Наиболее широко в производстве используется метод определения твердости методом запрессовки, например, твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу, твердость по Виккерсу и микротвердость. Полученное значение твердости, по сути, отражает сопротивление поверхности металла пластической деформации, вызванной проникновением посторонних предметов.
Ниже приведено краткое описание различных единиц измерения твердости:
1. Твердость по Бринеллю (HB)
Приложите к поверхности материала закаленный стальной шарик определенного размера (обычно 10 мм в диаметре) с определенной нагрузкой (как правило, 3000 кг) и удерживайте его в течение определенного времени. После снятия нагрузки отношение нагрузки к площади вдавливания определяется как значение твердости по Бринеллю (HB), выраженное в килограммах силы/мм² (Н/мм²).
2. Твердость по Роквеллу (HR)
Если HB > 450 или размер образца слишком мал, измерение твердости по Бринеллю не применяется, и вместо него следует использовать измерение твердости по Роквеллу. Для этого используется алмазный конус с углом вершины 120° или стальной шарик диаметром 1,59 мм и 3,18 мм, которые вдавливаются в поверхность исследуемого материала под определенной нагрузкой, а твердость материала определяется по глубине отпечатка. В зависимости от твердости исследуемого материала, она может быть выражена по трем различным шкалам:
HRA: Это твердость, достигаемая при нагрузке в 60 кг и использовании алмазного конусного индентора; применяется для материалов с чрезвычайно высокой твердостью (таких как твердые сплавы и т. д.).
HRB: Это твердость, достигаемая при приложении нагрузки в 100 кг к закаленному стальному шарику диаметром 1,58 мм. Она используется для материалов с более низкой твердостью (таких как отожженная сталь, чугун и т. д.).
HRC: Это твердость, достигаемая при нагрузке в 150 кг и использовании алмазного конусного индентора; применяется для материалов с высокой твердостью (например, закаленной стали и т. д.).
3. Твердость по Виккерсу (HV)
Используйте алмазный конусообразный индентор с нагрузкой менее 120 кг и углом вершины 136° для вдавливания в поверхность материала, а затем разделите площадь углубления в материале на значение нагрузки, что соответствует значению твердости по Виккерсу HV (кгс/мм²).
По сравнению с твердомерами Бринелля и Роквелла, твердомер Виккерса имеет множество преимуществ. Он не имеет ограничений, связанных с заданными условиями нагрузки P и диаметра индентора D, как Бринелль, и проблемой деформации индентора; также у него нет проблемы, связанной с невозможностью унифицировать значение твердости по Роквеллу. Кроме того, он позволяет измерять твердость любых мягких и твердых материалов, как Роквелл, и лучше, чем Роквелл, измерять твердость чрезвычайно тонких деталей (или тонких слоев), что возможно только при использовании поверхностной твердости по Роквеллу. Но даже в таких условиях сравнение возможно только в пределах шкалы Роквелла, и нет возможности унифицировать значения с другими уровнями твердости. Кроме того, поскольку Роквелл использует глубину вдавливания в качестве показателя измерения, а глубина вдавливания всегда меньше ширины вдавливания, его относительная погрешность также больше. Следовательно, данные твердости по Роквеллу не так стабильны, как по Бринеллю и Виккерсу, и, конечно же, не так стабильны, как по Виккерсу.
Между индексами Бринелля, Роквелла и Викерса существует определенная взаимосвязь, и есть таблица взаимосвязей, к которой можно обращаться с запросами.
Дата публикации: 16 марта 2023 г.
