Гост 9012-59

Алан-э-Дейл       10.09.2022 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Обязательное

ТВЕРДОСТЬ ПО БРИНЕЛЛЮ ПРИ ВДАВЛИВАНИИ ШАРА ДИАМЕТРОМ
2,5 и 1 мм

Диаметр
отпечатка d, мм, при вдавливании шара
диаметром D, мм, равным

Твердость
по Бринеллю НВ, МПа (кгс/мм2), при нагрузке Р, Н (кгс),
равной

2,5

1

294,2D2 (30)D2

98,1D2 (10)D2

24,5D2 (2,5)D2

0,719

0,288

4413
(450)

0,724

0,290

4364
(445)

0,728

0,291

4315
(440)

0,732

0,293

4266
(435)

0,736

0,294

4217
(430)

0,741

0,296

4168 (425)

0,745

0,298

4119
(420)

343
(35,0)

0,748

0,300

4080
(416)

1363
(139)

341
(34,8)

0,749

0,300

4070
(415)

1353
(138)

339
(34,6)

0,753

0,301

4021
(410)

1344
(137)

336
(34,3)

0,758

0,303

3972 (405)

1324 (135)

330 (33,6)

0,763

0,305

3923
(400)

1314
(134)

327
(33,3)

0,767

0,307

3874
(395)

1295
(132)

324
(33,0)

0,772

0,309

3825
(390)

1275
(130)

319
(32,5)

0,777

0,311

3776
(385)

1255
(128)

315
(32,1)

0,782

0,313

3727 (380)

1245 (127)

311 (31,7)

0,787

0,315

3677
(375)

1226
(125)

307
(31,3)

0,792

0,317

3629
(370)

1206
(123)

303
(30,9)

0,798

0,320

3579
(365)

1187
(121)

298
(30,4)

0,803

0,321

3530
(360)

1177
(120)

294
(30,0)

0,808

0,323

3481 (355)

1157 (118)

290 (29,6)

0,814

0,326

3432
(350)

1147
(117)

286
(29,2)

0,819

0,328

3383
(345)

1128
(115)

282
(28,8)

0,825

0,330

3334
(340)

1118
(114)

278
(28,3)

0,832

0,333

3285
(335)

1098
(112)

274
(27,9)

0,838

0,335

3236 (330)

1078 (110)

270 (27,5)

0,844

0,338

3187
(325)

1059
(108)

266
(27,1)

0,850

0,340

3138
(320)

1049
(107)

262
(26,7)

0,858

0,343

3089
(315)

1030
(105)

257
(26,2)

0,864

0,346

3040
(310)

1010
(103)

254
(25,9)

0,870

0,348

2991 (305)

1000 (102)

249 (25,4)

0,878

0,351

2942
(300)

981
(100)

245
(25,0)

0,885

0,354

2893
(295)

964
(98,3)

241
(24,6)

0,892

0,357

2844
(290)

947
(96,6)

237
(24,2)

0,900

0,360

2795
(285)

932
(95,0)

232
(23,7)

0,907

0,363

2746 (280)

915 (93,3)

229 (23,3)

0,915

0,366

2697
(275)

900
(91,8)

225
(22,9)

0,924

0,370

2648
(270)

883
(90,0)

221
(22,5)

0,932

0,373

2599
(265)

865
(88,2)

217
(22,1)

0,940

0,376

2550
(260)

851
(86,8)

213
(21,7)

0,950

0,380

2501 (255)

833 (84,9)

208 (21,2)

0,957

0,383

2452
(250)

819
(83,5)

205
(20,9)

0,967

0,387

2403
(245)

801
(81,7)

200
(20,4)

0,977

0,391

2354 (240)

785 (80,0)

196 (20,0)

0,988

0,395

2305
(235)

768
(78,3)

192
(19,6)

0,997

0,399

2256
(230)

752
(76,7)

188
(19,2)

1,01

0,404

2207
(225)

737
(75,1)

184
(18,8)

1,02

0,408

2158
(220)

717
(73,1)

180
(18,4)

1,03

0,412

2108
(215)

703
(71,7)

176
(17,9)

1,04

0,416

2059
(210)

686
(69,9)

172
(17,5)

1,05

0,420

2010 (205)

672 (68,5)

168 (17,1)

1,06

0,424

1961
(200)

655
(66,8)

164
(16,7)

1,08

0,432

1912
(195)

637
(64,9)

159
(16,2)

1,09

0,436

1863
(190)

621
(63,3)

155
(15,8)

1,11

0,444

1814
(185)

606
(61,8)

152
(15,5)

1,12

0,448

1765 (180)

589 (60,1)

147 (15,0)

1,14

0,456

1716
(175)

573
(58,4)

143
(14,6)

1,15

0,460

1667
(170)

557
(56,8)

139
(14,2)

1,17

0,468

1618
(165)

539
(55,0)

135
(13,8)

1,18

0,472

1569
(160)

523
(53,3)

130
(13,3)

1,20

0,480

1520 (155)

507 (51,7)

127 (12,9)

1,22

0,488

1471
(150)

491
(50,1)

123
(12,5)

1,24

0,496

1422
(145)

475
(48,4)

119
(12,1)

1,26

0,504

1373
(140)

458
(46,7)

115
(11,7)

1,28

0,512

1324
(135)

442
(45,1)

111
(11,3)

1,30

0,520

1275 (130)

427 (43,5)

107 (10,9)

1,32

0,528

414
(42,2)

104
(10,6)

1,33

0,532

408
(41,6)

102
(10,4)

1,34

0,536

401
(40,9)

100
(10,2)

1,35

0,540

394
(40,2)

99
(10,1)

1,36

0,544

388 (39,6)

97 (9,90)

1,37

0,548

382
(38,9)

95,4
(9,73)

1,38

0,552

376
(38,3)

93,9
(9,58)

1,39

0,556

370
(37,7)

92,5
(9,43)

1,40

0,560

364
(37,1)

90,0
(9,27)

1,41

0,564

358 (36,5)

89,6 (9,14)

1,42

0,568

353
(36,0)

88,3
(9,00)

1,43

0,572

347
(35,4)

86,9
(8,86)

1,44

0,576

341
(34,8)

85,4
(8,71)

1,45

0,580

337
(34,4)

84,4
(8,61)

1,46

0,584

332 (33,8)

83,0 (8,46)

1,47

0,588

327
(33,3)

81,7
(8,33)

1,48

0,592

322
(32,8)

80,4
(8,20)

1,49

0,596

313
(31,9)

78,4
(7,99)

Что такое твердость?

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.

Поправки, добавляемые к величинам твердости по Роквеллу, при измерениях на выпуклых цилиндрических поверхностях

1. При измерениях по шкалам А, С, D.

Таблица 3

Твердость по Роквеллу

Радиус
кривизны R, мм

3

5

6,5

8

9,5

11

12,5

16

19

20

2,5

2,0

1,5

1,5

1,0

1,0

25

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

1,0

1,0

30

2,5

2,0

1,5

1,5

1,0

1,0

0,5

35

3,0

2,0

1,5

1,5

1,0

1,0

0,5

0,5

40

2,5

2,0

1,5

1,0

1,0

1,0

0,5

0,5

45

3,0

2,0

1,5

1,0

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

50

2,5

2,0

1,5

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

55

2,0

1,5

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

60

1,5

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

65

1,5

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

70

1,0

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

75

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

80

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

85

0,5

0,5

0,5

90

0,5

Примечание. Поправки
более 3 единиц твердости по шкалам А, С, D не допускаются.

2. При измерениях по шкалам В, F, G

Таблица 4

Твердость по Роквеллу

Радиус
кривизны R, мм

3

5

6,5

8

9,5

11

12,5

20

4,5

4,0

3,5

3,0

30

5,0

4,5

3,5

3,0

2,5

40

4,5

4,0

3,0

2,5

2,5

50

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

60

5,0

3,5

3,0

2,5

2,0

2,0

70

4,0

3,0

2,5

2,0

2,0

1,5

80

5,0

3,5

2,5

2,0

1,5

1,5

1,5

90

4,0

3,0

2,0

1,5

1,5

1,5

1,0

100

3,5

2,5

1,5

1,5

1,0

1,0

0,5

Примечание. Поправки более 5 единиц твердости по шкалам В, F, G не допускаются.

Поправки, добавляемые к величинам
твердости по Роквеллу при измерениях по шкале C на сферических поверхностях

Таблица 5

Твердость по Роквеллу

Диаметр сферы d, мм

4

6,5

8

9,5

11

12,5

15

20

25

55 HRC

6,4

3,9

3,2

2,7

2,3

2,0

1,7

1,3

1,0

60 HRC

5,8

3,6

2,9

2,4

2,1

1,8

1,5

1,2

0,9

65 HRC

5,2

3,2

2,6

2,2

1,9

1,7

1,4

1,0

0,9

Поправка.
(ИУС № 8 2002 г.).

Значения поправок (ΔH) вычислены
по формуле

где HR — значение
твердости по Роквеллу, определенное на приборе;

d — диаметр сферы, мм.

Приложение 3. (Введено дополнительно, Изм. № 3).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1.  РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Центральным научно-исследовательским институтом черных металлов Министерства черной металлургии СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Н.П. Лякишев, Б.М. Овсянников, Н.А. Бирун

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР
04.02.59

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. Стандарт соответствует СТ СЭВ
469-77 и ИСО 6508-86

5. Стандарт унифицирован со стандартом TGL
9011

6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта,
приложения

Приложение 1

3.2

1.2, 3.2

3.1

7. Срок действия продлен до
01.01.95 Постановлением Госстандарта СССР от
23.05.89 № 1287

8. ПЕРЕИЗДАНИЕ (август
1991 г.) с Изменениями № 1,
2, 3, утвержденными в мае
1979 г., ноябре
1984 г., мае
1989 г. (ИУС 7-79, 1-85, 8-89)

1. Отбор образцов. 1

3.
Аппаратура. 2

4.
Измерение твердости. 2

5.
Протокол испытания. 3

Приложение
1 Обозначения параметров, их определения и схемы приложения нагрузки при
определении твердости. 3

Приложение
2 Минимальная толщина образца в зависимости от шкалы и ожидаемой твердости
при измерении твердости по шкалам А, С, D.. 4

Приложение 3 Поправки, добавляемые к величинам
твердости по Роквеллу, при измерениях на выпуклых цилиндрических поверхностях. 6

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ

4.1. Измерение твердости проводят при температуре °С.            При разногласиях в оценке качества металлопродукции измерение твердости проводят при температуре (23±5) °С.            (Поправка, ИУС 4-2003).     

4.2. При измерении твердости прибор должен быть защищен от ударов и вибрации.      

4.3. Опорные поверхности столика и подставки, а также опорные и рабочие поверхности образца должны быть очищены от посторонних веществ (окалины, смазки и др.).      

4.4. Образец должен быть установлен на столике или подставке устойчиво во избежание его смещения и прогиба во время измерения твердости.      

4.5. При твердости металлов менее 450 единиц для измерения твердости применяют стальные шарики или шарики из твердого сплава;            при твердости металлов более 450 единиц — шарики из твердого сплава.      

4.6. Значение выбирают в зависимости от металла и его твердости в соответствии с табл. 2.                

Таблица 2

Материал

Твердость по Бринеллю

Сталь, чугун, высокопрочные сплавы (на основе никеля, кобальта и др.)

До 140

10

140 и более

30

Титан и сплавы на его основе

От 50

15

Медь и сплавы на ее основе, легкие металлы и их сплавы

Менее 35

5

От 35

10

Подшипниковые сплавы

От 8 до 50

2,5

Свинец, олово и другие мягкие металлы

До 20

1

Усилие в зависимости от значения и диаметра шарика устанавливают в соответствии с табл. 3.

Таблица 3

Диаметр шарика , мм  

Усилие , Н (кгс), для

30

15

10

5

2,5

1

1,0

294,2 (30)

98,07 (10)

49,03 (5)

24,52 (2,5)

9,807 (1)

2,0

1177 (120)

392,3 (40)

196,1 (20)

98,07 (10)

39,23 (4)

2,5

1839 (187,5)

612,9 (62,5)

306,0 (31,2)

153,0 (15,6)

60,80 (6,2)

5,0

7355 (750)

2452 (250)

1226 (125)

612,9 (62,5)

245,2 (25)

10,0

29420 (3000)

14710 (1500)

9807 (1000)

4903 (500)

2452 (250)

98,7 (100)

4.7. Диаметр шарика и соответствующее усилие выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатки находился в пределах от 0,24 до 0,6.   

4.8. При измерении твердости наконечник плавно приводят в соприкосновение с поверхностью образца и плавно прикладывают заданное усилие до тех пор, пока оно не достигнет необходимой величины.            Продолжительность выдержки наконечника под действием заданного усилия должна соответствовать табл. 4, если не имеется других указаний в нормативно-технической документации на металлопродукцию.            

Таблица 4

Твердость по Бринеллю НВ, HBW

Продолжительность выдержки, с

До 10

180

до 35

120

35 » 100

30

100

10-15

     Время от начала приложения усилия до достижения им заданной величины должно составлять 2-8 с.      

4.9. Расстояние между центром отпечатка и краем образца должно быть не менее 2,5 диаметров  отпечатка ; расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка; для металлов с твердостью до 35 НВ (HBW) эти расстояния должны быть соответственно 3 и 6.            При разногласиях в результатах измерения твердости на образцах с криволинейной поверхностью длина и ширина изготовленной плоской площадки должны быть не менее двух диаметров шарика.  

4.10. После измерения твердости на обратной стороне образца не должно наблюдаться пластической деформации от отпечатка.      

4.11. Диаметр отпечатка измеряют с помощью микроскопа или других средств измерения с предельной погрешностью:            ±0,5% (при применении шариков диаметром 1,0; 2,0 или 2,5 мм);            ±0,25% (при применении шариков диаметром 5,0 и 10,0 мм) от диаметра шарика.     

4.12. Диаметры отпечатков и измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За диаметр отпечатка принимается среднеарифметическое значение результатов измерений. При этом разность измерений диаметров одного отпечатка не должна превышать 2% меньшего из них.            Для анизотропных металлов разность измерений диаметров отпечатка должна быть указана в нормативно-технической документации на металлопродукцию.   

4.13. Количество отпечатков при измерении твердости и способ обработки результатов измерений указывают в нормативно-технической документации на металлопродукцию.      

4.14. Твердость по Бринеллю определяют по формулам приложения 1 или таблицам приложения 3.            Разд. 4 (Измененная редакция, Изм. N 5).            

Таблица твёрдости по Бринеллю

Твёрдость по Бринеллю определяется по формуле, указанной в таблице (когда усилие выражено в кгс). При определении твёрдости по Бринеллю
за диаметр отпечатка d принимают среднеарифметическое значение результатов измерений.

Обозначается твёрдость по Бринеллю численным значением и символом HB, после которых указывается диаметр шарика и приложенное усилие.
Только когда твёрдость по Бринеллю определяется шариком диаметром 10 мм при усилии 3000 кгс и продолжительности выдержки 30 секунд,
обозначение результата представляет собой лишь числовое значение и HB, например 285 HB.

Таблица некоторых (с точностью до 0,1) значений твёрдости по Бринеллю,
диаметр шарика 10 мм; d (mm) — диаметр отпечатка шарика
d (mm) Druckkraft P (kp)
3000 1000 500 250
2 945,76 315,25 157,63 78,81
2,1 856,93 285,64 142,82 71,41
2,2 779,93 259,98 129,99 64,99
2,3 712,75 237,58 118,79 59,40
2,4 653,79 217,93 108,96 54,48
2,5 601,76 200,59 100,29 50,15
2,6 555,61 185,20 92,60 46,30
2,7 514,50 171,50 85,75 42,87
2,8 477,71 159,24 79,62 39,81
2,9 444,65 148,22 74,11 37,05
3 414,85 138,28 69,14 34,57
3,1 387,88 129,29 64,65 32,32
3,2 363,40 121,13 60,57 30,28
3,3 341,10 113,70 56,85 28,43
3,4 320,75 106,92 53,46 26,73
3,5 302,11 100,70 50,35 25,18
3,6 285,00 95,00 47,50 23,75
3,7 269,25 89,75 44,88 22,44
3,8 254,73 84,91 42,46 21,23
3,9 241,31 80,44 40,22 20,11
4 228,88 76,29 38,15 19,07
4,1 217,35 72,45 36,23 18,11
4,2 206,63 68,88 34,44 17,22
4,3 196,65 65,55 32,77 16,39
4,4 187,33 62,44 31,22 15,61
4,5 178,63 59,54 29,77 14,89
4,6 170,49 56,83 28,41 14,21
4,7 162,85 54,28 27,14 13,57
4,8 155,69 51,90 25,95 12,97
4,9 148,96 49,65 24,83 12,41
5 142,63 47,54 23,77 11,89
5,1 136,66 45,55 22,78 11,39
5,2 131,03 43,68 21,84 10,92
5,3 125,71 41,90 20,95 10,48
5,4 120,68 40,23 20,11 10,06
5,5 115,92 38,64 19,32 9,66
5,6 111,41 37,14 18,57 9,28
5,7 107,14 35,71 17,86 8,93
5,8 103,07 34,36 17,18 8,59
5,9 99,21 33,07 16,54 8,27
6 95,54 31,85 15,92 7,96
6,1 92,04 30,68 15,34 7,67
6,2 88,71 29,57 14,79 7,39
6,3 85,53 28,51 14,26 7,13
6,4 82,50 27,50 13,75 6,87
6,5 79,60 26,53 13,27 6,63
6,6 76,82 25,61 12,80 6,40
6,7 74,17 24,72 12,36 6,18
6,8 71,62 23,87 11,94 5,97
6,9 69,19 23,06 11,53 5,77
7 66,85 22,28 11,14 5,57

Примечание к таблице твёрдости по Бринеллю: значения, выделенные серым цветом, являются расчётными и на практике применены быть не могут.

Как измерить твердость металла по методике Роквелла: особенности

Если предыдущая технология называется классической, то данную можно именовать современной, поскольку она более автоматизированная. Точность намного выше и сфер применения тоже, поскольку можно работать даже с очень прочными материалами.

Характеристики метода:

  • Изначальное давление в 10 кгс.
  • Напряжение выдерживают от 10 секунд до 1 минуты.
  • Результат не рассчитывается математически, он высвечивается на цифровом табло.
  • Используются разные наконечники, в зависимости от этого ставится маркировка, которая начинается с букв А, В, С. Мы уже подробнее указывали расшифровку индексов, просто напомним, что в качестве индентора может выступать стальной шарик или алмазный конус.

Есть также менее известные и используемые шкалы Е, Н, К с шаром меньшего диаметра. На процедуру накладываются ограничения:

  • Делать пробы на одной заготовке можно только на расстоянии по 3-4 у.е., равных размеру проверяющего объекта, друг от друга.
  • Толщина не может быть меньше, чем умноженная на 10 глубина проникновения наконечника в сталь.

План исследования по методу Роквелла

Алгоритм проведения аналогичный и даже более упрощенный:

  • Необходимо оценить деталь и проверить работоспособность станка.
  • Вычислить максимальную нагрузку.
  • Установить образец и применить первичное напряжение.
  • Выдержать определенный промежуток времени.
  • Зафиксировать результат, указанный на табло.

Посмотрим, как выглядит твердомер, а также как им пользоваться:

В каких единицах измеряется твердость металла

Особенность данной характеристики в том, что в зависимости от метода, которым проводили замер, меняется и классическое обозначение. Так как параметр нельзя причислить к основным физическим шкалам, таким как расстояние, скорость, масса, сила, то и единого стандарта нет в так называемой системе СИ.

Если исследователь применяет один из наиболее стандартных способов, предложенный Бриннелем, о котором мы подробнее расскажем ниже, то результат будет записан в кгс/мм2, то есть в килограмм-силах, деленных на квадратный миллиметр. По шкале измерения твердости металлов можно сказать о классических примерах и их показателях в соотношении друг с другом:

  • железные сплавы – в среднем 30 кгс/мм2;
  • медные и никелевые составы – 10 кгс/мм2;
  • алюминий, магний и их производные – 5 кгс/мм2.

Так делаем вывод, что железо в 6 раз тверже, чем мягкое алюминиевое соединение.

Второй популярный метод изобрел Роквелл. Согласно ему, одно условное значение (у.е.) равно перемещению конуса на 2 мкм. Если маркируется по данному варианту, то сперва проставляется индексация, затем одна из трех букв – А, В, С и цифровое значение. Если вы видите на заготовке твердость материала НВ, то это единицы измерения по Роквеллу. Также индексом могут быть отмечены детали под маркировкой HR, а после 1 из трех букв:

  • A – свидетельствует о том, что испытания проводились с помощью конуса из алмаза с углом вершины в 120 градусов под прилагаемой нагрузкой в 50 – 60 кг.
  • В – говорит о шарике в одну шестнадцатую дюйма, который направляют к поверхности под весом в 90 – 100 кг.
  • С – используется аналогичный конус, как при маркировке А, но увеличенное воздействие в 140 – 150 кг.

Дальше идет цифра, которая уже указывает на то, какая вмятина образовалась.

И еще один вариант того, в чем измеряется твердость стали, – цифры плюс буквы HV. Такое измерение предлагает Виккерс. В то время как по методике Шора можно увидеть такие записи – 90 HSD.

5 Порядок подготовки к проведению измерений

5.1. Подготовка слитка

5.1.1. Аналитическую пробу,
отобранную в соответствии с ГОСТ 23780, на
щелевом делителе делят на 8 — 10 порций.

5.1.2. Последовательным
прессованием каждой порции приготавливают электрод диаметром не менее 40
мм.

5.1.3. В вакуумной дуговой
печи, очищенной механическим путем и протертой эталоном (этиловым спиртом), из
расходуемого электрода выплавляют слиток диаметром (65 ± 5) мм и высотой (80 ±
5) мм. Остаточное давление в печи перед плавкой — не более 1,33 Па (10 мкм рт.
ст.), натекание — не более 0,325 Па/(л · с) (2,5 мкм рт. ст./(л · с)).

5.2. Подготовка образца

5.2.1. Боковая поверхность
выплавленного слитка обтачивается на токарном станке до удаления раковин и пор,
при этом толщина удаляемого слоя должна быть не менее 5
мм.

5.2.2. Литниковую часть
слитка торцуют на глубину усадочной раковины, но не менее 20
мм, от данной части отрезают слой толщиной не менее 15
мм.

Режим резания при подготовке
образца: частота вращения — не более 1200 об/мин, скорость подачи — не более
0,3 мм/об, глубина резания — не более 1,5
мм.

Параметр шероховатости
поверхности торцов Ra по ГОСТ 2789
должен быть не более 2,5 мкм.

Понятие

Данным термином в материаловедении называют механическое свойство, которое определяет устойчивость к разрушению под воздействием других, более плотных веществ. Иначе можно сказать так: это сопротивляемость деформациям от давления. При этом учитываются и пластичные, и упругие изменения.

От характеристики зависит множество процессов и условий:

  • Износостойкость – это есть то, насколько долго может быть использован элемент. В том числе срок износа, поскольку для каждой детали, например автомобильной, наступает время, когда по естественным причинам ее нужно менять. Но чем тверже элемент, тем дольше он будет служить в определенных условиях.
  • Возможность различных видов металлообработки – одни технологии применяются только к мягким сплавам, а другие могут быть использованы и для прочных.
  • Сопротивление давлению и другим усилиям характерно для вала или подшипника, на которые действуют силы центробежная и трения.
  • Способность использовать материал в качестве инструмента для более податливой поверхности. Инструментальная сталь является настолько крепкой, что применяется для изготовления фрез для фрезерных станков, сверл и прочих изделий.

Это далеко не полный перечень того, на что влияет твердость металла после того, как мы дали ему определение. Не каждое используемое вещество берется с одинаковыми характеристиками. Что делается прежде всего для увеличения данного параметра? Сперва берем сырье, очищаем от примесей, а затем подвергаем химической и температурной обработке. А именно: в состав добавляем различные легирующие компоненты, повышающие это качество, например:

  • Хром. Увеличивается прочность и устойчивость к коррозии, незначительно уменьшается пластичность и подверженность магнитным силам. Если более 13% хрома, то сплав называют нержавеющим.
  • Вольфрам. Очень сильно повышается содержание твердых соединений – карбидов. Дополнительное свойство – снижение хрупкости после отпуска.
  • Ванадий. Тоже возрастает сопротивление деформациям.
  • Марганец. Чтобы увидеть эффект, вещества должно быть не менее 1%. Резко взлетает стойкость к ударным нагрузкам.

От чего зависит твердость металлов по этому классу:

  • От наличия легирующих добавок, перечисленных выше.
  • От естественных свойств сырья.
  • От термообработки. С этой целью помогает закалка – материал нагревают сверх определенной критической точки, кристаллическая решетка меняется, и после охлаждения закаленная сталь становится очень надежной.
  • От цементации – способом диффузии образец насыщается углеродом. Такому методу подвергаются только низкоуглеродистые или легированные части.
  • От старения – оно может быть естественным или искусственным. В первом случае со временем протекают процессы, которые не затрагивают микроструктуру, но важны на общем уровне. Во втором применяется термообработка с целью химического и термального увеличения срока эксплуатации – состаривание.
  • От наклепывания на поверхность. Это пластическое изменение структуры вещества, приводящее к повышению прочности.
  • От обработки лазером. Лазерная установка наплавляет прочный слой.

Кроме того, некоторые этапы металлообработки (прокатка, ковка и закалка) с изменением формы заготовки также приводят к улучшению качества.

Косвенные методы

Косвенных методов всего два – ультразвуковой и динамический. Эти методы не напрямую измеряют твердость, а лишь оценивают значение твердости металла в зависимости от других физических свойств.

2.1. Измерение твердости ультразвуком

заключается в фиксации степени изменения (затухания) частоты колебаний стержня с закрепленным на конце индентором при внедрении в поверхность образца. Чем мягче металл, тем больше глубина проникновения индентора и, соответственно, площадь его контакта с металлом, тем выше степень затухания частоты колебаний (в ультразвуковом диапазоне). Метод практически не имеет ограничений по массе и размерам испытуемых изделий, оставляет едва заметный отпечаток, применим для измерения твердости поверхностно упрочненных слоев и изделий со сложной конструкцией (шестерни, подшипники, метизы и т.д.). Ограниченно применяется на изделиях с крупнозернистой структурой.

2.2. Динамический метод реализует зависимость скорости отскока твердого тела от твердости на поверхности соударения. Чем мягче металл, тем больше энергии удара уходит на формирование отпечатка (пластическая деформация) и тем меньше скорость отскока бойка с твердосплавным шариком. Динамический метод применим для крупных, массивных изделий с весом не менее 5 кг и толщиной стенки не менее 10 мм. Подходит для измерения твердости, в том числе и на литых изделиях. Менее чувствителен к качеству поверхности, чем ультразвуковой метод.

2.3. Оба косвенных метода получили распространение в виде портативных, электронных приборов. Измерение твердости переносным твердомером

основано на правильном выборе метода контроля (ультразвук или динамика) и использовании корректной калибровки прибора. Обычно портативные твердомеры изначально откалиброваны по стали на стальныхмерах твердости и имеют возможность пользовательской калибровки на других металлах и сплавах при наличии образцов с известной твердостью.


Преимущества переносных твердомеров NOVOTEST очевидны: мобильность, портативность, автономность, высокая скорость проведения измерений. Также стоит отметить наличие в электронных приборах возможности измерения твердости по нескольким шкалам, архивации и статистической обработки данных, связи с компьютером.

Наши события

16 ноября 2020, 15:47
RusCable Insider #198 от 16 ноября 2020 года — кабели «Ункомтех», атомный флот и сверхпроводники

9 ноября 2020, 13:28
Журнал RusCable Insider #197 от 9 ноября 2020 года — внутри ссылка на подкаст с #Метаклэй, человеческие батарейки и мечты об аэротакси

2 ноября 2020, 15:59
«Мы принципиально не хотели скрывать результаты»: как «Подольсккабель» и АЭК отреагировали на результаты проверки ВНИИКП

2 ноября 2020, 12:14
Журнал RusCable Insider #196 — МастерТока, история взлетов и падений Росската, электромобили и поезда будущего. Кабельный бизнес под прицелом

30 октября 2020, 11:34
«РОССКАТ»: история успеха и неудач

28 октября 2020, 16:19
Сергей Кислюк: «Фраза “арфы нет, возьмите бубен” становится отраслевой»

8 Допустимая погрешность измерений

8.1. Расхождения результатов
трех наиболее различающихся параллельных измерений твердости на торцах образца,
средних значений твердости верхнего и нижнего торцов, результатов первичного и
повторного определений твердости губчатого титана не должны превышать значений,
указанных в таблице 1.

Таблица 1

Интервал твердости, единица НВ

Допускаемое
расхождение, единица НВ

Предел
погрешности измерения D, %

наиболее
различающихся результатов трех параллельных измерений твердости на торцах
образца

средних
значений твердости верхнего и нижнего торцов образца

результатов
первичного и повторного определений твердости

До  90

6

5

7

6

От   90     до 100        включ.

8

5

8

6

Св.  100   »    110     »

8

5

10

8

»      110   »    120     »

8

6

13

10

»      120   »    130     »

9

6

18

14

»      130   »    150     »

11

6

20

16

8.2. В случае получения
расхождений, превышающих значения, приведенные в таблице 1,
проводят определение твердости на образце, изготовленном из пробы для повторных
испытаний.

ОБОЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СХЕМЫ ПРИЛОЖЕНИЯ НАГРУЗКИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТВЕРДОСТИ

Таблица 2

Обозначение

Определение
параметров

α

Угол при вершине алмазного конусного наконечника, градус

R

Радиус сферической части алмазного конусного наконечника,
мм

D

Диаметр шарика, мм

F

Предварительное усилие, Н (кгс)

F1

Основное усилие, Н (кгс)

F

Общее усилие F
+ F1, H (кгс)

h

Глубина внедрения наконечника под действием
предварительного усилия, мм

h1

Глубина внедрения наконечника под действием основного
усилия, мм

е

Глубина внедрения наконечника после снятия основного усилия
в единицах измерения 0,002 мм

HRA, HRC*, HRD

Твердость по Роквеллу по шкалам А, С и D — (100-е) единиц твердости

HRB, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK

Твердость по Роквеллу по шкалам В, Е, F, G, Н, K —
(130-е) единиц твердости

Поправка. (ИУС № 8 2002 г.)

* Твердость,
измеренная по шкале C в соответствии с ГОСТ 8.064-79.

Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение
твердости из трех значащих цифр. Например: 61,5 HRC — твердость по Роквеллу 61,5
единиц по шкале С.

Поправка. (ИУС № 8 2002 г.).

Схема проведения измерения твердости
при применении алмазного наконечника

Черт. 1

Схема проведения измерения твердости
при применении стального наконечника

Черт. 2

Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности

В качестве индентора, то есть самого элемента, который вдавливается в заготовку, используется идеальный шарик диаметром от 1 до 10 миллиметров. Он изготавливается из легированных соединений или из сплава карбида и вольфрама. Регламентируется производство таких шаров ГОСТом 3722 81.

Время, в которое происходит статическое, то есть неподвижное вдавливание, – от 10 до 180 секунд. Этот параметр зависит от материала. Самые минимальные временные промежутки – для чугуна и стали, а более продолжительные – для цветных металлов.

Максимальная нагрузка, которая может быть измерена таким способом, – 450 или 650 НВ, в зависимости от того, из чего сделан шарик.

На образец для правильной деформации подбирается воздействие, посмотрим по формулам в таблице, как можно их вычислить, учитывая, что D – это диаметр шара:

Проверяемый объект Математически вычисленное изменение
Свинец или олово 1d^2
Стальные соединения, титан, никель 30d^2
Легкие сплавы от 2,5d^2 до 15d^2
Чугун 10d^2 или 30d^2
Медь и составы с ее добавлением 5d^2, 10d^2, 30d^2

Алгоритм применения метода Бринелля

  • Проверяется сам аппарат и тело для внедрения – шар.
  • Определяется максимальное усилие.
  • Твердомер запускается.
  • Измеряется глубина вдавливания.
  • Производятся математические вычисления.

Применяемая формула НВ=P/F, где:

  • P – нагрузка;
  • F – площадь отпечатка.

Следует отметить, что это самый распространенный способ.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.