Единицы твердости металлов перевод

Содержание
  1. Таблицы твердости металлов по бринеллю и роквеллу
  2. Измерение твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу
  3. Твердость по Бринеллю
  4. Сравнение шкал измерения твёрдости
  5. Твердость – главный показатель качества инструмента
  6. Метод Роквелла
  7. Слесарный инструмент
  8. Монтажный инструмент
  9. Металлорежущий инструмент
  10. Крепежные изделия
  11. Относительное измерение твердости при помощи напильников
  12. Переводная таблица твердости
  13. Твердость металлов
  14. Понятие твердости
  15. Единицы измерения твердости
  16. Твердость основных металлов и сплавов
  17. Черные металлы
  18. Методы измерения твердости
  19. Твердость по Роквеллу
  20. Метод измерения твердости по Роквеллу
  21. Твердость металла по Роквеллу: таблица
  22. Как устроена шкала твердости по Роквеллу?
  23. Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?
  24. Плюсы и минусы метода
  25. Перевод единиц твердости по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу (таблица)
  26. Твердость по Бринеллю
  27. Твердость по Виккерсу
  28. Твердость по Шору

Таблицы твердости металлов по бринеллю и роквеллу

Единицы твердости металлов перевод

Тульскийгосударственный педагогическийуниверситет

им.Л.Н. Толстого

Кафедра технологии

«Материаловедение»

для студентовфизического факультета и

факультета«Технология, предпринимательство,экономика»

Тула,2002

Лабораторныеработы по курсу «Материаловедение» длястудентов физического факультета ифакультета «Технология предпринимательство,экономика» разработаны проф., к.т.н.Ростовцевым Н.М., проф., д.т.н. СергеевымН.Н., доц., к.т.н. Абрамовой В.И.

ЛАБОРАТОРНАЯРАБОТА №1

Измерение твердости металлов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу

Цель работы:ознакомиться с методикой определениятвердости металлов по Бринеллю, Роквеллуи Виккерсу

Твердость– это свойство металлов оказыватьсопротивление пластической деформацииили хрупкому разрушению в поверхностномслое при местных контактных воздействияхв определенных условиях испытания. Этаформулировка пригодна для методоввнедрения и для методов царапания.

Разнообразиеметодов измерения твердости и разныйфизический смысл чисел твердостизатрудняет выработку общего определениятвердости как механического свойства.В разных методах и при различных условияхпроведения испытаний числа твердостимогут характеризовать упругие свойства,сопротивление малым или большимпластическим деформациям, сопротивлениематериала разрушению.

Измерениетвердости отличается простотой и высокойпроизводительностью, отсутствиемразрушения образца, возможностью оценкисвойств отдельных структурных составляющихи тонких слоев на малой площади.

Существующиеметоды измерения твердости отличаютсядруг от друга по форме применяемогоиндентора, условиям приложения нагрузкии способу расчета чисел твердости. Выборметода определения твердости зависитот различных факторов: твердости образца(детали), его размеров, толщины слоя,твердость которого надо измерить.

Во всех методахиспытания на твердость очень важноправильно подготовить поверхностныйслой образца. Он должен наиболее полнохарактеризовать материал, твердостькоторого необходимо определить. Всеповерхностные дефекты (окалина, выбоины,вмятины, грубые риски) должны бытьудалены.

Требования к качеству испытуемойповерхности зависят от применяемогоиндентора и величины прилагаемойнагрузки.

Чем меньше глубина вдавливаемостииндентора, тем меньше должна бытьшероховатость поверхности и тем болеестрого нужно следить за тем, чтобысвойства поверхностного слоя неизменялись вследствие наклепа илиразогрева при шлифовании и полировке.

Нагрузка должнаприлагаться по оси вдавливаемогоиндентора перпендикулярно к испытуемойповерхности. Для соблюдения этогоусловия плоскость испытуемой поверхностиобразца должна быть строго параллельнаопорной поверхности.

Приопределении твердости всеми методами(кроме микротвердости) измеряютсопротивление металла внедрению в негоиндентора, усредняющее твердость всехимеющихся структурных составляющих.

Твердость по Бринеллю

Пристандартном (ГОСТ 9012-59) измерениитвердости по Бринеллю стальной шарикдиаметром Dвдавливается в испытуемый образец поднагрузкой Р, приложенной в течениеопределенного времени.

Послеснятия нагрузки измеряют диаметр dоставшегося на поверхности образцаотпечатка (рис.1).

В поверхностном слоепод инден-тором идет интенсивнаяпластическая деформация, а диаметротпечатка получается тем меньше, чемвыше сопротивление металла образцадеформации, производимой индентором.

Число твердости по Бринеллю (НВ) естьотношение нагрузки Р, действующей нашаровой индентор диаметром Dи площади Fшаровой поверхности отпечатка:

(1)

РазмерностьH/мм2;1H/мм2=1МПа0,1кгс/мм2

Площадьотпечатка определяется по глубиневдавливаемого индентора:

F= Dh (2)

Числотвердости имеет размерность напряжения(кгс/мм2,Н/ мм2),но в соответствии со стандартом оно непишется. При определении твердости НВшариком с D=10ммпод нагрузкой Р=3 000 кгс и времени выдержки=10сек число твердости записывают так: НВ400, НВ 250, НВ 230 и так далее.

При использованиидругих условий испытания индекс НВдополняют цифрами, указывающими диаметриспользованного шарика (мм), нагрузку(кгс) и продолжительность выдержки (с).

Например, НВ 5(750)30=350 – означает: числотвердости по Бринеллю 350, полученноепри выдавливании шарика D=5мм,нагрузкой Р=750кгс в течение =30сек.

Приопределении твердости по Бринеллюиспользуют инденторы с завальцованнымив них шариками следующих диаметров –2,5; 5 или 10 мм. Шарики имеют твердость неменее 850 кгс/мм2.

Спомощью метода Бринелля можно испытыватьметаллы с твердостью от НВ 8 до НВ 450, прибольшой твердости образца шарик инденторапретерпевает остаточную деформацию навеличину, превышающую стандартныйдопуск.

Минимальнаятолщина испытуемого образца должнабыть не меньше 10-кратной глубиныотпечатка. При известной величине НВглубина отпечатка:

,мм

Поверхностьобразца должна быть тщательно отшлифована,чтобы края отпечатка были достаточноотчетливы для измерения его диаметрас требуемой точностью (0,01-0,05 мм).

Этиизмерения проводят на инструментальныхмикроскопах или с помощью измерительнойлупы.

Величина отпечатка dвесьма велика по сравнению с размерамиотпечатка при других методах определениятвердости, что позволяет получатьдостоверные средние значения НВ по 3-5отпечаткам.

Расстоянияот центра отпечатки до края образцадолжно быть не менее 2,5d,а расстояние между центрами двух соседнихотпечатков – не менее 4d(для металлов НВ 35 соответственно 3dи 6d).

На практике такого постоянствадобиться невозможно. Отношение d/Dподдерживается в пределах 0,2-0,6. Дляполучения отпечатков оптимальныхразмеров необходимо правильно подобратьсоотношение между нагрузкой и диаметромшарика.

В зависимости от твердостиматериала величина P/D2должна быть равной 30 (при НВ>130), 10(HB35-130) и 2,5 (НВ

Сравнение шкал измерения твёрдости

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

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

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

Твердость – главный показатель качества инструмента

Единицы твердости металлов перевод

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 прочности8.8  10.9  12.981012  Ст.  Зак.ст.
 d16 мм  d16 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 19.11.2020 10:40:56

Дмитрий

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

Твердость металлов

Единицы твердости металлов перевод

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

  • износостойкость металла;
  • возможность обработки резанием, шлифованием;
  • сопротивляемость местному давлению;
  • способность резать другой материал и прочие.

Твердость металлов

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

  • вдавливанием;
  • царапанием;
  • резанием;
  • отскоком.

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

  • сплавы железа – 30 кгс/мм2;
  • медь и никель – 10 кгс/мм2;
  • алюминий и магний – 5 кгс/мм2.

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалыИнструментПрилагаемая нагрузка, кгс
АКонус из алмаза, угол вершины которого 120°50-60
ВШарик 1/16 дюйма90-100
СКонус из алмаза, угол вершины которого 120°140-150

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

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

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

Н□ 0,195 = 2800, где

□  — форма наконечника;

0,196  — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм2.

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

HBHVHRCHRAHSD
2282402060.736
2602752462.540
280295296544
32034034.567.549
360380397054
41544044.57361
4504804774.564
480520507668
500540527773
535580547878

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D2-d2),

  • гдеР – прикладываемая нагрузка, кгс;
  • D – окружность шарика, мм;
  • d – окружность отпечатка, мм.Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:сплавы из железа — 30D2;медь и ее сплавы — 10D2;баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D2.

Условное изображение принципа испытания

Скачать ГОСТ 9012-59

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

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h0.

Скачать ГОСТ 9013-59

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

Метод Виккерса

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d2 МПа
HV=1,854*P/d2 кгс/мм2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод Шора

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, ммHBHRAHRCHRB
2,371285,166,4
2,560181,159,3
3,041572,643,8
3,530266,732,5
4,022961,82298,2
5,014377,4
5,213172,4

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

Твердость по Роквеллу

Единицы твердости металлов перевод

Твердость материалов является интегрирующим показателем их механических свойств. Существует эмпирическое соответствие между значением твердости и рядом механических характеристик (например, предел прочности на сжатие, растяжение или изгиб).

С развитием машиностроения возникла необходимость иметь общие методики измерения твердости. В начале XX века профессором Людвигом была разработана теоретическая часть методики определения твердости алмазным конусом. В 1919 году Хью и Стэнли Роквеллы запатентовали гидромеханическую установку, которая получила имя — твердомер Роквелла.

Актуальность этого устройства вызвана необходимостью применения неразрушающих методов контроля твердости в подшипниковой промышленности. Существующий метод Бринелля (HB) основан на измерении площади отпечатка шарика диаметром 10 мм.

Отпечаток формируется с помощью шарика из закаленной стали или карбида вольфрама, который вдавливается в образец с определенным усилием. Метод Бринелля применяется для определения твердости цветных металлов или низколегированных сталей и неприменим для образцов из закаленной стали.

 Это связано с тем, что рабочая нагрузка составляет 3000 кгс. Шарик деформируется, поэтому метод Бринелля не может считаться неразрушающим методом контроля.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Твердость — характеристика материала, противоположная пластичности, способности материала «вытекать» из-под нагрузки. Методика измерения твердости по Роквеллу предназначена для неразрушающего контроля твердости наименее пластичных материалов — сталей и их сплавов.

Универсальность метода заключается в наличии трех шкал твердости, которые проградуированы для измерения под одной из трех нагрузок (60, 100 и 150 кгс) для работы с одной из измерительных головок.

В качестве рабочего органа измерительной головки применяют алмазный конус с углом 120° и радиусом при вершине 0,2 мм или закаленный шарик диаметром 1/16“ (1,588 мм).

Метод основан на фиксации прямого измерения глубины проникновения твердого тела измерительной головки (индентора) в материал образца. Глубина отпечатка характеризует способность материала сопротивляться внешнему воздействию без образования валика из вытесненного металла вокруг индентора.

Единица твердость по Роквеллу — безразмерная величина, которая выражается в условных единицах до 100. За единицу твердости приняли перемещение индентора на 0,002.

Твердость металла по Роквеллу: таблица

Таблица создана для наглядного сравнения методов Роквелла и Бриннеля.

По РоквеллуПо Бринеллю
HRAКонус 120° снагр. 60 кгсHRCКонус 120° снагр. 150 кгсHRBШарикØ 1,58 мм снагр. 100 кгсДиаметр отпечаткаммHBшарик Ø 10 ммнагр. 3000 кгс
84,5652,34688
83,5642,37670
83632,39659
82,5622,42643
82612,45627
81,5602,47616
81592,5601
80,5582,54582
80572,56573
79562,6555
79552,61551
78,5542,65534
78532,68522
77,5522,71510
76512,75495
76502,76492
76492,81474
75482,85461
74472,9444
73,5462,93435
73452,95429
73443415
72423,06398
71403,14378
69383,24354
68363,34333
67343,44313
67323,52298
66303,6285
65283,7269
64263,8255
63241003,9241
6222984229
6120974,1217
6018954,2207
59934,26200
584,34193
57914,4187
56894,48180

(*) — Представленная таблица соответствия твердости по шкалам Роквелла HRA, HRC и HRB твердости по шкале Бринелля носит справочный характер и не может применяться для прикладных решений. В целях технического использования следует опираться на данные по ГОСТ 8.064-79 для шкал Роквелла HRA, HRC и Супер-Роквелла HRN, HRT, значения в котором приведены к эталонному значению HRCэ.

Как устроена шкала твердости по Роквеллу?

Разработано 11 шкал для определения твердости (A…H, K, N, T), которые предназначены для работы в различных комбинациях «интендор – нагрузка». Например, шкалы В, F и G используют для измерения шарик Ø 1,588 с нагрузкой по шкалам В, F — 60 кгс и по шкале G — 150 кгс. Для шкал Е, Н и К применяется шарик Ø 3,175 мм с разными нагрузками.

Распространены такие шкалы:

  • А — с конусом и полным усилием на измерительной головке 60 кгс (10 кгс — предварительная нагрузка плюс 50 кгс — основная).
  • В — с шариком Ø 1,588 и полным усилием на измерительной головке 100 кгс.
  • С — с конусом и полным усилием на измерительной головке 150 кгс.

Предварительная нагрузка, которая позволяет выбрать зазоры твердомера и разрушить окисную пленку на образце, одинакова для измерений с использованием любых шкал.

В качестве индикатора используют устройство часового типа, которое позволяет регистрировать перемещение индентора на 0,002 мм с учетом перемещения рычагов. Максимальное перемещение измерительной головки при рабочей нагрузке — 0,2 мм. На индикаторе расположены шкала, содержащая 100 делений для каждого способа измерения (например, ТК 2 или NOVOTEST ТС-Р).

Диапазоны измерений для шкал (материалы):

  • HRA  — 20…88 ед. (коррозионностойкие и жаропрочные стали)
  • HRB  — 20…100 ед. (сплавы меди, ковкий чугун, низкоуглеродистые стали)
  • HRC — 20…70 ед. (высокоуглеродистые стали после термической обработки)

Шкалы А и С объединены, шкала В выделена цветом или вынесена отдельно.

Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?

Стационарный твердомер представляет собой цельнолитую жесткую П-образную конструкцию (положенную на бок) и состоящую из 2 блоков:

  • Измерительный блок (верх) состоит из индикатора часового типа, который контактирует с рычагом подвеса нагрузки. Для исключения возникновения ударной нагрузки при включении режима вдавливания рычаг подвеса имеет гидравлический демпфер.
  • Блок установочного перемещения (низ) состоит из винтовой пары с большим шагом для ручного перемещения стола. Винтовая пара служит для создания предварительной нагрузки и больших перемещений стола. Это позволяет измерять твердость на деталях с габаритами, намного превышающими размеры образца толщиной 20 мм. Твердость поверхности стола не ниже HRC 50.

Твердомеры могут иметь двигатель перемещения, электронную систему измерения с дисплеем и другие усовершенствования, не влияющие на методику измерения.

Измерения проводятся при нормальных условиях (температура — 18…23° С, влажность 70…80%).

Требования к образцу:

  • образец (деталь) должен лежать устойчиво, не пружинить, не качаться;
  • шероховатость поверхности образца не ниже Ra 2,5 по ГОСТ 2789-73.

На партию деталей изготавливают образец, который проходит термическую обработку вместе с деталями.

Порядок работы:

  • образец устанавливают на стол;
  • с помощью ходового винта образец подводят к интендору и нагружают предварительно (индикатор выставляется в 0);
  • рычагом (кнопкой) включается режим вдавливания интендора в образец;
  • при остановке стрелки индикатора (через 2…8 секунд после нагружения) снимают основную нагрузку, считывают значение твердости.

Современные твердомеры Роквелла, оборудованные цифровыми измерительными системами, имеют устройства автоматического подвода, предварительного нагружения, контроля величины усилия и времени рабочей нагрузки. Все усовершенствования должны обеспечивать соответствие требованиям ГОСТ 23677-79.

Плюсы и минусы метода

Главным достоинством метода измерения твердости по Роквеллу является его универсальность. Измерения проводят с тремя изменяемыми параметрами, что позволяет расширить сферу его применения.

Другие достоинства метода:

  • относится к неразрушающим способам (можно использовать для контроля готовых изделий);
  • позволяет контролировать цилиндрические изделия в призме диаметром от 6 мм или с кривизной поверхности R3 с учетом поправок (Прил. 3 по ГОСТ 9013-59 «ИСО 6508-86»);
  • позволяет контролировать листовой материал толщиной 0,3…1,0 мм по шкале HRA (супер-роквелл);
  • короткое время измерения (не более 2 минут с тестированием на контрольном образце);
  • удобство считывания результатов.

К недостаткам относят менее высокую точность и повторяемость измерений по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Однако недостатки сполна компенсируются преимуществами.

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

Единицы твердости металлов перевод

SVERLA.info » Статьи » Твердость — перевод единиц

Горизонтальное прокручивание таблицы на смартфонах

Роквелл Бринелль Виккерс Шор На разрыв HRA HRC HB (3000H) Диаметр отпечатка, мм HV HSD Н/мм²
89 72 782 2.20 1220
86.5 70 1076 101
86 69 744 2.25 1004 99
85.5 68 942 97
85 67 713 2.30 894 95
84.5 66 854 92
84 65 683 2.35 820 91
83.5 64 789 88
83 63 652 2.40 763 87
82.5 62 739 85
81.5 61 627 2.45 715 83
81 60 695 81 2206
80.5 59 600 2.50 675 80 2137
80 58 2.55 655 78 2069
79.5 57 578 636 76 2000
79 56 2.60 617 75 1944
78.5 55 555 598 74 1889
78 54 2.65 580 72 1834
77.5 53 532 562 71 1772
77 52 512 2.70 545 69 1689
76.5 51 495 2.75 528 68 1648
76 50 513 67 1607
75.5 49 477 2.80 498 66 1565
74.5 48 460 2.85 485 64 1524
74 47 448 2.89 471 63 1496
73.5 46 437 2.92 458 62 1462
73 45 426 2.96 446 60 1420
72.5 44 415 3.00 435 58 1379
71.5 42 393 3.08 413 56 1317
70.5 40 372 3.16 393 54 1255
38 352 3.25 373 51 1193
36 332 3.34 353 49 1138
34 313 3.44 334 47 1076
32 297 3.53 317 44 1014
30 283 3.61 301 42 965
28 270 3.69 285 41 917
26 260 3.76 271 39 869
24 250 3.83 257 37 834
22 240 3.91 246 35 793
20 230 3.99 236 34 752

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

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

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

Преимущество — простота. Недостаток — низкая точность.

Твердость по Бринеллю

Диаметр отпечатка  металлического шарика в материале.

Недостаток — твердость до 450HB.

Твердость по Виккерсу

Площадь отпечатка от алмазной пирамидки.

Твердость по Шору

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

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

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

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

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

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

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: