Детали и инструменты | Число твердости HRC |
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные | 33…38 |
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона | 35…40 |
Шлицы круглых гаек | 36…42 |
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам | 40…45 |
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные | 45…50 |
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги | 50…60 |
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса | 56…60 |
Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб | 56…64 |
Копиры, ролики копирные | 58…63 |
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг | 60…64 |
Измерение твердости применяют к большинству материалов, особенно к металлам. Само понятие «твердость» имеет много определений – от физиков, металлургов и инженеров-механиков. В минералогии твердость – это сопротивление царапанию другим веществом, а у металлургов – способность материала сопротивляться пластической деформации.
Наиболее частое применяемое определение твердости металлов такое: «Сопротивление металла местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела, например, наконечника (индентора) испытательного прибора». Однако, твердость может иметь и другие проявления такие как, например, жесткость, сопротивление царапанию, истиранию или резанию. Твердость металла дает ему способность сопротивляться необратимому деформированию – гибке, излому или изменению формы. Чем больше твердость металла, тем больше его сопротивление он оказывает необратимой, например, пластической деформации. Это разнообразие проявлений твердости дает и разнообразие методов ее измерения.
Указанные значения твердости по Роквеллу, Виккерсу и Шору соответствуют значениям твердости по Бринеллю, определенным с помощью шарика диаметром 10 мм.
По Роквеллу | По Бринеллю | По Виккерсу (HV) | По Шору | |||
HRC | HRA | HRB | Диаметр отпечатка | HB | ||
65 | 84,5 | — | 2,34 | 688 | 940 | 96 |
64 | 83,5 | — | 2,37 | 670 | 912 | 94 |
63 | 83 | — | 2,39 | 659 | 867 | 93 |
62 | 82,5 | — | 2,42 | 643 | 846 | 92 |
61 | 82 | — | 2,45 | 627 | 818 | 91 |
60 | 81,5 | — | 2,47 | 616 | — | — |
59 | 81 | — | 2,5 | 601 | 756 | 86 |
58 | 80,5 | — | 2,54 | 582 | 704 | 83 |
57 | 80 | — | 2,56 | 573 | 693 | — |
56 | 79 | — | 2,6 | 555 | 653 | 79,5 |
55 | 79 | — | 2,61 | 551 | 644 | — |
54 | 78,5 | — | 2,65 | 534 | 618 | 76,5 |
53 | 78 | — | 2,68 | 522 | 594 | — |
52 | 77,5 | — | 2,71 | 510 | 578 | — |
51 | 76 | — | 2,75 | 495 | 56 | 71 |
50 | 76 | — | 2,76 | 492 | 549 | — |
49 | 76 | — | 2,81 | 474 | 528 | — |
48 | 75 | — | 2,85 | 461 | 509 | 65,5 |
47 | 74 | — | 2,9 | 444 | 484 | 63,5 |
46 | 73,5 | — | 2,93 | 435 | 469 | — |
45 | 73 | — | 2,95 | 429 | 461 | 61,5 |
44 | 73 | — | 3 | 415 | 442 | 59,5 |
42 | 72 | — | 3,06 | 398 | 419 | — |
40 | 71 | — | 3,14 | 378 | 395 | 54 |
38 | 69 | — | 3,24 | 354 | 366 | 50 |
36 | 68 | — | 3,34 | 333 | 342 | — |
34 | 67 | — | 3,44 | 313 | 319 | 44 |
32 | 67 | — | 3,52 | 298 | 302 | — |
30 | 66 | — | 3,6 | 285 | 288 | 40,5 |
28 | 65 | — | 3,7 | 269 | 271 | 38,5 |
26 | 64 | — | 3,8 | 255 | 256 | 36,5 |
24 | 63 | 100 | 3,9 | 241 | 242 | 34,5 |
22 | 62 | 98 | 4 | 229 | 229 | 32,5 |
20 | 61 | 97 | 4,1 | 217 | 217 | 31 |
18 | 60 | 95 | 4,2 | 207 | 206 | 29,5 |
— | 59 | 93 | 4,26 | 200 | 199 | — |
— | 58 | — | 4,34 | 193 | 192 | 27,5 |
— | 57 | 91 | 4,4 | 187 | 186 | 27 |
— | 56 | 89 | 4,48 | 180 | 179 | 25 |
Метод определения твёрдости металлов по Роквеллу
состоит во вдавливании алмазного конуса или стального закалённого шарика в предварительно зашлифованную поверхность образца. В отличие от предыдущего способа твёрдость по Роквеллу заключается в определении глубины вдавливания. Метод Роквелла считается более оперативным, а в таких твердомерах автоматизируется как процесс испытания, так и последующая обработка его результатов.
Суть метода Роквелла
заключается в том, что предварительно выбирается некоторая реперная точка, и полученная для этой координаты глубина внедрения индентора вычитается из произвольно выбранной наибольшей глубины вдавливания.
Существует 11 шкал определения твердости по методу Роквелла (A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T), основанных на комбинации «индентор (наконечник) — нагрузка». Наиболее широко используются два типа инденторов: шарик из карбида вольфрама диаметром 1/16 дюйма (1,5875 мм) или такой же шарик из закаленной стали либо конический алмазный наконечник с углом при вершине 120°. Возможные нагрузки — 60, 100 и 150 кгс. Величина твёрдости определяется как относительная разница в глубине проникновения индентора при приложении основной и предварительной (10 кгс) нагрузки.
Для обозначения твёрдости, определённой по методу Роквелла, используется символ HR, к которому добавляется буква, указывающая шкалу, по которой проводились испытания (HRA, HRB, HRC).
Таблица определения твердости по Бринеллю
Диаметр отпечатка d10 или 2d5, или 4d2,5 |
Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р (кгс), равной | Диаметр отпечатка d10 или 2d5, или 4d2,5 | Число твердости по Бринеллю при нагрузке Р (кгс), равной | ||||
30 D2 | 10 D2 | 2,5 D2 | 30 D2 | 10 D2 | 2,5 D2 | ||
2,00 | 955 | 4,00 | 229 | 76,3 | 19,1 | ||
2,05 | 910 | 4,05 | 223 | 74,3 | 18,6 | ||
2,10 | 868 | 4,10 | 217 | 72,4 | 18,1 | ||
2,15 | 4,20 | 207 | 68,8 | 17,2 | |||
2,20 | 764 | 4,25 | 201 | 67,1 | 16,8 | ||
2,25 | 735 | 4,30 | 197 | 65,5 | 16,4 | ||
2,30 | 707 | 4,35 | 192 | 63,8 | 16,0 | ||
2,35 | 682 | 4,40 | 187 | 62,4 | 15,6 | ||
2,40 | 659 | 4,45 | 183 | 60,9 | 15,2 | ||
2,45 | 616 | 4,50 | 179 | 59,5 | 14,9 | ||
2,50 | 597 | 4,55 | 174 | 58,1 | 14,5 | ||
2,55 | 579 | 4,60 | 170 | 56,8 | 14,2 | ||
2,60 | 562 | 4,65 | 167 | 55,5 | 13,9 | ||
2,65 | 531 | 4,70 | 163 | 54,3 | 13,6 | ||
2,70 | 516 | 4,75 | 159 | 53,0 | 13,3 | ||
2,75 | 489 | 4,80 | 156 | 51,9 | 13,0 | ||
2,80 | 477 | 4,85 | 152 | 50,7 | 12,7 | ||
2,85 | 455 | 4,90 | 149 | 49,6 | 12,4 | ||
2,90 | 444 | 4,95 | 146 | 48,6 | 12,2 | ||
2,95 | 429 | 5,00 | 143 | 47,5 | 11,9 | ||
3,00 | 415 | 34,6 | 5,05 | 140 | 46,5 | 11,6 | |
3,05 | 401 | 33,4 | 5,10 | 137 | 45,5 | 11,4 | |
3,10 | 388 | 129 | 32,3 | 5,15 | 134 | 44,6 | 11,2 |
3,15 | 375 | 125 | 31,3 | 5,20 | 131 | 43,7 | 10,9 |
3,20 | 363 | 121 | 30,3 | 5,25 | 128 | 42,8 | 10,7 |
3,25 | 352 | 117 | 29,3 | 5,30 | 126 | 41,9 | 10,5 |
3,30 | 341 | 114 | 28,4 | 5,35 | 123 | 41,0 | 10,3 |
3,35 | 331 | 110 | 27,6 | 5,40 | 121 | 40,2 | 10,1 |
3,40 | 321 | 107 | 26,7 | 5,45 | 118 | 39,4 | 9,86 |
3,45 | 311 | 104 | 25,9 | 5,50 | 116 | 38,6 | 9,66 |
3,50 | 302 | 101 | 25,2 | 5,55 | 114 | 37,9 | 9,46 |
3,55 | 293 | 97,7 | 24,5 | 5,60 | 111 | 37,1 | 9,27 |
3,60 | 285 | 95,0 | 23,7 | 5,65 | 109 | 36,4 | 9,10 |
3,65 | 277 | 92,3 | 23,1 | 5,70 | 107 | 35,7 | 8,93 |
3,70 | 269 | 89,7 | 22,4 | 5,75 | 105 | 35,0 | 8,76 |
3,75 | 262 | 87,2 | 21,8 | 5,80 | 103 | 34,3 | 8,59 |
3,80 | 255 | 84,9 | 21,2 | 5,85 | 101 | 33,7 | 8,43 |
3,85 | 248 | 82,6 | 20,7 | 5,90 | 99,2 | 33,1 | 8,26 |
3,90 | 241 | 80,4 | 20,1 | 5,95 | 97,3 | 32,4 | 8,11 |
3,95 | 235 | 78,3 | 19,6 | 6,00 | 95,5 | 31,8 | 7,96 |
Вариант метода | А | В | С | F | N | T |
Форма индентора | Конус | Шарик | Конус | Шарик | Конус | Шарик |
Материал индентора | Алмаз | Сталь | Алмаз | Сталь | Алмаз | Сталь |
Условное обозначение твёрдости | HRA | HRB | HRC | HRF | HRN | HRT |
Диапазон замера твёрдости | 60…80 | 35…100 | 30…70 | 60…100 | 17…92 | 5…94 |
Металлы | Стали весьма высокой твёрдости | Стали средней твёрдости, цветные сплавы | Стали повышенной твёрдости | Тонколистовые металлы | Для испытания тонких или малогабаритных изделий |
Стационарные твердомеры для металлов по методу Роквелла (типа ТК) делятся на приборы с электрическим и механическим приводом. Ручной твердомер ТК включает в себя:
Принцип действия твердомера Роквелла: Образец (шлифованной поверхностью вверх) размещают на измерительном столе, после чего перемещают его вверх, до начала вдавливания индентора в поверхность, что отслеживается по шкале твердомера . Это предварительное нагружение, признаком окончания которого является вертикальное расположение большой стрелки. Это означает, что индентор внедрился в поверхность на глубину, при которой упругая деформация металла уже перешла в пластическую. Затем освобождают рукоятку, которая амортизатором возвращается до упора, и нагружают испытуемое изделие основным усилием. В конечном положении нагрузка на деталь должна быть не менее 5…10 с., когда на индикаторе появится искомое значение твёрдости по Роквеллу.
A | HRA | 60 кгс | 120° алмазный сфероконический* | Карбид вольфрама | 100 | 0,002 мм |
B | HRB | 100 кгс |
Диаметр 1⁄16 дюйма (1,588 мм) стальной, сферический |
Алюминиевые сплавы, бронза, мягкие стали |
130 | 0,002 мм |
C | HRC | 150 кгс | 120° алмазный, сфероконический |
Твёрдые стали с HRB > 100 |
100 | 0,002 мм |
D | HRD | 100 кгс | 120° алмазный, сфероконический | 100 | 0,002 мм | |
E | HRE | 100 кгс |
Диаметр 1⁄8 дюйма (3,175 мм) стальной, сферический |
130 | 0,002 мм | |
F | HRF | 60 кгс |
Диаметр 1⁄16 дюйма (1,588 мм) стальной, сферический |
130 | 0,002 мм | |
G | HRG | 150 кгс |
Диаметр 1⁄16 дюйма (1,588 мм) стальной, сферический |
130 | 0,002 мм | |
*Радиус сферического скругления вершины конуса 0,2 мм |
Метод определения твёрдости металлов по Роквеллу состоит во вдавливании алмазного конуса или стального закалённого шарика в предварительно зашлифованную поверхность образца. В отличие от предыдущего способа твёрдость по Роквеллу заключается в определении глубины вдавливания. Метод Роквелла считается более оперативным, а в таких твердомерах автоматизируется как процесс испытания, так и последующая обработка его результатов.
Суть метода Роквелла заключается в том, что предварительно выбирается некоторая реперная точка, и полученная для этой координаты глубина внедрения индентора вычитается из произвольно выбранной наибольшей глубины вдавливания.
Метод Роквелла имеет несколько разновидностей, каждая из которых применяется в определённых условиях испытаний (см. таблицу):
Вариант метода | А | В | С | F | N | T |
Форма индентора | Конус | Шарик | Конус | Шарик | Конус | Шарик |
Материал индентора | Алмаз | Сталь | Алмаз | Сталь | Алмаз | Сталь |
Условное обозначе-ние твёрдости | HRA | HRB | HRC | HRF | HRN | HRT |
Диапазон замера твёрдости | 60…80 | 35…100 | 30…70 | 60…100 | 17…92 | 5…94 |
Металлы | Стали весьма высокой твёрдости | Стали средней твёрдости, цветные сплавы | Стали повышенной твёрдости | Тонколистовые металлы | Для испытания тонких или малогабаритных изделий |
Стационарные твердомеры для металлов, реализующие метод Роквелла (типа ТК), подразделяют на приборы с электрическим и механическим приводом. Ручной твердомер ТК включает в себя:
Последовательность действия твердомера Роквелла следующая. Образец шлифованной поверхностью вверх размещают на измерительном столе, после чего перемещают его вверх, до начала вдавливания индентора в поверхность, что отслеживается по шкале твердомера. Так происходит предварительное нагружение, признаком окончания которого является вертикальное расположение большой стрелки. Это означает, что индентор внедрился в поверхность на глубину, при которой упругая деформация металла уже перешла в пластическую. Далее, освобождают рукоятку, которая амортизатором возвращается до упора, и нагружают испытуемое изделие основным усилием. В конечном положении нагрузка на деталь должна быть не менее 5…10 с., когда на индикаторе появится искомое значение твёрдости по Роквеллу. После этого маховичком возвращают столик в исходное положение, и снимают с него деталь.
Условная единица твёрдости Роквелла соответствует 2 мкм перемещения рабочего наконечника индентора.
Читайте также: Напильник по дереву и металлу, а также малоизвестные факты о нем
Существуют и переносные разновидности приборов Роквелла. К числу наиболее популярных относится прибор типа ТКП, испытательная головка которого прикрепляется к измеряемой детали. Нагрузку от рукоятки производит трёхкулачковый валик, передающий усилие шпинделю, в котором размещается индентор. Последовательность приложения нагрузок – предварительной и основной – в приборах типа ТКП такая же, так и в стационарных твердомерах для металла, где применяется метод Роквелла.
Применяются также и другие типы твердомеров для металла – Шора, Виккерса и пр. Их цена зависит от технических характеристик прибора. Например, диапазон цен на портативные динамические твердомеры составляет 30000…50000 руб, на стационарные установки – от 275000 до 420000 руб.
Пневмопробойник. Бестраншейная замена труб
Электроды. Обзор цен
Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим минералом для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается – и тогда его твёрдость по Моосу ниже.
Типы исследуемых материалов:
Молотки Шмидта (склерометры-молотки) – метод определения твёрдости и прочности на сжатие без разрушения строительный материалов: бетона, кирпичей, строительного раствора и пр. Оценка материалов происходит по предварительно установленной градуировочной зависимости между прочностью эталонных образцов и значением отскока бойка молотка Шмидта от поверхности материала.
Типы исследуемых материалов:
Испытания могут проводиться как на эталонных образцах (изготовленных из того же металла, и подвергнутых такому же режиму термической обработки), так и непосредственно на готовых деталях. В последнем случае необходимо принять меры к тому, чтобы испытуемое изделие не имело затем внешних повреждений.
Выбор метода испытания твёрдости зависит от:
Твёрдость может быть измерена тремя группами методов – механическими (статическими и динамическими), а также ультразвуковыми. Кроме того, различают твёрдость при комнатных и повышенных температурах (так называемую «горячую твёрдость»). Независимо от этого, физическая сущность всех методов одна – в образец внедряется деформирующий элемент, перемещение которого считывается по специальной шкале.
Твёрдость рассматривается как сопротивление металла необратимым пластическим деформациям, а потому отличается от других измерений наличием специальных унифицированных приборов – твердомеров для металлов.
Твердость металлов — это показатель, который означает устойчивость стали к механическому воздействию других более твердых материалов. Оцениваются показатели в единицах твердости, на основе которых делается вывод о состоянии материала.
Твердость металлов важно учитывать в большинстве видов работы с ними. Например, когда на производстве изготавливаются объемные конструкции с большим весом, где применяются несколько типов металлов, важно знать, что они будут оптимально взаимодействовать и успешно выдерживать большую нагрузку
Читайте также: Съемник сайлентблоков своими руками: как сделать, что нужно?
Особо важно учитывать показатель твердости металла в следующих сферах:
В любой из этих областей устойчивость к механическому воздействию определяет безопасность человека, возможность выполнить поставленную задачу и эксплуатационный срок.
Для определения твердости в металл вдавливается индентор — тело, изготовленное из твердого сплава или алмаза, которое обладает наилучшим показателем сопротивления к механическим воздействиям. Чем большую силу вдавливания выдерживает металл, тем его твердость больше.