Метод Бринелля. Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012 — 59 (ИСО 6506 — 81, ИСО 410 -82).
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 15с.
Примеры обозначений:
250 НВ 5/750 — твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром при силе 750 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с;
575 HBW2,5/187,5/30 — твердость по Бринеллю 575. определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром при силе 187.5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30с.
При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром при силе 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW.
Пример обозначения: 185 НВ, 600 HBW.
Метод Виккерса. 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*.
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…15с, обозначают цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HV.
Пример обозначения: 500 HV- твердость по Виккерсу, полученная при силе 30 кгс и времени выдержки 10…15с.
При других условиях испытания после букв HVуказывают нагрузку и время выдержки.
Пример обозначения: 220 HV10/40 — 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.
Метод Роквелла. Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013 – 59*.
Сущность метода заключается во внедрении 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 HRс 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.
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, приведены в табл. 25.
25. Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном по ГОСТ 8.064 – 94
Шкалы |
Диапазоны измерений |
|
Роквелла |
А |
70 — 93 HRA |
В |
25 — 100 HRB |
|
С |
20 — 67 HRC |
|
Супер-Роквелла |
N 15 |
70 — 94 HRN 15 |
N 30 |
40 — 86 HRN 30 |
|
N 45 |
20 — 78 HRN 45 |
|
Т 15 |
62 — 93 HRT 15 |
|
Т 30 |
15 — 82 HRT 30 |
|
Т 45 |
10 — 72 HRT 45 |
26. Сравнение чисел твердости металлов и сплавов по различным шкалам
ВиккерсHV |
Бринелль НВ |
РоквеллHRB |
σв, МПа |
ВиккерсHV |
Бринелль НВ |
РоквеллHRC |
σв, МПа |
100 |
100 |
52,4 |
333 |
245 |
245 |
21,2 |
815 |
105 |
105 |
57,5 |
350 |
250 |
250 |
22,1 |
835 |
110 |
110 |
60,9 |
362 |
255 |
255 |
23,0 |
855 |
115 |
115 |
64,1 |
382 |
260 |
260 |
23,9 |
865 |
120 |
120 |
67,0 |
402 |
265 |
265 |
24,8 |
880 |
125 |
125 |
69,8 |
410 |
270 |
270 |
25,6 |
900 |
130 |
130 |
72,4 |
430 |
275 |
275 |
26.4 |
910 |
135 |
135 |
74,7 |
450 |
280 |
280 |
27,2 |
930 |
140 |
140 |
76,6 |
470 |
285 |
285 |
28,0 |
950 |
145 |
145 |
78,3 |
480 |
290 |
290 |
28,8 |
970 |
150 |
150 |
79,9 |
500 |
295 |
295 |
29,5 |
980 |
155 |
155 |
81,4 |
520 |
300 |
300 |
30,2 |
1000 |
160 |
160 |
82,8 |
530 |
310 |
310 |
31,6 |
1030 |
165 |
165 |
84,2 |
550 |
320 |
319 |
33,0 |
1060 |
170 |
110 |
85,6 |
565 |
330 |
328 |
34,2 |
1090 |
175 |
175 |
87.0 |
580 |
340 |
336 |
35,3 |
1120 |
180 |
180 |
88,3 |
600 |
350 |
344 |
36.3 |
1150 |
185 |
185 |
89,5 |
620 |
360 |
352 |
37,2 |
1180 |
190 |
190 |
90,6 |
640 |
370 |
360 |
38,1 |
1200 |
195 |
195 |
91,7 |
650 |
380 |
368 |
38,9 |
1230 |
200 |
200 |
92.8 |
665 |
390 |
376 |
39,7 |
1260 |
205 |
205 |
93,8 |
685 |
400 |
384 |
40.5 |
1290 |
210 |
210 |
94.8 |
695 |
410 |
392 |
41,3 |
1305 |
215 |
215 |
95.7 |
715 |
420 |
400 |
42,1 |
1335 |
220 |
220 |
96,6 |
735 |
430 |
408 |
42,9 |
1365 |
225 |
225 |
97,5 |
745 |
440 |
416 |
43,7 |
1385 |
230 |
230 |
98.4 |
765 |
450 |
425 |
44,5 |
1410 |
235 |
2 35 |
99,2 |
785 |
460 |
434 |
45.3 |
1440 |
240 |
240 |
100,0 |
795 |
470 |
443 |
46,1 |
1480 |
Продолжение табл. 26
ВиккерсHV |
РоквеллHRC |
ВиккерсHV |
РоквеллHRC |
ВиккерсHV |
РоквеллHRC |
ВиккерсHV |
РоквеллHRC |
490 |
47,5 |
600 |
54,2 |
720 |
60,2 |
840 |
65,1 |
500 |
48,2 |
620 |
55,4 |
740 |
61,1 |
860 |
65,8 |
520 |
49,6 |
640 |
56,5 |
760 |
62,0 |
880 |
66,4 |
540 |
50,8 |
660 |
57,5 |
780 |
62,8 |
900 |
67,0 |
560 |
52 |
680 |
58,4 |
800 |
63,6 |
1114 |
69 |
580 |
53,1 |
700 |
59,3 |
820 |
64,3 |
1220 |
72 |
Примечание. Погрешность перевода чисел твердости по Виккерсу в единицы Бринелля ± 20 НВ; в единицы Роквелла — до ± 3 HRC (HRB); значения σв до ± 10%.
В табл. 26 приводятся приближенные соотношения между числами твердости, определенные различными методами. С достаточной степенью точности для конструкционных углеродистых и легированных сталей перлитного класса, для которых 150 НВ, можно принять σ0,2 = 0,367 НВ, для стали НВ < 150σ0,2 ≈ 0,2 НВ. Для конструкционных сталей низколегированных и углеродистых (НВ ≥ 150) σв ≈ 0,345 НВ. Для более точного пересчета НВ на HRC рекомендуется пользоваться ГОСТ 22761-77.