Методы измерения твердости.

Метод Бринелля.
Метод Виккерса.
Метод Роквелла.

Соответствуюшие ГОСТы можно найти на странице ГОСТы (избранное).


Метод Бринелля.

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Бринелю регламентирует ГОСТ 9012-59.

Сущность метода заключается во вдавливании стального шарика в испытуемый образец (изделие) под действием нагрузки, приложенной перпендикулярно к поверхности образца в течении определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия нагрузки

Принятые изменения в обозначении параметров :
Параметр Испытательная нагрузка Площадь отпечатка
Обозначение по СТ СЭВ 468-77 F А
Обозначение по ГОСТ 9012-59 P F

Твердость по Бринелю (НВ) — твердость, которая выражается отношением приложенной нагрузки F(P) к площади поверхности сферического отпечатка А(F).

Для исключения ошибок, связанных с возможной деформацией шарика, методом Бринеля испытывают материалы с твердостью, не превышающей 450 НВ.

Твердость по Бринелю при условиях испытания когда диаметр шарика D = 10 мм, Р = 29 430 Н (3000 кгс) и продолжительностью выдержки под нагрузкой от 10 до 15 с, обозначается цифрами, характеризующими число твердости и буквами НВ.

Пример : 175 НВ, где

  • 175 — число твердости, кгс/мм.кв.,
  • НВ — твердость по Бринелю.

При других режимах испытаний после букв НВ указывают условия испытания в следующем порядке : диаметр шарика, нагрузку и продолжительность выдержки под нагрузкой, разделенной косой чертой.

Пример : 175 НВ 5/750/20, где

  • 175 — число твердости, кгс/мм.кв.,
  • НВ — твердость по Бринелю,
  • 5 — диаметр шарика, мм,
  • 750 — нагрузка, кгс,
  • 20 — время выдержки под нагрузкой, с.

Метод Виккерса.

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999-75.

Сущность метода заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырехгранной алмазной пирамиды с углом 136 град. между противоположными гранями.

Твердость по Виккерсу вычисляется путем деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка. Метод Виккерса позволяет определять твердось азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

Наблюдается хорошее совпадение значений твердости по Виккерсу и Бринеллю в пределах от 100 до 450 НВ. Твердость по Виккерсу во всех случаях обозначается буквами HV без указания размерности — МПа (кгс/мм.кв.).

Основными параметрами при измерении твердости по Виккерсу являются нагрузка Р = 294 Н (30 кгс) и время выдержки 10-15 с.

В других случаях после символа HV указывают индексы разделенные наклонной чертой и обозначающие нагрузку и время выдержки, и через тире — число твердости.

Пример : HV 30/20-420, где

  • HV — твердость по Виккерсу,
  • 30 — нагрузка, кгс,
  • 20 — время выдержки, с,
  • 420 — число твердости.

Метод Роквелла.

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентируется ГОСТ 9013-59.

Сущность метода заключается во вдавливании наконечника с алмазным контуром (шкалы А и Сэ) или со стальным шариком (шкала В) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной и основной нагрузок и в измерении остаточного увеличения е глубины проникновения этого наконечника после снятия основной нагрузки.

Угол у вершины конуса алмазного наконечника составляет 120 град, диаметр стального шарика — 1,588 мм.

Твердость по Роквеллу — твердость, определяемая разностью между условной максимальной глубиной проникновения индентора и остаточной глубиной его внедрения е под действием основной нагрузки F1(P1) после снятия этой нагрузки, но при сохранении предварительной нагрузки Fo(Po).

Шкала Нагрузка
Предварительная Fo(Po) Основная F1(P1) Общая F(P)
Н кгс Н кгс Н кгс
Сэ
А
В
98
98
98
10
10
10
1373
490
883
140
50
90
1471
588
981
150
60
100
Принятые изменения в обозначении параметров :
Параметр Предварительная нагрузка Основная нагрузка
Обозначение по СТ СЭВ 469-77 Fo F1
Обозначение по ГОСТ 9013-59 Po P

Пределы измерения твердости по шкалам А, В и Сэ устанавливаются следующие :

  • шкала А : 70-85 ед. (твердые сплавы, изделия с высокой поверхностной твердостью);
  • шкала Сэ : 20-67 ед. (окончательно термообработанная сталь);
  • шкала В : 25-100 ед. (мягкие металлы и сплавы).

Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующие число твердости, и буквами HR с указанием шкалы твердости.

Пример : 60 HRCэ, где

  • 60 — число твердости,
  • HR — твердость по Роквеллу,
  • Сэ — шкала твердости.На практике применяют приборы Роквелла с ручным и электрическим приводом.С 01.07.1980 г. введен государственный специальный эталон и единая шкала твердости Сэ по Роквеллу (ГОСТ 8.064-79). Все образцовые и рабочие средства настроены и проверяются по шкале Сэ по Роквеллу.