Твёрдость металла обозначается кодом H. В зависимости от метода определения твёрдости, общепринятыми обозначениями являются твёрдость по Бринеллю (HB), Роквеллу (HRC), Виккерсу (HV), Либу (HL), Шору (HS) и т.д., среди которых наиболее распространены HB и HRC. HB имеет более широкую область применения, а HRC подходит для материалов с высокой поверхностной твёрдостью, например, для определения твёрдости после термообработки. Разница заключается в использовании другого индентора. В приборе для измерения твёрдости по Бринеллю используется шариковый индентор, а в приборе для измерения твёрдости по Роквеллу – алмазный индентор.
Подходит для микроскопического анализа по Виккерсу (HV). Твёрдость по Виккерсу (HV). Надавите на поверхность материала с нагрузкой менее 120 кг алмазным квадратным коническим индентором с углом при вершине 136°. Площадь поверхности углубления в материале делится на величину нагрузки, что и является твёрдостью по Виккерсу (HV). Твёрдость по Виккерсу выражается в единицах HV (см. GB/T4340-1999) и измеряется на очень тонких образцах.
Портативный твердомер HL удобен для измерения. Он использует ударную шаровую головку для удара по поверхности образца с последующим отскоком. Твёрдость рассчитывается как отношение скорости отскока пуансона на расстоянии 1 мм от поверхности образца к скорости удара. Формула: твёрдость по Либу HL = 1000 × VB (скорость отскока) / VA (скорость удара).
Портативный твердомер по Либу может быть преобразован в твердость по Бринеллю (HB), Роквеллу (HRC), Виккерсу (HV) и Шору (HS) после измерения по Либу (HL). Или же, используя принцип Либа, можно напрямую измерить твердость по Бринеллю (HB), Роквеллу (HRC), Виккерсу (HV), Либу (HL) и Шору (HS).
HB - твердость по Бринеллю:
Твёрдость по Бринеллю (HB) обычно используется для более мягких материалов, таких как цветные металлы, стали до термической обработки или после отжига. Твёрдость по Роквеллу (HRC) обычно используется для материалов с более высокой твёрдостью, например, после термической обработки и т. д.
Твердость по Бринеллю (HB) — это испытательная нагрузка определенного размера. Закаленный стальной шарик или шарик из карбида определенного диаметра вдавливается в металлическую поверхность, которая должна быть испытана. Испытательная нагрузка поддерживается в течение определенного времени, а затем нагрузка снимается для измерения диаметра отпечатка на поверхности, которая должна быть испытана. Значение твердости по Бринеллю — это частное, полученное путем деления нагрузки на сферическую площадь поверхности отпечатка. Как правило, закаленный стальной шарик определенного размера (обычно диаметром 10 мм) вдавливается в поверхность материала с определенной нагрузкой (обычно 3000 кг) и удерживается в течение определенного периода времени. После снятия нагрузки отношение нагрузки к площади отпечатка представляет собой значение твердости по Бринеллю (HB), а единицей измерения является килограмм-сила/мм² (Н/мм²).
Твёрдость по Роквеллу определяется на основе глубины пластической деформации отпечатка. Единицей измерения твёрдости является 0,002 мм. При HB>450 или слишком малых размерах образца определение твёрдости по Бринеллю невозможно, и вместо этого используется измерение твёрдости по Роквеллу. Алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,59 или 3,18 мм вдавливаются в поверхность испытуемого материала под определённой нагрузкой, и твёрдость материала рассчитывается по глубине отпечатка. В зависимости от твёрдости испытуемого материала, она выражается по трём различным шкалам:
HRA: Это твердость, полученная при использовании нагрузки 60 кг и алмазного конусного индентора, которая применяется для материалов с чрезвычайно высокой твердостью (таких как твердый сплав и т. д.).
HRB: Это твердость, полученная при использовании груза массой 100 кг и закаленного стального шарика диаметром 1,58 мм, которая применяется для материалов с меньшей твердостью (таких как отожженная сталь, чугун и т. д.).
HRC: это твердость, полученная при использовании нагрузки 150 кг и алмазного конусного индентора, которая применяется для материалов с очень высокой твердостью (например, закаленная сталь и т. д.).
Кроме того:
1.HRC означает твердость по шкале С Роквелла.
2.HRC и HB широко используются в производстве.
3. Применимый диапазон HRC: HRC 20-67, эквивалент HB225-650,
Если твердость выше этого диапазона, используйте шкалу твердости Роквелла A HRA,
Если твердость ниже этого диапазона, используйте шкалу твердости Роквелла B HRB,
Верхний предел твердости по Бринеллю составляет HB650, и не может быть выше этого значения.
4. Индентор твердомера Роквелла (шкала C) представляет собой алмазный конус с углом при вершине 120 градусов. Испытательная нагрузка имеет определённое значение. Китайский стандарт составляет 150 кгс. Индентор твердомера Бринелля представляет собой закалённый стальной шарик (HBS) или твёрдосплавный шарик (HBW). Испытательная нагрузка варьируется в зависимости от диаметра шарика и составляет от 3000 до 31,25 кгс.
5. Отпечаток по Роквеллу очень мал, и измеренное значение носит локальный характер. Для нахождения среднего значения необходимо провести измерение в нескольких точках. Этот метод подходит для измерения готовых изделий и тонких срезов и относится к неразрушающему контролю. Отпечаток по Бринеллю больше, измеренное значение является точным, но он не подходит для измерения готовых изделий и тонких срезов и, как правило, не относится к неразрушающему контролю.
6. Значение твёрдости по Роквеллу — это не имеющее названия число, не имеющее единиц измерения. (Поэтому называть твёрдость по Роквеллу определённой степенью некорректно.) Значение твёрдости по Бринеллю имеет единицы измерения и имеет определённую приблизительную связь с пределом прочности на растяжение.
7. Твёрдость по Роквеллу отображается непосредственно на циферблате или в цифровом виде. Устройство простое в использовании, быстрое и интуитивно понятное, подходит для массового производства. Для измерения твёрдости по Бринеллю требуется микроскоп для измерения диаметра отпечатка, а затем поиск по таблице или расчёт, что более сложно в использовании.
8. При определённых условиях HB и HRC можно поменять местами, обратившись к таблице. Формула для устного расчёта может быть приблизительно записана как: 1HRC≈1/10HB.
Испытание на твёрдость — это простой и удобный метод испытаний механических свойств. Чтобы заменить некоторые испытания на твёрдость испытаниями на механические свойства, в производстве требуется более точное соотношение между твёрдостью и прочностью.
Практика показала, что между различными значениями твёрдости металлических материалов, а также между значением твёрдости и пределом прочности существует приблизительное соответствие. Поскольку значение твёрдости определяется начальным сопротивлением пластической деформации и сопротивлением дальнейшей пластической деформации, чем выше прочность материала, тем выше сопротивление пластической деформации и твёрдость.
Время публикации: 16 августа 2024 г.
