Методы определения и таблица твердости металлов и сплавов по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу: в чем измеряется - Роста
mail
stanok
lines1
lines2
О компании Написать письмо Информация Контакты
rosta-w
тел: 8-908-135-59-82; (473) 239-65-79; 8-800-707-53-38 (Звонок по РФ бесплатный)
 

Способы определения твердости металлов

Для корректной работы запчастей и прочих деталей, надо соблюдать все необходимые параметры изготовления. Именно в связи с этим процесс контроля так важен при производстве. У железных комплектующих существует много важных параметров, таких как вязкость, прочность или пластичность.

В статье мы поговорим о самом важном процессе – определении твердости металлов, расскажем про методы измерения и предложим таблицу для наглядности.

Понятие

Твердость заготовки – особенность материала, благодаря которой железо создает сопротивление при контакте или проникновении в его слои инородного объекта или тела. Оно не должно подвергаться деформации или разрушению при определенных нагрузках.

Данный параметр служит для следующих целей:

  • Контроль состояния металла по времени.

  • Добыча информации, касательно минимальных и максимальных допустимых значениях заготовки.

  • Анализ результатов обработки с применением высоких температур.

Данный критерий показывает, как деталь проявит себя в дальнейшем использовании, а также какой у нее срок годности. Для проведения исследований используется как необработанные элементы, так и готовые запчасти.

Как определить твердость металла: методы

Для его измерения существует много способов. Для получения наиболее точного результата используют сразу несколько методик. Ознакомимся с ними поближе:

  • по Бринеллю. Данное исследование заключается в том, что в заготовку вдавливается специальный шарик. После этого, по оставшемуся на железе следу, с помощью математических алгоритмов вычисляют его механический коэффициент.

  • по Роквеллу. В данном случае также используется шарик или алмазный конус. Параметр определяется с помощью расчетов или выводится на шкалу.

  • по Виккерсу. Данный способ является наиболее аккуратным и точным методом измерения. Для проведения исследований используется пирамидообразный наконечник, выполненный из алмаза.

Единицы измерения твердости металла: какой способ выбрать

При проведении тестов в лаборатории, необходимая методика подбирается в зависимости от характеристик и свойств детали. К таким относят:

  • Размер заготовки. Если образец слишком маленький или тонкий, для вычисления необходимого коэффициента используют метод Виккерса.

  • Приблизительное значение прочности. В зависимости от используемого материала и его количества принято использовать разные способы. Так например, твердость металла по Бринеллю и Роквеллу вычисляется, если заготовка выполнена из материалов с небольшой твердостью или из легированной стали и прочих сплавов.

  • Толщина заготовки. Один из главных факторов – ширина детали в месте проведения замера. Зачастую данный фактор относится к цементным и азотным слоям.

Также отметим, что все необходимые параметры задокументированы межгосударственным стандартом.

Определение твердости металлов по Бринеллю: особенности

Данный тип проверки железных заготовок проводится согласно следующим показателям:

  • Продолжительность давления. Для разных типов материала используется разное количество времени. Для стальных и чугунных заготовок – от 10 до 15 секунд, изделия из цветных металлов – 30 сек, в некоторых особых случаях время воздействия может увеличиться до 60-180 с.

  • Диаметр шарика. Название данного инструмента – индентор, и в зависимости от типа запчасти принято использовать проверочный инструмент разного диаметра. Величина варьируется от 1 до 10 миллиметров.

  • Пиковая величина твердости. При использовании шарика, выполненного из стали – 450 НВ, если используется твердый сплав – 650 НВ.

  • Максимальные возможные нагрузки. При измерении прочности используются специальные грузы, которые регулируют силу давления на исследуемую деталь. Минимальное значение такого элемента – 153.2 Н, максимальное – 29420 Н.

Таблица по Бринеллю:

Твердость по Бринеллю D = 10 мм, Р = 3000 кгс), НВ Твердость по Роквеллу (шкала С, Р = 150 кгс), HRC Твердость по Виккерсу, HV Твердость по Шору, HSD
143 - 143 23
149 - 149 24
156 - 155 26
163 2 162 27
170 4 171 28
179 7 178 29
187 9 186 30
197 12 197 31
207 14 208 33
217 17 217 34
229 20 228 36
241 23 240 38
255 25 255 40
269 27 270 42
285 29 285 44
302 31 303 46
321 33 320 49
341 36 344 51
363 39 380 54
388 41 401 57
143 - 143 23
149 - 149 24
156 - 155 26
163 2 162 27
170 4 171 28
179 7 178 29
187 9 186 30
197 12 197 31
207 14 208 33
217 17 217 34
229 20 228 36
241 23 240 38
255 25 255 40
269 27 270 42
285 29 285 44
302 31 303 46
321 33 320 49
341 36 344 51
363 39 380 54
388 41 401 57
415 43 435 61
444 46 474 64
477 49 534 68
514 52 587 73
555 56 650 78
600 60 746 84
653 64 868 91
682 66 941 94
712 68 1022 98
745 70 1116 102
780 72 1220 106

Измерение твердости металлов по методу Бринелля

Для вычисления необходимого параметра данным способом необходимо выполнить следующую последовательность действий:

  • Проверьте заготовку на соответствие требованиям межгосударственного стандарта.

  • Убедитесь в исправности прибора.

  • Подберите подходящий наконечник, задайте необходимое усилие, а также установите грузик задайте время.

  • Запустите прибор и начните проверку материала.

  • Измерьте диаметр деформации.

  • Вычислите необходимую величину.

Для выполнения последнего пункта вам понадобится следующая формула:

  • НВ = F/А
  • F – нагрузка, измеряется в Н,
  • А – площадь деформации, ее величиной является мм2,

Из этого получим:

  • НВ = (0,102*F) / (T*D*h)
  • D – диаметр используемого наконечника, измерения проводятся в мм,
  • h – длина отпечатка вглубь, величина – миллиметры.

Данная методика отличается повышенной точностью, особенно при проверке мягких материалов. Является одним из основных и самых популярных способов измерения твердости металлов и сплавов.

Определение твердости металла по Роквеллу

Данный способ появился еще в начале 20 века и отличается более автоматизированным процессом. Отметим, что данный тип проверок используется чаще всего для заготовок из твердого металла.

К характеристикам данной методики можно отнести:

  • Время проверки – от 10 секунд до минуты.

  • Первичная нагрузка не менее 10 кгс.

  • Показатель на корпусе приспособления для проверки можно вычислить арифметически.

  • Пиковые показатели – HRA 20-800, HRB 20-100, HRC 20-70.

  • Инденторы. Выделяют 11 шкал в зависимости от используемого наконечника, чаще всего используют А, В или С.

Рассмотрим типы наконечников:

  • А – конусообразное изделие, выполненное из алмаза. Пиковая величина давления – 60 кгс. Такие приборы используют в основном для проверки тонкого проката.

  • В – шарообразные индентор, размер которого составляет 1,588 миллиметра. Чаще всего выполнен из закаленной стали. Его тяжесть составляет 100 кгс. Применим для заготовок из отожженных материалов.

  • С – алмазный наконечник, нажатие которого составляет 150 кгс. Использовать данное приспособление следует при проверке закаленных материалов.

Пробы можно проводить неоднократно. Их количество зависит лишь от размера заготовки. Расстояние между местом проведения измерения должно составлять около четырех диаметров наконечника. Также следует обратить внимание, что данный способ применим не ко всем металлам. Толщина изделия должна быть как минимум в десять раз больше, чем глубина вхождения индентора.

Таблица по Роквеллу:

Таблица твердости металлов по Роквеллу

Чтобы выполнить проверку данным способом вам понадобится выполнить следующие действия:

  • Проверьте размеры и параметры заготовки.

  • Оцените исправность прибора перед выполнением исследования.

  • Выберите необходимый индентор и укажите нагрузку.

  • Зафиксируйте деталь.

  • Выполните первичную нагрузку, величина которой должна составить 10 кгс.

  • Проведите полную проверку.

  • Полученный результат появится на шкале прибора.

Для проверки результата можно вычислить итог путем математического расчета.

Если вы используете алмазный индентор, нажатие которого составляет 60-150 кгс:

  • HR = 100 - ((H-h) / 0.002)

При применении железного шарообразного наконечника с давлением около 100 кгс, следует использовать следующую формулу:

  • HR = 130 - ((H-h) / 0.002)
  • h – длина вдавливания индентора вглубь при первом давлении,
  • Н – аналогичная величина при повторной, полной нагрузке,
  • 0,002 – показатель перемещения наконечника при смещении твердости на одну единицу.

Данная методика является наиболее простой из всех предложенных, однако отличается не самым точным результатом. Несмотря на это, она позволяет рассчитывать коэффициенты для сплавов из твердых металлов.

Способы определения твердости металлов: метод Виккерса

Данный тип проверки является самым простым и точным. Вся процедура заключается во вдавливании алмазного пирамидообразного индентора в корпус заготовки. У данного приема существуют следующие характеристики:

  • Наконечник. Используется алмазный индентор под углом 136 градусов.

  • Время давления – 10-15 секунд.

  • Пиковая величина нагрузки. Для чугуна и изделий из стали – от 5 до 100 кгс, сплавы из меди выдерживают от 2,5 до 50 кгс, заготовки из алюминия – от 1 до 100 кгс.

  • Проверяемые материалы. Данный способ подразумевает исследование следующих металлов – стальные сплавы и цветмет с 450-500 НВ, а также, прошедшие химическую и термическую обработку.

Следуйте инструкции для выполнения проверки данным способом:

  • Убедитесь в пригодности заготовки и корректной работе аппаратуры.

  • Назначьте максимально допустимое усилие.

  • Зафиксируйте запчасть.

  • Запустите прибор.

  • Получите итоговые числа на экране устройства.

Если вы хотите проверить результат путем математического анализа, обратитесь к предложенной формуле:

  • HV = 1.8544 * (F / d2)
  • HV – единица твердости металла,
  • F – усилие, измерения производятся в кгс,
  • d – величина отпечатка в миллиметрах.

Данная методика служит для высокоточных исследований тонких заготовок, а также изделий маленького размера. Способ позволяет получить максимально точную цифру.

Благодаря собственному производству мы предлагаем оборудование европейского качества по выгодным ценам. Функционал наших приборов повторяет, а во многом даже превосходит импортные системы.

Для получения подробной информации и консультации обращайтесь к нам по телефону, указанному на сайте. Наш оператор ответит на все возникшие вопросы.

Определение твердости металлов и сплавов: соответствия между разными типами измерений

Имея на руках результат одного способа проверки, можно получить данные в других шкалах. Для этого существуют таблицы соответствия. Ознакомимся с ними поближе:

1

Данная таблица обладает высокой точностью, так как составлена путем неоднократных исследований.

В статье мы рассказали про методы измерения твердости металлов и сплавов, рассмотрели их особенности, дали подробные инструкции и предложили таблицу соответствия. Для более точных измерений используйте качественное оборудование. Его вы найдете в нашем каталоге.

Наша продукция: