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.