

Твердость

по Роквеллу используется для определения твердости стали, цветных металлов, твердого сплава и т.п.

Твердость по Виккерсу

Принцип измерения твердости по Виккерсу аналогичен принципу измерения твердости по Бринеллю.Алмазный четырехугольный пирамидальный индентор с противоположным углом 136 ° был использован для прижатия поверхности материала с заданным испытательным усилием F. Испытательное усилие снимается после выдержки в течение определенного времени, а значение твердости выражается средним давлением. на единице площади углубления правильной четырехугольной пирамиды, а символ — HV .

Диапазон измерения твердости по Виккерсу большой, и он может измерять материалы с твердостью в диапазоне 10 ~ 1000HV, а вдавливание небольшое.Обычно он используется для измерения тонких материалов и поверхностно-упрочненных слоев с науглероживанием и азотированием.

Твердость по Либу

Ударное тело определенной массы, снабженное шаровой головкой из карбида вольфрама, используется для удара по поверхности образца под определенной силой, а затем отскока. Из-за разной твердости материала скорость отскока после удара также разная. На ударном устройстве установлен постоянный магнитный материал.Когда ударное тело движется вверх и вниз, его периферийная катушка будет индуцировать электромагнитный сигнал, пропорциональный скорости. Затем электронная схема преобразует его в значение твердости по Либу, а символ — HL .

Для твердомера Leeb не требуется верстак. Его датчик твердости размером с ручку и может управляться рукой. Будь то крупная, тяжелая или сложная геометрия, ее можно легко проверить.

Еще одним преимуществом твердости по Leeb является то, что поверхность продукта слегка повреждена и иногда используется для неразрушающего контроля.Он имеет уникальный тест на твердость во всех направлениях, узкое пространство и специальные детали.

Твердомеры

  • Твердомер Micro Vickers

Серия HM:

  • Твердомер по Виккерсу
    Серия HV:

  • Твердомер по Роквеллу
    Серия HR:

  • Портативный твердомер по Leeb
    Серия HH:

Поделиться — это забота!

Шкала твердости металлов Мооса: почему это важно

Люди часто слышат о шкале твердости Мооса, когда она используется для сравнения драгоценных камней, но эта система также используется для ранжирования металлов.Давайте посмотрим, чем может быть полезна шкала твердости металла и как сравнивать на ней металлы, используемые в ювелирных изделиях.

Объявление

Объявление

Что такое шкала Мооса?

Шкала Мооса — это система, используемая для ранжирования материалов по их твердости, которая оценивается с использованием чисел от 1 до 10. Ее можно использовать для сравнения драгоценных камней, металлов и других материалов и оценки их относительной прочности.

Место, где стоит металл по шкале Мооса, указывает, какие другие металлы могут его поцарапать.Например, твердость золота составляет 2,5–3, что ниже, чем у большинства других металлов.

Например, одно из самых твердых веществ на Земле, алмаз, имеет рейтинг 10 по шкале Мооса, в то время как пластик и грифель, например, находятся на другом конце шкалы с классом твердости 1.

Шкала твердости металлов Мооса

Вот список степеней твердости некоторых металлов, с которыми вы, скорее всего, столкнетесь в повседневной жизни, особенно при работе с ювелирными изделиями:

  • Свинец: 1.5
  • Олово: 1,5
  • Цинк: 2,5
  • Золото: 2,5-3
  • Серебро: 2,5-3
  • Алюминий: 2,5-3
  • Медь: 3
  • Латунь: 3
  • Бронза: 3
  • Никель: 4
  • Платина: 4-4,5
  • Сталь: 4-4,5
  • Утюг: 4,5
  • Палладий: 4,75
  • родий: 6
  • Титан: 6
  • Закаленная сталь: 7-8
  • Вольфрам: 7,5
  • Карбид вольфрама: 8,5-9

Почему важно знать твердость металлов

Когда немецкий геолог Фридрих Моос разработал шкалу твердости, которую мы используем сегодня, он использовал простой принцип для определения степени твердости каждого материала: какие материалы могут поцарапать его, а какие материалы — поцарапать.

Например, платина с твердостью 4-4,5 может быть поцарапана всеми материалами с более высокой степенью оценки Мооса (например, топазом с оценкой 8), и она, в свою очередь, может поцарапать любой материал с более низкой оценкой. (например, золото, твердость которого составляет 2,5-3).

(Продолжение текста под объявлением)

Объявление

Как видите, расположение металла по шкале Мооса может дать вам ценную информацию о том, какие другие металлы могут его поцарапать.

Это очень полезно знать при принятии решения, какие украшения не следует хранить в одной коробке, а какие можно носить вместе. Это также может помочь вам определить, какие украшения будут более долговечными, просто зная, из какого металла они сделаны.

Связанный: Ознакомьтесь с этим обширным выбором ювелирных украшений.

Как пользоваться шкалой твердости металлов

Шкала твердости Мооса может быть полезна, когда вы делаете покупки и обсуждаете ювелирные изделия, сделанные из разных металлов.

Посмотрев их в таблице твердости металлов, вы сможете увидеть, какой вариант обеспечит вам лучшую долговечность, и затем решить, стоит ли запрашиваемая цена того, что вам нужно.

Например, платина намного прочнее серебра, и в целом более твердые металлы служат дольше при носке.

Однако платина также намного дороже, поэтому вам следует подумать, готовы ли вы платить больше за дополнительную прочность.

Связано: Щелкните здесь, чтобы увидеть выбор популярных платиновых украшений.

Твердость металлов и сплавы

Марка по Моосу для каждого металла обозначает его твердость в чистом виде, то есть без добавления каких-либо других материалов.

Однако в действительности почти все металлы, используемые в ювелирных изделиях, комбинируются с другими металлами, чтобы сделать полученный материал более долговечным или дешевым.

Например, золото часто смешивают с никелем, цинком, медью и другими металлами, чтобы сделать его более твердым.

Точно так же вольфрам в чистом виде имеет твердость 7,5, но при добавлении углерода образуется карбид вольфрама с твердостью 8.5-9 по шкале Мооса.

Разница между Роквеллом, Бринеллем и Виккерсом

Размещено Роном Дельфини

Завершение испытания на твердость является критическим шагом в оценке металлических деталей; Эти испытания определяют различные свойства конкретного металла, такие как износостойкость, вязкость и формуемость.

Различные шкалы испытаний были созданы, чтобы помочь инженерам выбрать подходящие металлы и твердость для их конкретного применения.Чтобы помочь вам разобраться в различных шкалах, мы создали таблицу с перекрестными ссылками для трех наиболее популярных тестов на твердость, приведенных ниже.

Тест на твердость по Бринеллю

Первый широко используемый стандартизированный тест на твердость, метод Бринелля, который определяет твердость металлических материалов при вдавливании и обычно используется для материалов с грубой поверхностью или поверхностью, слишком шероховатой для испытаний другими методами.

Однако тест Бринелля неприменим для полностью закаленной стали или других твердых материалов и часто оставляет большое впечатление на металле.Тест Бринелля тоже очень медленный.

Испытание на твердость по Роквеллу

Разработанный для обеспечения менее разрушительной альтернативы испытанию Бринелля, этот метод дифференциальной глубины устраняет ошибки, связанные с механическими дефектами.

Более быстрый и дешевый, чем тесты Бринелля и Виккерса, тест Роквелла не требует подготовки материала, а значение твердости легко считывается без какого-либо дополнительного оборудования, что делает этот метод измерения твердости одним из наиболее часто используемых.

Испытание на твердость по Виккерсу

Испытание на твердость по Виккерсу с использованием алмазного индентора проводится с меньшим усилием и большей точностью, чем испытание по Бринеллю. Увеличивая поверхность металла, этот тест может быть нацелен на определенные микроструктурные составляющие, такие как мартенсит или бейнит, или оценить качество операций термической обработки или поверхностного упрочнения.

Требуя оптической системы и подготовки материала, тест Виккерса требует более высоких затрат и занимает больше времени, чем тест Роквелла.


Теги: Испытание твердости по Бринеллю, таблица преобразования твердости, испытание на твердость по Роквеллу, испытание на твердость по Виккерсу


Твердость материала — от типов твердости к испытаниям и единицам

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

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

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

Что такое твердость материала?

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

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

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

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

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

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

Типы твердости

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

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

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

Твердость при вдавливании

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

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

Устойчивость к царапинам

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

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

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

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

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

Отскок или динамическая жесткость

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

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

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

Различные единицы твердости

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

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

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

Твердость по Бринеллю Роквелл Роквелл Виккерс Н / мм²
HB HRC HRB HV
469 50 117 505
468 49 117 497
456 48 116 490 1569
445 47 115 474 1520
430 46 115 458 1471
419 45 114 448 1447
415 44 114 438 1422
402 43 114 424 1390
388 42 113 406 1363
375 41 112 393 1314
373 40 111 388 1265
360 39 111 376 1236
348 38 110 361 1187
341 37 109 351 1157
331 36 109 342 1118
322 35 108 332 1089
314 34 108 320 1049
308 33 107 311 1035
300 32 107 303 1020
290 31 106 292 990
277 30 105 285 971
271 29 104 277 941
264 28 103 271 892
262 27 103 262 880
255 26 102 258 870
250 25 101 255 853
245 24 100 252 838
240 23 100 247 824
233 22 99 241 794
229 21 98 235 775
223 20 97 227 755
216 19 96 222 716
212 18 95 218 706
208 17 95 210 696
203 16 94 201 680
199 15 93 199 667
191 14 92 197 657
190 13 92 186 648
186 12 91 184 637
183 11 90 183 617
180 10 89 180 608
175 9 88 178 685
170 7 87 175 559
167 6 86 172 555
166 5 86 168 549
163 4 85 162 539
160 3 84 160 535
156 2 83 158 530
154 1 82 152 515
149 81 149 500

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

Обычно используемые единицы измерения твердости:

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

Измерение твердости

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

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

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю

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

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

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

При удалении индентора вмятину наблюдают с помощью микроскопа с малым увеличением, а размер рассчитывается путем усреднения измерений под прямым углом.

По завершении испытания по Бринеллю число твердости рассчитывается следующим образом:

, где

Ф — сила, Н

D — диаметр индентора, мм

d — диаметр отпечатка, мм

Испытание на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу
Испытание на твердость по Роквеллу

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

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

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

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

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

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

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

Формула твердости по Роквеллу:

, где

N — масштабный коэффициент в зависимости от используемого масштаба

с — коэффициент масштабирования в зависимости от используемой шкалы

d — глубина остаточного вдавливания от малой нагрузки, мм

Испытание на твердость по Виккерсу

Испытание на твердость по Виккерсу

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

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

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

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

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

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

, где

Ф — сила, Н

d — диагональ отступа, мм

Испытание на твердость по Моосу

Испытание на твердость по MOHS

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

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

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

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

Склероскопический тест

Испытание на твердость отскока

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

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

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

Твердость

: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю, Моосу, Шору и Кнупу.

Твердость

описывает стойкость материала к постоянным вмятинам или царапинам.Твердость — это не свойство материала, а величина, приписываемая материалу в результате эмпирических испытаний.

Можно провести шесть основных испытаний на твердость: по Виккерсу, Роквеллу, Бринеллю, Моосу, Шору и Кнупу. Какой из них применить, зависит от типа испытуемого материала и имеющегося оборудования. Большинство испытаний на твердость включают использование оборудования, которое вдавливает материал в течение определенного периода времени, прилагая заранее определенную силу или нагрузку.

В этой статье мы рассмотрим каждый тип испытания на твердость независимо, сравнивая метод испытания, области применения и тип полученных результатов.

Испытание на твердость по Моосу

Испытание на твердость по Моосу — одна из самых ранних попыток определения и сравнения твердости минеральных материалов. Шкала Мооса состоит из значений от 1 до 10, которые коррелируют со способностью испытуемого материала противостоять царапинам все более твердыми минералами. Обычно он используется в геологических целях.

Шкала твердости минералов Мооса имеет следующий вид:

  1. Тальк
  2. Гипс
  3. Кальцит
  4. Флюорит
  5. Апатит
  6. Полевой шпат
  7. Кварц
  8. Топаз
  9. Корунд
  10. Бриллиант


Сам по себе метод тестирования очень прост и включает в себя царапание поверхности исследуемого материала другим материалом, аналогичным тем, которые указаны в шкале выше.Реальные минералы, особенно алмазы, используются редко, так как их добывать дорого.

Например, ноготь часто используется для обозначения шкалы твердости 2,5, а стальной напильник — 6,5. Процесс тестирования начинается с мягкого конца шкалы и продолжается до тех пор, пока один из минералов / материалов не оставит постоянную вмятину.

Результаты испытания на твердость по Моосу не очень точны, поскольку приложенная сила непостоянна, а результаты субъективны.

Испытание на твердость по Шору

Тест Шора включает использование подпружиненной машины для индентирования для измерения твердости материала. Испытание на твердость по Шору обычно используется для оценки и сравнения твердости полимеров, таких как пластмассы или каучуки.

Используются два типа шкалы Шора — A и D. Обе они используют разный диаметр игольчатого наконечника индентора и применяются к разным типам материалов.

Используемый инструмент для вдавливания известен как «твердомер», который включает калиброванную пружину, прикладывающую определенную и постоянную нагрузку.

Тип материала

Диаметр наконечника индентора (мм)

Приложенная нагрузка

Берег А

Мягкие полимеры и эластомеры, например резина

0,79

822 г (1,812 фунта)

Shore D

Твердые полимеры, например термопласты

0.1

4536 г (10 фунтов)

Результаты варьируются от минимальной твердости по Шору 0 до максимальной твердости по Шору 100, которая относится к нулевому проникновению.

Испытание на твердость по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю было первым стандартизированным испытанием, получившим широкое распространение, особенно для металлов. Он определен в ASTM E10. Процесс испытания включает вдавливание твердосплавного шарикового индентора в поверхность исследуемого материала в течение заданного периода времени с постоянной приложенной силой.

Наиболее часто используемые силы находятся в диапазоне от 500 кгс (обычно используется для цветных металлов) до 3000 кгс (обычно используется для стали).

Результатом процесса тестирования является круглый отпечаток, который можно измерить и использовать вместе с приложенной нагрузкой для расчета значения твердости. Недостатки теста Бринелля заключаются в том, что он медленный по сравнению с другими методами и является разрушительным, оставляя большое вдавливание в исследуемом образце.

Испытание на твердость по Роквеллу

Тест Роквелла, вероятно, является сегодня наиболее часто используемым тестом на твердость, главным образом потому, что это самый быстрый и точный вид тестирования.Он определен стандартом ASTM E18.

Испытание на твердость по Роквеллу состоит из трех этапов. Предварительная нагрузка прикладывается алмазным или шариковым индентором в течение короткого периода времени. Затем предварительная нагрузка снимается и измеряется вдавливание. Впоследствии нагрузка увеличивается и применяется, что называется основной нагрузкой. Затем основная нагрузка снимается, и на короткое время повторно прикладывается предварительная нагрузка. Индентор удаляют и измеряют окончательный отпечаток. Значение твердости материала по Роквеллу рассчитывается по разнице между окончательными и предварительными измерениями глубины вдавливания.

Приложенные силы находятся в диапазоне от 15 кгс до 3000 кгс в зависимости от типа испытуемого материала.

Испытание на твердость по Виккерсу

Тест на твердость по Виккерсу известен как тест на «микротвердость», что означает, что он обычно используется для небольших или тонких срезов материала. Испытания материалов на микровдавливание определены стандартом ASTM E384.

Процесс тестирования включает использование алмазного индентора для приложения силы света к поверхности материала, а глубина измеряется оптически.Из-за небольшого углубления поверхность материала должна быть гладкой и хорошо отполированной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.