Твердость металлических изделий. Основные методы и единицы измерения. Таблица перевода.

Твёрдость – это свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации и его разрушению. Методы определения твёрдости наиболее часто используются для оценки результатов термической обработки. В современном машиностроении для измерения твёрдости металлических изделий используются следующие методы: метод Бринелля (HB), метод Роквелла (HR) и метод Виккерса (HV). Все перечисленные методы измерения твёрдости отличаются быстротой и простотой выполнения, а также могут выполняться на готовых деталях, так как являются методами неразрушающего контроля. Рассмотрим каждый метод более подробно.

Метод измерения твёрдости по Бринеллю (HB). При измерении твёрдости по Бринеллю стальной закалённый шарик диаметром D вдавливается в изделие под действием нагрузки P, приложенной в течение определённого времени (обычно t=10с). Стальной закалённый шарик называется индентором. После снятия нагрузки измеряют диаметр отпечатка d, оставшегося на образце. Число твёрдости определяют по формуле:

где P=30000Н – прилагаемая нагрузка, D=10мм – диаметр закалённого шарика (индентора), d-диаметр отпечатка. Диаметр отпечатка измеряют с помощью специальной лупы оснащенной шкалой. Значение твёрдости в современном производстве уже не определяют расчётом, а берут из таблицы, которую вы можете скачать, перейдя по ссылке. Так как при измерении твёрдых материалов стальной шарик будет деформироваться твёрдость проверяемых изделий не должна превышать 450HB.

Метод измерения твёрдости по Роквеллу. Суть этого метода заключается в том, что при измерении твёрдости наконечник вдавливается в изделие под действием двух последовательных нагрузок – предварительной P₀ (10 кгс) и суммарной P. Суммарная нагрузка P равна сумме предварительной P₀ и основной нагрузке P₁. При измерении твёрдости методом Роквелла используют три измерительные шкалы: HRA, HRB и HRC. Шкалу HRB используют при измерении твёрдости мягких материалов, таких как незакалённая сталь или цветные металлы и сплавы. В качестве измерительного наконечника (индентора) при измерении твёрдости по шкале HRB используют стальной шарик диаметром 1,588мм, а суммарная нагрузка равна P=100кгс. Шкала HRC применяется для измерения твёрдости у закалённых сталей, а шкала HRA используется для измерения очень твёрдых материалов (например, твёрдых сплавов). При измерении твёрдости по шкалам HRC и HRA в качестве индентора, используют алмазный конус. Основное отличие измерительных шкал HRA и HRC заключается в величине приложенной суммарной нагрузке P. При измерении твёрдости по шкале HRA суммарная нагрузка, с которой наконечник вдавливается в изделие, равна P=60 кгс, а при измерении по шкале HRC суммарная нагрузка P достигает 150 кгс. Числа твёрдости по Роквеллу выражаются формулами:

Величина е определяется следующим образом:

где h – глубина внедрения наконечника под действием суммарной нагрузки, h₀ – соответственно глубина внедрения под действием предварительной нагрузки P₀.

Метод определения твёрдости по Виккерсу (HV). Суть данного метода заключается во вдавливании в испытуемый материал наконечника в виде правильной четырёхгранной алмазной пирамиды под действием нагрузки P, приложенной в течение определенного времени (обычно t=10-15c). Число твёрдости по Виккерсу определяют по формуле:

где P=100 кгс – нагрузка, d - диагональ отпечатка (мм).