Таблица II.8

Соотношение чисел твердости, определенной различными методами

Твердость по Бринеллю НВ

Твердость по Роквеллу

Твердость по Ви1 ерсу

твердость по методу упругого отскока (по Шору) HS

Таблица II.9

Рекомендуемые параметры при измерении твердости по Бринеллю

Для того чтобы не прибегать к длительным и сложным вычислениям твердости по приведенной формуле, на практике пользуются таблицей, по которой в соответствии с условиями испытания и по диаметру отпечатка определяют число твердости по Бринеллю (табл. II.8). В табл. II.8 показа-но*также соотношение между числами твердости, определенными различными методами.

При измерении твердости по Бринеллю диаметр шарика D, величину нагрузки Р, продолжительность выдержки под нагрузкой т и минимальную толщину Н испытуемого образца выбирают по табл. П.9.

Твердость испытываемых материалов не должна превышать НВ450; при большей твердости испытуемого материала стальной шарик при вдавливании будет деформироваться и результат получится неправильным. Расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее чем 2,5 d, а расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее 4d.

При измерении твердости на образцах или деталях с криволинейной поверхностью длина и ширина подготовленной плоской поверхности должна быть не менее чем в два раза больше диаметра применяемого шарика. Диаметры отпечатков d должны находиться в пределах 0,2D<d<0fiD.

При измерении твердости шариком диаметром D=10 мм под нагрузкой Р=3000кгс с выдержкой т=10 с перед числом твердости по Бринеллю пишут символ НВ, например НВ400. При других условиях измерения обозначение НВ дополняется индексом, указывающим условия измерения в следующем порядке: диаметр шарика, нагрузка и продолжительность выдержки. Например НВ 5/250/30-200 означает число твердости по Бринеллю 200 при испытании шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 250 кгс в течение 30 с.

Измерение твердости по Роквеллу

Измерения твердости по Роквеллу регламентированы ГОСТ 9013-59 (стандарт СЭВ 469-77). По этому методу испытания на твердость производят путем вдавливания в образец стального шарика диаметром Z)= = 1,58 мм (l/16О или алмазного конуса с углом 120 Величина твердости определяется разностью между глубиной впадин, получаемых на испытуемом предмете от вдавливания алмазного кбнуса или стального шарика под двумя нагрузками определенной величины: большей Pi - основной и меньшей Ро - предварительной (рис. П.З, б). Предварительная нагрузка составляет 10 кгс, а общая (предварительная плюс основная) - при вдавливании стального шарика составляет 100 кгс (шкала Б), а при вдавливании алмазного конуса-150 (шкала С) или 60 кгс (шкала Л).

Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм.

Числа твердости по Роквеллу выражаются следующими формулами:

HR = 100 - е (при измерении по шкалам Л и С);

HR =130 - е (при измерении по шкале В).

Таблица 11.10

Шкалы твердости, тип индентора, пределы измерений и соотношение между числами твердости по Роквеллу и Виккерсу

Обозначения

шкалы

чисел твердости

ТИП индентора

Нагрузка, кгс

Пределы измерения в единицах твер -дости по Роквеллу

д <о н* Ом о

Алмазный конус Алмазный конус

Стальной шарик диамет-ром 1,588 мм

Ро = 10; Pi = 50; Р=60 Ро=10; Pi = 140; Р=150

Р, = 10; Pi = 90; Р=100

70-85 20-67

25-100

390-900 240-900

60-240

Таблица 11.11

Минимально допустимая толщина образцов при определении твердости по Роквеллу

Наименование шкалы i

Число твердости по Роквеллу

70 80 90

Минимальная толщина образца, мм

0,7 0,5 0,4

25 30 40 50 60 70 80 90 100

2,0 1.9 1,7 1,5 1,3 1,2 1,0 0,8 0,7

20 30 40 50 60 67

1,5 1,3 1,2 1,0 0,8 0,7

Величина е определяется по следующей формуле:

б = (/1-/1о)/0,002,

где Ло -глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием предварительной нагрузки Ро; h - глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием общей нагрузки Р, измеренная после снятия основной нагрузки Pi, с оставлением предварительной нагрузки Ро.

Стальной шарик (шкала В) используют для определения твердости незакаленной стали, латуни, бронзы и других нетвердых материалов, алмазный конус - для определения твердости термически обработанной, в том числе закаленной стали (шкала С) и твердых сплавов (шкала Л). К числам твердости, полученным в результате измерения по этим шкалам, добавляют обозначение шкалы (например, HRC60, HRB90, HRA70). Величина нагрузки, пределы измерения в единицах твердости по Роквеллу и соответствующие приближенные значения твердости по Виккерсу для шкал Л, В и С представлены в табл. 11.10.

Минимальная толщина испытуемого образца в зависимости от ожидаемой твердости по Роквеллу приведена в табл. 11.11.

Расстояние между центрами соседних отпечатков или расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 3 мм.

Измерение твердости алмазной пирамидой (метод Виккерса]

Измерение твердости по методу Виккерса регламентировано ГОСТ 2999-75. Метод Виккерса позволяет измерять твердость как

мягких, так и очень твердых металлов и сплавов; он пригоден и для определения твердости тонких поверхностных слоев (например, при химико-термической обработке). Для определения твердости этим методом в образец вдавливают четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136° (рис. П.З, в). После снятия нагрузки с помощью оптического устройства измеряют диагонали отпечатка и определяют число твердости по Виккерсу. Продолжительность выдержки под нагрузкой для стали и чугуна должна составлять 10-15 с, а для цветных металлов 30 с и в обозначении твердости она опускается. В том случае, если продолжительность приложения нагрузки отличается от указанной, то *ее величина указывается в обозначении твердости по Виккерсу. Так HV 10/30-500 означает число твердости по Виккерсу 500, полученное под нагрузкой Р=10 кгс, приложенной в течение 30 с.

Число твердости HV (кгс/мм) определяют по формуле

HV = P/F или

HV = 2Р sin-j-ldl ,8544Р/с?2.

В этих соотношениях Р - нагрузка, кгс; F - площадь пирамидального отпечатка, мм2; а=136° - угол между противоположными гранями при вершине пирамиды; d - среднее арифметическое размеров обеих диагоналей отпечатка после снятия нагрузки, мм.

Практически величину HV в зависимости от нагрузки и диаметра отпечатка выбирают из таблиц, приведенных в ГОСТ 2999- 75. Нагрузку выбирают из ряда 5; 10; 20; 30; 50; 100 кгс. При наличии соответствующих приборов допускается производить из-мер/ение твердости и при меньших нагрузках (1 и 3 кгс). Выбор нагрузки при измерении твердости HV цементированных и других изделий с твердостью поверхностного слоя, не равной твердости сердцевины, производят следующим образом (если толщина слоя неизвестна): измеряют твердость при нескольких нагрузках, например 5; 10; 20, 30 кгс. Если числа твердости HV при увеличении нагрузки изменяются, то применяют меньшие нагрузки до тех пор, пока две смежные нагрузки не дадут совпадающих или близких друг другу результатов.

Минимальная толщина испытуемого образца или слоя должна быть больше диагонали отпечатка для стальных изделий в 1,2 раза, а для цветных металлов в 1,5 раза. Расстояние между центром отпечатка и краем образца или соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка. Методом Виккерса можно измерять твердость образцов толщиной 0,3- 0,5 мм или поверхностных слоев толщиной до 0,03-0,05 мм.

Числа твердости по Бринеллю и Виккерсу имеют одинаковую размерность и для материалов с твердостью до НВ450 практиче-