Определение твердости металлов и сплавов

 Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия силы.

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ или HBW:

НВ - при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц); 
HBW - при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).

Символу НВ (HBW) предшествует чистовое значение твердости из тpex значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15 с.

Примеры обозначения:

250 НВ 5/750 - твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром 5 мм при силе 75 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с;

575 HBW 2,5/187,5/30 - твердость по Бринеллю 575, определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром 2,5 мм при силе 187,5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30 с.

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром 10 мм при силе 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW.

Пример обозначения: 185 НВ, 600 HBW.

Метод Виккерса. Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при нагрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999 - 75* (в редакции 1987 г.).

Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды в образец (изделие) под действием силы, приложенной в течение определенного времени, и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятий нагрузки.

Твердость по Виккерсу при условиях испытания - силовое воздействие 294,2 Н (30 кгс) и время выдержки под нагрузкой 10 ... 15 с, обозначают цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HV.

Пример обозначения: 500 HV - твердость по Виккерсу, полученная при силе 30 кгс и времени выдержки 10 ... 15 с

При других условиях испытания после букв HV указывают нагрузку и время выдержки.

Пример обозначения: 220 HV 10/40 - твердость по Виккерсу, полученная при силе 98,07 Н (10 кгс) и времени выдержки 40 с.

Общего точного перевода чисел твердости, измеренных алмазной пирамидой (по Виккерсу), на числа твердости по другим шкалам или на прочности при растяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для перевода.

Метод Роквелла. Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013 - 59* (в редакции 1989 г.).

Сущность метода заключается во внедрении в поверхность образца (или изделия) алмазного конусного (шкалы A, C, D) или стального сферического наконечника (шкалы В, Е, F, G, Н, К) под действием последовательно прилагаемых предварительной и основной сил и в определении глубины внедрения наконечника после снятия основной силы.

Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр.

Пример обозначения: 61,5 HRC - твердость по Роквеллу 61,5 единиц по шкале C.

С целью обеспечения единства измерений введен государственный специальный эталон для воспроизведения шкал твердости Роквелла и Супер-Роквелла и передачи их при помощи образцовых средств измерений (рабочих эталонов) рабочим средствам измерений, применяемым в стране (ГОСТ 8.064 - 94).

Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном, приведены в таблице.

26. Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном по ГОСТ 8,064 - 94

Шкалы		Диапазоны измерений
Роквелла	A	70 - 93 HRA
	В	25 - 100 HRB
	С	20 - 67 HRC
Супер-Роквелла	N 15	70 - 94 HRN 15
	N 30	40 - 86 HRN 30
	N 45	20 - 78 HRN 45
	Т 15	62 - 93 HRT 15
	Т 30	15 - 82 HRT 30
	Т 45	10 - 72 HRT 45

27. Сравнение чисел твердости металлов и сплавов по различным шкалам

Виккерс HV	Бринелль НВ	Роквелл НRB	sв, МПа
100	100	52,4	333
105	105	57,5	350
110	110	60,9	362
115	115	64,1	382
130	120	67,0	402
125	125	69,8	410
130	130	72,4	430
135	135	74,7	450
140	140	76,6	470
145	145	78,3	480
150	150	79,9	500
155	155	81,4	520
160	160	82,8	530
165	165	84,2	550
170	170	85,6	565
175	175	87,0	580
180	180	88,3	600
185	185	89,5	620
190	190	90,6	640
195	195	91,7	650
200	200	92,8	665
205	205	93,8	685
210	210	94,8	695
215	215	95,7	715
220	320	96,6	735
225	225	97,5	745
230	230	98,4	765
235	235	99,2	785
240	240	100,0	795
245	245	21,2	815
250	250	22,1	835
255	255	23,0	855
260	260	23,9	865
265	265	24,8	880
270	270	25,6	900
275	275	264	910
280	280	27,2	930
285	285	28,0	950
290	290	28,8	970
295	295	29,5	980
300	300	30,2	1000
310	310	31,6	1030
320	319	33,0	1060
330	328	34,2	1090
340	336	35,3	1120
350	344	36,3	1150
360	352	37,2	1180
370	360	38,1	1200
380	368	38,9	1230
390	376	39,7	1260
400	384	40,5	1290
410	392	41,3	1305
420	400	42,1	1335
430	408	42,9	1365
440	416	43,7	1385
450	425	44,5	1410
460	434	45,3	1440
470	443	46,1	1480

 

Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC	Виккерс HV	Роквелл HRC
490	47,5	600	54,2	720	60,2	840	65,1
500	48,2	620	55.4	740	61,1	860	65,8
520	49,6	640	56,5	760	62,0	880	66,4
540	50,8	660	57,5	780	62,8	900	67,0
560	52	680	58,4	800	63,6	1114	69
580	53,1	700	59,3	820	64,3	1220	72

Примечание. Погрешность перевода чисел твердости по Виккерсу в единицы Бринелля ± 20 НВ; В единицы Роквелла - до ± 3 HRC (HRB); значения sв до ± 10 %.

В таблице приводятся приближенные соотношения между числами твердости, определенные различными методами. С достаточной степенью точности для конструкционных углеродистых и легированных сталей перлитного класса, для которых 150 НВ, можно принять s0,2 = 0,367 НВ, для стали НВ < 150s0,2 » 0,2 НВ. Для конструкционных сталей низколегированных и углеродистых (НВ » 150)sв» 0,345 НВ. Для более точного пересчета НВ на HRC рекомендуется пользоваться ГОСТ 22761-77.