Переводная таблица твердости металла

Соответствие твердости и прочности Таблица / Hardness equivalent table

Подборка ссылок иллюстрированных из промышленных каталогов

См.также / See also :

Примеры полноразмерных страниц из промышленных каталогов

28 Руководство DORMER 2008 Обработка металлов резанием на металлорежущих станках Стр.28

Таблица перевода твердости в МПа Предел прочности Твердость по Викерсу HV по Роквеллу HRC по Бринеллю HB

Таблица перевода твердости в МПа Предел прочности Твердость по Викерсу HV по Роквеллу HRC по Бринеллю HB _ Ньютонов на кв. мм Тонн на кв. дюйм Твердость по Викерсу, HV, единиц Твердость по Роквеллу, HRC, единиц Твердость по Бринеллю, HB, единиц Ньютонов на кв. мм Тонн на кв. дюйм 940 68 434 44 413 1400 91 900 67 423 43 402 1360 88 864 66 413 42 393 1330 86 829 65 403 41 383 1300 84 800 64 392 40 372 1260 82 773 63 382 39 363 1230 80 745 62 373 38 354 1200 78 720 61 364 37 346 1170 76 698 60 355 36 337 1140 74 675 59 350 333 1125 73 655 58 2200 142 345 35 328 1110 72 650 618 2180 141 340 323 1095 71 640 608 2145 139 336 34 319 1080 70 639 57 607 2140 138 330 314 1060 69 630 599 2105 136 327 33 311 1050 68 620 589 2070 134 320 304 1030 67 615 56 584 2050 133 317 32 301 1020 66 610 580 2030 131 310 31 295 995 64 600 570 1995 129 302 30 287 970 63 596 55 567 1980 128 300 285 965 62 590 561 1955 126 295 280 950 61 580 551 1920 124 293 29 278 940 61 578 54 549 1910 124 290 276 930 60 570 542 1880 122 287 28 273 920 60 560 53 532 1845 119 285 271 915 59 550 523 1810 117 280 27 266 900 58 544 52 517 1790 116 275 261 880 57 540 513 1775 115 272 26 258 870 56 530 504 1740 113 270 257 865 56 527 51 501 1730 112 268 25 255 860 56 520 494 1700 110 265 252 850 55 514 50 488 1680 109 260 24 247 835 54 510 485 1665 108 255 23 242 820 53 500 475 1630 105 250 22 238 800 52 497 49 472 1620 105 245 233 785 51 490 466 1595 103 243 21 231 780 50 484 48 460 1570 102 240 228 770 50 480 456 1555 101 235 223 755 49 473 47 449 1530 99 230 219 740 48 470 447 1520 98 225 214 720 47 460 437 1485 96 220 209 705 46 458 46 435 1480 96 215 204 690 45 450 428 1455 94 210 199 675 44 446 45 424 1440 93 205 195 660 43 440 418 1420 92 200 190 640 41 28 Общая информация Твердость и предел прочности Предел прочности Предел прочности единиц Твердость

Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твер

Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твердосплавный шарик D10 (мм) HRA HRB HRC HRD 940 85.6 — 68.0 76.9 97 920 85.3 — 67.5 76.5 96 900 85.0 — 67.0 76.1 95 880 — (767) 84.7 — 66.4 75.7 93 860 — (757) 84.4 — 65.9 75.3 92 840 — (745) 84.1 — 65.3 74.8 91 820 — (733) 83.8 — 64.7 74.3 90 800 — (722) 83.4 — 64.0 74.8 88 780 — (710) 83.0 — 63.3 73.3 87 760 — (698) 82.6 — 62.5 72.6 86 740 — (684) 82.2 — 61.8 72.1 84 720 — (670) 81.8 — 61.0 71.5 83 700 — (656) 81.3 — 60.1 70.8 81 690 — (647) 81.1 — 59.7 70.5 — 680 — (638) 80.8 — 59.2 70.1 80 670 — 630 80.6 — 58.8 69.8 — 660 — 620 80.3 — 58.3 69.4 79 650 — 611 80.0 — 57.8 69.0 — 640 — 601 79.8 — 57.3 68.7 77 630 — 591 79.5 — 56.8 68.3 — 620 — 582 79.2 — 56.3 67.9 75 610 — 573 78.9 — 55.7 67.5 — 600 — 564 78.6 — 55.2 67.0 74 590 — 554 78.4 — 54.7 66.7 — 2055 580 — 545 78.0 — 54.1 66.2 72 2020 570 — 535 77.8 — 53.6 65.8 — 1985 560 — 525 77.4 — 53.0 65.4 71 1950 550 (505) 517 77.0 — 52.3 64.8 — 1905 540 (496) 507 76.7 — 51.7 64.4 69 1860 530 (488) 497 76.4 — 51.1 63.9 — 1825 520 (480) 488 76.1 — 50.5 63.5 67 1795 510 (473) 479 75.7 — 49.8 62.9 — 1750 500 (465) 471 75.3 — 49.1 62.2 66 1705 490 (456) 460 74.9 — 48.4 61.6 — 1660 480 488 452 74.5 — 47.7 61.3 64 1620 470 441 442 74.1 — 46.9 60.7 — 1570 460 433 433 73.6 — 46.1 60.1 62 1530 450 425 425 73.3 — 45.3 59.4 — 1495 440 415 415 72.8 — 44.5 58.8 59 1460 430 405 405 72.3 — 43.6 58.2 — 1410 420 397 397 71.8 — 42.7 57.5 57 1370 410 388 388 71.4 — 41.8 56.8 — 1330 100 379 379 70.8 — 40.8 56.0 55 1290 390 369 369 70.3 — 39.8 55.2 — 1240 380 360 360 69.8 (100.0) 38.8 54.4 52 1205 370 350 350 69.2 — 39.9 53.6 — 1170 360 341 341 68.7 (109.0) 36.6 52.8 50 1130 350 331 331 68.1 — 35.5 51.9 — 1095 340 322 322 67.6 (108.0) 34.4 51.1 47 1070 330 313 313 67.0 — 33.3 50.2 — 1035 Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S 5 Э МРа(1) iff га О 5 Твердосплавный шарик D10(mm) HRA HRB HRC HRD 320 303 303 66.4 (107.0) 32.2 49.4 45 1005 310 294 294 65.8 — 31.0 48.4 — 980 300 284 284 65.2 (105.5) 29.8 47.5 42 950 295 280 280 64.8 — 29.2 47.1 — 935 290 275 275 64.5 (104.5) 28.5 46.5 41 915 285 270 270 64.2 — 27.8 46.0 — 905 280 265 265 63.8 (103.5) 27.1 45.3 40 890 275 261 261 63.5 — 26.4 44.9 — 875 270 256 256 63.1 (102.0) 25.6 44.3 38 855 265 252 252 62.7 — 24.8 43.7 — 840 260 247 247 62.4 (101.0) 24.0 43.1 37 825 255 243 243 62.0 — 23.1 42.2 — 805 250 238 238 61.6 99.5 22.2 41.7 36 795 245 233 233 61.2 — 21.3 41.1 — 780 240 228 228 60.7 98.1 20.3 40.3 34 765 230 219 219 — 96.7 (18.0) — 33 730 220 209 209 — 95.0 (15.7) — 32 695 210 200 200 — 93.4 (13.4) — 30 670 200 190 190 — 91.5 (11.0) — 29 635 190 181 181 — 89.5 (8.5) — 28 605 180 171 171 — 87.1 (6.0) — 26 580 170 162 162 — 85.0 (3.0) — 25 545 160 152 152 — 81.7 (0.0) — 24 515 150 143 143 — 78.7 22 490 140 133 133 — 75.0 21 455 130 124 124 — 71.2 20 425 120 114 114 — 66.7 — 390 110 105 105 — 62.3 100 95 95 — 56.2 95 90 90 — 52.0 90 86 86 — 48.0 85 81 81 — 41.0 Примечание параметры указанные в скобках применять только для сравнения. Index Таблица соответствия твердости Таблица соответствия твердости обрабатываемых материалов

Сравнение показателей твёрдости Точно сравнимыми являются только значения твёрдости, которые были установлены одним и тем же методом при р

Сравнение показателей твёрдости Точно сравнимыми являются только значения твёрдости, которые были установлены одним и тем же методом при равных условиях. Сравнение значений твёрдости, полученных в результате различных методов, допускается для схожих материалов. На рис. 1.33 приводится сопоставление значений 4 самых распространённых методов. Это представление значений относится к сталям и соответствует таблицам сравнения твёрдости по DIN. DIN 50150 предусматривает оценку стали относительно её предела прочности при растяжении на основе испытания на твёрдость по Виккерсу. Для материалов со значениями твёрдости в диапазоне между 80 и 650 HV предел прочности на растяжение Rm (в Н/мм2) в среднем составляет DIN 50 150 Rm = с HV (или HB) (уравн. 1.2) Коэффициент с для оценки прочности на растяжение Rm в большинстве случаев является следующим с 3,5 для стали с 5,5 для меди и медных сплавов, с отжигом с 4,0 для меди и медных сплавов, с холодной деформацией с 3,7 для алюминия и алюминиевых сплавов. 5.2 Измерение твёрдости пластмасс В случае с пластмассами, как и с металлами, основные измерения твердости сводятся к определению твёрдости вдавливания. При этом в основе используемых методов испытания лежат методы, первоначально разработанные для металлов. 5.2.1 Метод вдавливания шарика В отличие от металлов пластмассы состоят из выраженной вязкоупругой составляющей. После отжима индентора происходит мгновенное восстановление эластичной составляющей деформируемого участка, а затем и постепенное восстановление вязкоупругой составляющей. В связи с этим измеренная глубина вдавливания (или 90 GARANT Справочник по обработке резанием Материалы 5.1.2

Подборка ссылок иллюстрированных из промышленных каталогов

Таблица перевода твердости металлов

&nbsp Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 (ИСО 6506-81. ИСО 410-82) (в редакции 1990 г.).

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 числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс). продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15 с.

250 НВ 5/750 — твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром 5 мм при силе 750 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.

&nbsp 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 снятия 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 прочность при растяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для перевода.

&nbsp 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 А. С. 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 С.

СРАВНЕНИЕ ЧИСЕЛ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
ПО РАЗЛИЧНЫМ ШКАЛАМ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА ТВЕРДОСТИ
по DIN 50150

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 по ГОСТ 8.064-94

Твёрдость — это сопротивление тела внедрению индентора — другого твёрдого тела. Способы испытания твёрдости подразделяются на статические и динамические.

К статическим относятся способы измерения твёрдости по Бринеллю, Викерсу, Роквеллу, Кнупу; к динамическим — способы измерения твёрдости по Шору, Шварцу, Бауману, Польди, Морину, Граве.

Измерения твёрдости осуществляют при 20±10°С.

Измерение твёрдости по Бринеллю

Бринелля метод [по имени шведского инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)] — способ определения твёрдости материалов вдавливанием в испытываемую поверхность стального закалённого шарика диаметром 2,5; 5 и 10 мм пр нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число твёрдости по Бринеллю HB — отношение нагрузки (кгс) к площади (мм2) поверхности отпечатка. Для получения сопоставимых результатов относительной твёрдости материалы (HB свыше 130) испытывают при отношении P_D2=30, материалы средней твёрдости (HB 30-130) — при P_D2=10, мягкие (HB

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю»: Стандарт устанавливает метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 650 единиц. Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия. ГОСТ 9012-59, в частности, определяет требования, предъявляемые к отбору образцов металла для измерения твёрдости по Бринеллю — размер образцов, шероховатость поверхности и др.

Измерение твёрдости по Роквеллу

Роквелла метод [по имени американского металлурга С.Роквелла (S.Rockwell), разработавшего этод метод] — способ определения (измерения) твёрдости материалов (главным образом металлов) вдавливанием в испытываемую поверхность алмазного индентора с углом при вершине 120° (шкалы А и С) или стального закалённого шарика диаметром 1/16 дюйма или 1,588 мм (шкала B. Твёрдость по Роквеллу выражается в условных единицах. За единицу твёрдости принята величина, соответствующая перемещению индентора на 0,002 мм. Испытание методов Роквелла проводят на специальном настольном приборе, снабжённом индикатором, который показывает число твёрдости. ГОСТ 23677-79.

Таблица соответствия HB – HRC (Перевод значений твёрдости)

(соотношение твёрдости по Бриннелю твёрдости по Роквеллу,определяемых методами в соответствии с ГОСТ 8.064-79)

Твердость по Роквеллу (эталонная)

Твердость по Роквеллу

Твердость по Бринеллю

HRCэ

HRC

D=10мм HB

Р=3000кг диаметр отпечатка в мм

Купить РТМ 3-1947-91 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль».

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Документ содержит соотношения между значениями твердости черных и цветных металлов и их сплавов, измеряемых методами по Бринеллю, Роквеллу, Супер-Роквеллу и Виккерсу.

Оглавление

Приложение 1. Поправки к значениям твердости по Супер-Роквеллу по шкале Nдля образцов с выпуклыми и вогнутыми поверхностями

Приложение 2. Перевод чисел твердости HRCэ шкалы с Роквелла в числа твердости HRC шкалы с Роквелла

Измерение твердости металлов: методы бринелля, роквелла, виккерса

Министерство образования Российской Федерации

Таганрогский Государственный Радиотехнический Университет

Кафедра Механики

Андриевский В. А.

доцент кафедры механики

Методы определения твердости металлов

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость. Испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др.

Твёрдостью материала
называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твёрдого тела. Для определения твёрдости в поверхность материала с определённой силой вдавливается тело (индентор), выполненное в виде стального шарика, алмазного конуса, пирамиды или иглы. По размерам получаемого на поверхности отпечатка судят о твёрдости материала. В зависимости от способа измерения твёрдости материала, количественно её характеризуют числом твёрдости по Бринелю (НВ), Роквеллу (HRC) или Виккерсу (HV)

. Указанные механические характеристики связаны между собой, поэтому их конкретные значения могут быть найдены расчётным путём на основе данных о твёрдости с помощью формул, полученных для конкретного материала с определённой термообработкой. Так, например, предел выносливости на изгиб сталей с твёрдостью 180-350 НВ равен примерно 1,8 НВ, с твёрдостью 45-55 HRC — 18 HRC+150, связь предела выносливости с пределом прочности стали описывается соотношениями: Конкретным образцам конструкционных материалов, а также выполненным из них изделиям, присуща индивидуальность прочностных и упругих характеристик. Разброс их значений для различных образцов, выполненных из одного и того же материала, обусловлен статистической природой прочности твёрдых тел, различием структур внешне одинаковых образцов. Из-за неопределённости реальных механических характеристик материала, неопределённости некоторых внешних нагрузок, действующих на технический объект, погрешности расчётов для обеспечения безопасной работы проектируемых конструкций должны быть приняты соответствующие проектному этапу обеспечения надёжности меры предосторожности. В качестве такой меры используется понижение в n
раз относительно опасного напряжения материала (предела прочности, предела текучести, предела выносливости или предела пропорциональности) величины максимально допускаемых напряжений, используемых в условии прочности. Величина n получила название нормативного коэффициента запаса прочности

, который выбирается по таблице или рассчитывается как произведениеn = n1 * n2 * n3

, где n1

-учитывает среднюю точность определения напряжений, n2

-учитывает неопределённость механических характеристик материала, n3

-учитывает среднююстепень ответственности проектируемой детали.

Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия наконечника. Твердость можно измерять вдавливанием индентора (способ вдавливания), ударом или же по отскоку наконечника – шарика.

Твердость, определенная царапаньем, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку – упругие свойства, вдавливанием сопротивление пластической деформации.

В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).

  • Широкое распространение испытаний на твердость объясняется рядом их преимуществ перед другими видами испытаний:
  • — простота измерений, которые не требуют специального образца и могут быть выполнены непосредственно на проверяемых деталях;
  • — высокая производительность;
  • — измерение твердости обычно не влечет за собой разрушения детали, и после измерения ее можно использовать по своему назначению;
  • — возможность ориентировочно оценить по твердости другие характеристики металла, в первую очередь предел прочности.
  • Так, например, зная твердость по Бринеллю (HB), можно определить предел прочности на растяжение (временное сопротивление).
  • ,
  • где k – коэффициент, зависящий от материала;
  • k = 0,34 – сталь HB 120 … 175;
  • k = 0,35 – сталь HB 175 … 450;
  • k = 0,55 – медь, латунь и бронза отоженные;
  • k = 0,33 … 0,36 – алюминий и его сплавы.

Наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием в испытываемый металл индентора в виде шарика, конуса и пирамиды (соответственно методы Бринелля, Роквелла и Виккерса).

В результате вдавливания достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, пластически деформируются. После снятия нагрузки остается отпечаток.

Величина внедрения наконечника в поверхность металла будет тем меньше, чем тверже испытываемый материал.

Таким образом под твердостью
понимают сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела – индентора.

Измерение твердости по Бринеллю

Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра D под действием заданной нагрузки P в течение определенного времени (Рис. 1). В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка). Число твердости по Бринеллю, обозначаемое HB, представляет собой отношение нагрузки P к площади поверхности сферического отпечатка F и измеряется в кгс/мм2 или МПа:

  1. (2)
  2. Площадь шарового сегмента составит:
  3. , мм2 (3)
  4. где D –диаметр шарика, (мм);
  5. h – глубина отпечатка, (мм).
  6. Так как глубину отпечатка измерить трудно, а проще измерить диаметр отпечатка d, выражают h через диаметр шарика D и отпечатка d:

  • Тогда , (мм2
    ) (5)
  • Число твердости по Бринеллю определяется по формуле:
  • , (кгс/мм2
    ) (6)

Для перевода твердости по Бринеллю в единицы СИ необходимо умножить число твердости в кгс/мм2 на 9,81, т.е. HB=9,81*HB (МПа).

Для получения сопоставимых результатов при определении твердости HB шариками различного диаметра необходимо соблюдать условие подобия.

Подобие отпечатков при разных D и P будет обеспечено, если угол j остается постоянным (Рис. 1.1). Подставив в формулу (6) , получим следующее выражение:


В практике при определении твердости не делают вычислений по формуле (6), а пользуются таблицами, составленными для установленных диаметров шариков, отпечатков и нагрузок. Шарики применяют диаметром 10,5 и 2,5 мм. Диаметр шарика и нагрузка выбираются в соответствии с толщиной и твердостью образца (табл. 1).

При этом для получения одинаковых чисел твердости одного материала при испытании шариками разных диаметров необходимо соблюдать закон подобия между получаемыми диаметрами отпечатков. Поэтому твердость измеряют при постоянном соотношении между величиной нагрузки P и квадратом диаметра шарика D2
.

Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости.

  1. Метод Бринелля не рекомендуется применять для материалов с твердостью более 450 HB, так, как стальной шарик может заметно деформироваться, что внесет погрешность в результаты испытаний.
  2. Таблица 1
  3. Условия испытания металлов на твердость по Бринеллю

Число твердости по Бринеллю, измеренное при стандартном испытании (D = 10 мм, P = 3000 кгс), записывается так: HB 350. Если испытания проведены при других условиях, то запись будет иметь следующий вид: HB 5/250/30-200, что означает – число твердости 200 получено при испытании шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 250 кгс и длительности нагрузки 30 с.

При измерении твердости по методу бринелля необходимо выполнять следующие условия:

— образцы с твердостью выше HB 450 кгс/мм2 (4500 МПа) испытывать запрещается;

Метод определения твердости (Бринелль, Роквелл, Викерс)

Простейшим механическим свойством является твердость. Методы определения твердости в зависимости от скоро­сти приложения нагрузки делятся на статические и динамические, а по спо­собу ее приложения — на методы вдавливания и царапания. Методы опреде­ления твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу относятся к статическим методам испытания.

Твердость— это способность материала сопротивляться вдавливанию в него более твердого тела (индентора) под действием внешних сил.

При испытании на твердость в поверхность материалов вдавливают пирамиду, конус или шарик (индентор), в связи с чем различают методы ис­пытаний, соответственно, по Виккерсу, Роквеллу и Бринеллю. Кроме того, существуют менее распространенные методы испытания твердости: метод упругого отскока (по Шору), метод сравнительной твердости (Польди) и не­которые другие.

При испытании материалов на твердость не изготавливают стандарт­ных специальных образцов, однако к размерам и поверхности образцов и изделий предъявляются определенные требования.

О твердости судят либо по площади полученного отпечатка, либо по глубине вдавливания индентора. В результате вдавливания с достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, получают пластическую деформацию.

После снятия нагрузки на образце (детали) остаётся отпечаток.

Малый объём деформируемого металла, возможость проведения испытаний на поверхностях тел различной формы и размеров на деталях небольшой толщины и в очень тонких слоях металла, не пользуясь специально изготовленными образцами, быстрота и простота испытания, а также возможность без разрушения изделия судить о его свойствах вследствие существования количественной зависимости между твёрдостью пластичных металлов и другими механическими свойствами (пределом прочности) делают испытания на твёрдость незаменимым производственным методом массового контроля металла.

Поверхность образца или испытуемого изделия для измерения твёрдости должна быть ровной, гладкой, свободной отокисной плёнки и представлять горизонтальную шлифованную площадку. Образцы должны быть устойчивыми, при испытании образцов неправильной формы необходимо использовать подставки клинообразной формы.

Измерение твердости методом Бринелля Измерение твёрдости по Бринеллю регаментируется ГОСТ 9012-59 « Металлы. Метод измерения твёрдости по Бринеллю»

Испытания проводят на специальных прессах – твердомерах, развивающих строго определенное усилие вдавливания, являющееся стандартным с нагрузкой 3000, 1000, 750 и 250 кгс

В качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметра 2,5; 5 или 10 мм. На поверхности шарика не должно быть царапин, коррозии, вмятин.

Испытания проводят при комнатной температуре. При измерении твёрдости прибор должен быть защищён от ударов и вибраций.

Диаметр отпечатка d измеряют с помощью отсчётного микроскопа (лупа Бринелля) МПБ-2 и переводят в единицы твёрдости по переводным таблицам.

Диаметры отпечатка d1 и d2 измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За диаметр отпечатка принимается среднее арифметическое значение результатов измерений.

Расстояние между центром отпечатка и краем образца должен быть не менее 2,5 диаметров отпечатка, расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее 4 диаметров отпечатка.

Число твёрдости по Бринеллю определяется делением нагрузки Р кгс (Н) на площадь поверхности сферического отпечатка Fмм2 (м2) и может быть вычислена по формуле:

P – усилие вдавливания, D – диаметр шарика, d – диаметр полученного отпечатка, измеряемый после удаления индентора.

Получаемое число твёрдости НВ зависит от диаметра отпечатка d.

При измерении твёрдости шариком диаметром D =10мм, под нагрузкой Р=3000кгс с выдержкой t=10с число твёрдости по Бринеллю обозначается символом НВ, например НВ 398. Если испытание проводилось шариком диаметром D =5мм, под нагрузкой Р=750кгс с выдержкой t=30с, то число твёрдости по Бринеллю 200будет обозначено НВ 5/750/30-200.

Достоинства метода: высокая универсальность, то есть способность к измерению материалов с разной структурой. За счет изменения диаметра индентора, можно измерять твердость материалов в широком диапазоне. Недостатки метода: можно измерять твердость только относительно мягких материалов, не высокая оперативность.

Измерение твердости методом Роквелла Измерение твёрдости по Роквеллу регаментируется ГОСТ 9013-59 « Металлы. Метод измрения твёрдости по Роквеллу»

В методе Роквелла твердость определяется по глубине вдавливания индентора. В качестве индентора используется алмазный конус с углом при вершине 1200. Метод предназначен для определения твердости:

— закаленной и отпущенной стали (HRC);

— очень твердых материалов (HRА);

— твердость мягких материалов (HRВ). Нагружение в три этапа: а) предварительное малое усилие P0 для обеспечения контакта с образцом; б) основное нагружение усилием P = P0 + Pраб; в) снятие рабочего усилия Pраб. Остается P0 для обеспечения контакта с образцом.

О твердости материала судят по глубине вдавливания h, измеряемого на 3-м этапе нагружения. Для метода Роквелла характерна высокая оперативность. Для повышения универсальности существуют три шкалы:

Формулы расчета твердости по различным методам

Какие методы существуют для определения твердости?

Для определения твердости образцов существуют различные методы, такие как статический и динамический (ударный) и ультразвуковой.

Динамические и ультразвуковые методы не требуют определения твердости вручную. Твердость отображается на экране.

Для методов по Бринеллю, Виккерсу и Микро-Виккерсу существуют эмпирические таблицы и формулы для расчета твердости.

Для метода по Роквеллу существует формула для измерения глубины отпечатка.

По методу Шора измеряется глубина вдавливания индентора в поверхность исследуемого образца под действием тарированной пружины.

Как измеряют твердость методом Бринелля?

Измерение твердости по Бринеллю происходит путем внедрения с определенной нагрузкой закаленного стального шарика (диаметром 2,5 мм; 5 мм или 10 мм) в поверхность испытуемого образца. В результате на поверхности образца получается отпечаток. С помощью лупы измеряют диаметр отпечатка.

Измерение твердости по Бринеллю происходит путем внедрения с определенной нагрузкой закаленного стального шарика (диаметром 2,5 мм; 5 мм или 10 мм) в поверхность испытуемого образца. В результате на поверхности образца получается отпечаток. С помощью лупы измеряют диаметр отпечатка.

Формула твердости по Бринеллю.

Формула расчета твердости методом Бринелля (HB, HBW):

  • где НВ – при использовании стального шарика для металлов с твердостью менее 450 единиц; (HBW – при использовании шарика из твердого сплава с твердостью более 450 единиц), кгс;
  • F – нагрузка, действующего на индентор, Н (кгс);
  • А – площадь поверхности отпечатка, мм 2 ;
  • D – диаметр стального шарика, мм;
  • d – диаметр отпечатка, мм.

Нагрузку на шарик выбирают в зависимости от вида материала К и должна быть пропорциональна квадрату диаметра шарика:

Соответствующую нагрузку F и диаметр шарика D выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:

Толщина образца должна, как минимум в 8 раз превышала глубину внедрения индентора.

Как измеряют твердость методом Роквелла?

Измерение твердости по Роквеллу основан на погружение алмазного наконечника (120 градусов) или стального закаленного шарика (диаметром 1,588 мм) с последующим измерением глубины отпечатка.

Формула твердости по Роквеллу

Формула расчета твердости по Роквеллу (HR):

  • при измерении твердости алмазным наконечником (120 градусов) применяют формулу:

где H-h-разность глубин внедрения индентора (в мм) после снятия основной нагрузки и до ее приложения.

  • при измерении твердости закаленным стальным шаровым индентором (диаметром 1,588 мм):

Как измеряют твердость методом Виккерса?

Измерение твердости по Виккерсу происходит путем плавного внедрения четырехгранной алмазной пирамиды (с противоположным углом 136 градусов) в исследуемую поверхность образца, с дальнейшим измерением диагонали отпечатка d и расчета твердости исследуемого образца по таблицам (подробнее в ГОСТ 2999-75).

Формула твердости по Виккерсу.

Формула расчета твердости по Виккерсу (HV):

  • где F – испытательная нагрузка, действующее на индентор, кгс;
  • М – площадь поверхности отпечатка, мм 2 ;
  • a – наклон алмазного наконечника пирамидной формы;
  • d – средняя длина диагонали отпечатка, мм.

Твердость металлов: в чем измеряется, шкала, определение, единицы измерения, таблица

Все материалы, используемые во время машиностроения и изготовления прочих деталей, имеют определенные характеристики. Перед тем как взять в работу конкретный металлический сплав, специалист проверяет все параметры, так как от них зависит и металлообработка, и эксплуатация дальнейшего изделия. В статье расскажем про значение твердости поверхности металла: что это такое, что называется твердой сталью, а также в чем измеряется показатель, и как происходит замер.

Данным термином в материаловедении называют механическое свойство, которое определяет устойчивость к разрушению под воздействием других, более плотных веществ. Иначе можно сказать так: это сопротивляемость деформациям от давления. При этом учитываются и пластичные, и упругие изменения.

От характеристики зависит множество процессов и условий:

  • Износостойкость – это есть то, насколько долго может быть использован элемент. В том числе срок износа, поскольку для каждой детали, например автомобильной, наступает время, когда по естественным причинам ее нужно менять. Но чем тверже элемент, тем дольше он будет служить в определенных условиях.
  • Возможность различных видов металлообработки – одни технологии применяются только к мягким сплавам, а другие могут быть использованы и для прочных.
  • Сопротивление давлению и другим усилиям характерно для вала или подшипника, на которые действуют силы центробежная и трения.
  • Способность использовать материал в качестве инструмента для более податливой поверхности. Инструментальная сталь является настолько крепкой, что применяется для изготовления фрез для фрезерных станков, сверл и прочих изделий.

Это далеко не полный перечень того, на что влияет твердость металла после того, как мы дали ему определение. Не каждое используемое вещество берется с одинаковыми характеристиками. Что делается прежде всего для увеличения данного параметра? Сперва берем сырье, очищаем от примесей, а затем подвергаем химической и температурной обработке. А именно: в состав добавляем различные легирующие компоненты, повышающие это качество, например:

  • Хром. Увеличивается прочность и устойчивость к коррозии, незначительно уменьшается пластичность и подверженность магнитным силам. Если более 13% хрома, то сплав называют нержавеющим.
  • Вольфрам. Очень сильно повышается содержание твердых соединений – карбидов. Дополнительное свойство – снижение хрупкости после отпуска.
  • Ванадий. Тоже возрастает сопротивление деформациям.
  • Марганец. Чтобы увидеть эффект, вещества должно быть не менее 1%. Резко взлетает стойкость к ударным нагрузкам.

От чего зависит твердость металлов по этому классу:

  • От наличия легирующих добавок, перечисленных выше.
  • От естественных свойств сырья.
  • От термообработки. С этой целью помогает закалка – материал нагревают сверх определенной критической точки, кристаллическая решетка меняется, и после охлаждения закаленная сталь становится очень надежной.
  • От цементации – способом диффузии образец насыщается углеродом. Такому методу подвергаются только низкоуглеродистые или легированные части.
  • От старения – оно может быть естественным или искусственным. В первом случае со временем протекают процессы, которые не затрагивают микроструктуру, но важны на общем уровне. Во втором применяется термообработка с целью химического и термального увеличения срока эксплуатации – состаривание.
  • От наклепывания на поверхность. Это пластическое изменение структуры вещества, приводящее к повышению прочности.
  • От обработки лазером. Лазерная установка наплавляет прочный слой.

Кроме того, некоторые этапы металлообработки (прокатка, ковка и закалка) с изменением формы заготовки также приводят к улучшению качества.

В каких единицах измеряется твердость металла

Особенность данной характеристики в том, что в зависимости от метода, которым проводили замер, меняется и классическое обозначение. Так как параметр нельзя причислить к основным физическим шкалам, таким как расстояние, скорость, масса, сила, то и единого стандарта нет в так называемой системе СИ.

Если исследователь применяет один из наиболее стандартных способов, предложенный Бриннелем, о котором мы подробнее расскажем ниже, то результат будет записан в кгс/мм2, то есть в килограмм-силах, деленных на квадратный миллиметр. По шкале измерения твердости металлов можно сказать о классических примерах и их показателях в соотношении друг с другом:

  • железные сплавы – в среднем 30 кгс/мм2;
  • медные и никелевые составы – 10 кгс/мм2;
  • алюминий, магний и их производные – 5 кгс/мм2.

Так делаем вывод, что железо в 6 раз тверже, чем мягкое алюминиевое соединение.

Второй популярный метод изобрел Роквелл. Согласно ему, одно условное значение (у.е.) равно перемещению конуса на 2 мкм. Если маркируется по данному варианту, то сперва проставляется индексация, затем одна из трех букв – А, В, С и цифровое значение. Если вы видите на заготовке твердость материала НВ, то это единицы измерения по Роквеллу. Также индексом могут быть отмечены детали под маркировкой HR, а после 1 из трех букв:

  • A – свидетельствует о том, что испытания проводились с помощью конуса из алмаза с углом вершины в 120 градусов под прилагаемой нагрузкой в 50 – 60 кг.
  • В – говорит о шарике в одну шестнадцатую дюйма, который направляют к поверхности под весом в 90 – 100 кг.
  • С – используется аналогичный конус, как при маркировке А, но увеличенное воздействие в 140 – 150 кг.

Дальше идет цифра, которая уже указывает на то, какая вмятина образовалась.

И еще один вариант того, в чем измеряется твердость стали, – цифры плюс буквы HV. Такое измерение предлагает Виккерс. В то время как по методике Шора можно увидеть такие записи – 90 HSD.

Насколько твердыми бывают основные металлы

Большинство материалов уже обладают определенными характеристиками, их давно измерили и записали в таблицы, при этом в сводках обозначены как исходные значения необработанного железа, так и после различных типов термо- и холодной металлообработки. Но при добавлении нестандартных и новых добавок, проведенных процедур необходимо заново измерять данный показатель. Но если вы сталкиваетесь со стандартными сплавами, то следует посмотреть в подготовленные списки.

Они более мягкие, чем черные, потому что в них нет твердых включений, а также их не подвергают закалке и прочим методам термообработки.

Титан составляет исключение. Приведем технологию, используемую Бриннелем:

Читать еще:  Пищевой алюминий марка сплава
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector