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

Содержание

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

06Дек

Содержание статьи

Понятие
В каких единицах измеряется твердость металла
Насколько твердыми бывают основные металлы
Методы измерения
Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности
Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности
Характеристики методики Виккерса
Способы перехода между шкалами
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:

Материал	Особенности	В нв
Медь	Имеет высокую пластичность и низкую прочность. если добавляются специальные примеси, получаются новые марки, тогда показатель может увеличиваться.	35
Латунь	Это двойной или многокомпонентный состав, который включает медь. но она более надежная, дополнительно включены цинк или олово.	42 – 60
Алюминий	Может быть мягким или твердым, с увеличенной или уменьшенной пластичностью.	15 – 20
Дюралюминий	Современный, легкий, активно применяется в авиастроении. есть добавки – медь, магний, марганец.	70
Титан	Очень 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 мм	По Бринеллю	По Роквеллу, категория А	В	С	По Виккерсу
3,9	241	62,8	99,8	24	242
4,08	217	60,7	96,6	20,2	217
4,2	206	59,6	94,6	17,9	206
5	144	49,9	77,7	–	144

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 шкалы	Инструмент	Прилагаемая нагрузка, кгс
А	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	50-60
В	Шарик 1/16 дюйма	90-100
С	Конус 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.

HB	HV	HRC	HRA	HSD
228	240	20	60.7	36
260	275	24	62.5	40
280	295	29	65	44
320	340	34.5	67.5	49
360	380	39	70	54
415	440	44.5	73	61
450	480	47	74.5	64
480	520	50	76	68
500	540	52	77	73
535	580	54	78	78

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 –h_0.

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, мм	HB	HRA	HRC	HRB
2,3	712	85,1	66,4	—
2,5	601	81,1	59,3	—
3,0	415	72,6	43,8	—
3,5	302	66,7	32,5	—
4,0	229	61,8	22	98,2
5,0	143	—	—	77,4
5,2	131	—	—	72,4

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

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)

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: zakaz@krepcom.ru
Телефон: 8 (800) 333-21-68

Таблица твердости металлов по моосу

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

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.

Единицы измерения твердости

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.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалы	Инструмент	Прилагаемая нагрузка, кгс
А	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	50-60
В	Шарик 1/16 дюйма	90-100
С	Конус 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.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

_0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .

Твердость основных металлов и сплавов

Цветные металлы

Черные металлы

HB	HV	HRC	HRA	HSD
228	240	20	60.7	36
260	275	24	62.5	40
280	295	29	65	44
320	340	34.5	67.5	49
360	380	39	70	54
415	440	44.5	73	61
450	480	47	74.5	64
480	520	50	76	68
500	540	52	77	73
535	580	54	78	78

Методы измерения твердости

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

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.

d, мм	HB	HRA	HRC	HRB
2,3	712	85,1	66,4	—
2,5	601	81,1	59,3	—
3,0	415	72,6	43,8	—
3,5	302	66,7	32,5	—
4,0	229	61,8	22	98,2
5,0	143	—	—	77,4
5,2	131	—	—	72,4

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 инструменты	Число твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные	33. 38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона	35. 40
Шлицы круглых гаек	36. 42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам	40. 45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные	45. 50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги	50. 60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса	56. 60
Рабочие поверхности калибров – пробок и скоб	56. 64
Копиры, ролики копирные	58. 63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг	60. 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 Роквеллу			По Бринеллю		По Виккерсу (HV)	По Шору
HRC	HRA	HRB	Диаметр отпечатка	HB	По Виккерсу (HV)	По Шору
65	84,5	–	2,34	688	940	96
64	83,5	–	2,37	670	912	94
63	83	–	2,39	659	867	93
62	82,5	–	2,42	643	846	92
61	82	–	2,45	627	818	91
60	81,5	–	2,47	616	–	–
59	81	–	2,5	601	756	86
58	80,5	–	2,54	582	704	83
57	80	–	2,56	573	693	–
56	79	–	2,6	555	653	79,5
55	79	–	2,61	551	644	–
54	78,5	–	2,65	534	618	76,5
53	78	–	2,68	522	594	–
52	77,5	–	2,71	510	578	–
51	76	–	2,75	495	56	71
50	76	–	2,76	492	549	–
49	76	–	2,81	474	528	–
48	75	–	2,85	461	509	65,5
47	74	–	2,9	444	484	63,5
46	73,5	–	2,93	435	469	–
45	73	–	2,95	429	461	61,5
44	73	–	3	415	442	59,5
42	72	–	3,06	398	419	–
40	71	–	3,14	378	395	54
38	69	–	3,24	354	366	50
36	68	–	3,34	333	342	–
34	67	–	3,44	313	319	44
32	67	–	3,52	298	302	–
30	66	–	3,6	285	288	40,5
28	65	–	3,7	269	271	38,5
26	64	–	3,8	255	256	36,5
24	63	100	3,9	241	242	34,5
22	62	98	4	229	229	32,5
20	61	97	4,1	217	217	31
18	60	95	4,2	207	206	29,5
–	59	93	4,26	200	199	–
–	58	–	4,34	193	192	27,5
–	57	91	4,4	187	186	27
–	56	89	4,48	180	179	25

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.:

Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1
Большая Советская Энциклопедия – М., 1969-1978.
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.
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 info@tverdomer.ru 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 «A» — 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 support@tverdomer.ru

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
Rockwell C-Scal eHardness Номер	Бриллиант Пирамида Твердость Число по Виккерсу		Масштаб А 60 кгс Нагрузка Алмазный индентор	Шкала D 100 кгс Нагрузка Алмазный индентор		Склероскоп по Шору Число твердости

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

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 14 июня 2017 г. 18:47

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	Н / мм²
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

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:
Тальк
Гипс
Кальцит
Флюорит
Апатит
Полевой шпат
Кварц
Топаз
Корунд
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.