Методы измерения твердости металлов

Существует довольно очень много самых разных механических параметров металла, которые берутся во внимание при изготовлении самых разных деталей. Большинство из них зависят от химического состава материала, прочие от эксплуатационных особенностей. Измерение твердости металла проходит чаще остальных испытаний, так как это качество в большинстве случаев определяет эксплуатационные особенности материала. Рассмотрим характерности определения твердости детальнее.

Понятие твердости

Твердость – свойство материалов, характеризующее способность проникновения одного, более твёрдого, тела в иное. Также эта характеристика определяет стойкость к пластической деформации или разрушению поверхностных слоев при оказании сильного давления.

Меряется критерий в разных единицах в зависимости от используемого метода.

Все методы определения твердости материалов можно поделить на несколько ключевых групп:

1. Статические. Аналогичные способы отличаются тем, что нагрузка понемногу увеличивается. Время выдержки бывает разным — все будет зависеть от свойств используемого метода.
2. Динамические отличаются тем, что нагрузка на образец подается с конкретной кинетической энергетикой. При этом критерий твердости считается менее точным, так же как и при динамической нагрузке появляется конкретная отдача из-за упругости материала. Результаты аналогичных испытаний очень часто называют твердостью материалов при ударе.
3. Кинетические базируются на постоянной регистрации критериев в период выполнения испытаний, что дает возможность получить не только конечный, но и переходный результат. Для этого применяется необходимое оборудование.

Измерение твердости инструмента

По мимо этого, классификация методов определения твердости проходит по принципу приложенной нагрузки. Выделяют следующие способы проверки образца:

1. Вдавливание считается на данное время самым популярным способом определения рассматриваемого критерия.
2. При отскоке проходит замер того, как высоко боек отлетит от поверхности испытуемого образца. В этом случае промах твердости проходит по критерию сопротивления упругой деформации. Методы аналогичного типа наиболее часто используются для контроля качества прокатных валиков и изделий с большим размером.
3. Методы, сформированые на царапании и резании, в наше время используются очень нечасто. Были они разработаны два многие века назад.

В основном, в твердомерах есть деталь, которая оказывает влияние на испытываемую заготовку. Примером можно назвать стальные шарики разных диаметров и алмазные наконечники с формой пирамиды. Некоторые из используемых на данное время методов рассмотрим детальнее.

Измерение твердости по Бринеллю

Очень часто проходит измерение твердости по Бринеллю. Такой способ регламентирован ГОСТ 9012. К свойствам проверки металлов и сплавов аналогичным способом можно отнести такие моменты:

1. В качестве тела, какое будет оказывать влияние на подопытный образец, применяется стальной шарик.
2. Для тестирования применяется шарик с конкретным диаметром, который делается из закаленной стали. К нему прилагается регулярно увеличивающаяся нагрузка.
3. Основным требование использования такого способа тестирования металлов и сплавов считается то, что шарик должен делается из более твёрдого материала, чем подопытный образец.
4. После окончания теста проходит измерение полученного отпечатка на поверхности.
5. Этот способ дает возможность получить данные, которые указываются в HB. Собственно это обозначение сегодня встречается чаще остальных в разной справочной документации.
6. Для комфорта использования этого варианта были сделаны специализированные таблицы, которые базируются на зависимости диаметрального размера шарика, твердости и полученного отпечатка.

Измерение по способу Бринеллю

Необходимо учесть, что по Бринеллю не рекомендуется тестировать стали и сплавы, твердость которых превосходит значение 450HB. Разноцветные металлы должны владеть критерием ниже 200 HB.

Измерение твердости по Виккерсу

Также выделяют метод измерения твердости по Виккерсу, который регламентирован ГОСТ 2999. Получил он распространение при подсчете твердости деталей и заготовок, какой имеют меньшую толщину. По мимо этого, его можно использовать чтобы провести измерения твердости деталей, имеющих поверхностный твёрдый слой.

К свойствам данного способа тестирования образца можно отнести приведенные ниже моменты:

1. Применяется говоря иначе алмазный наконечник, который имеет форму пирамиды с четырьмя гранями и равными сторонами.
2. Подбирается установленное время выдержки.
3. После того, как снимается нагрузка, проходит измерение размеров диагоналей получившегося отпечатка и вычисляется усредненное арифметическое значение.
4. Величина прилагаемой нагрузки урегулирована, может выбираться в зависимости от типа тестируемого материала.
5. Полученные результаты в ходе проведения исследований обозначаются HV.

В большинстве случаев после полученного значения указывается время выдержки и величина прилагаемой нагрузки, что дает возможность с большей точностью найти значение твердости.

Измерение твердости по Роквеллу

Этот способ регламентируется ГОСТ 9013. Что бы его сделать применяется специализированный прибор чтобы провести измерения твердости, который дает возможность создать две последовательные нагрузки, прилагаемые к поверхности образца. К свойствам проведения аналогичного теста можно отнести:

1. В первую очередь оказывается подготовительная нагрузка, после этого добавляется вторая.
2. После выдержки под общей нагрузкой в течении 3-5 секунд вторая снимается, проходит замер глубины отпечатка, после снимается подготовительная нагрузка.
3. Измерение полученных данных проходит в условных единицах, которые равны осевому смещению индикатора на 0,002.
4. Устанавливается число твердости по Роквеллу по специализированной шкале прибора.
5. Форма используемого индикатора может значительно различаться. Собственно поэтому было введено несколько типов измерительных шкал, которые соответствуют конкретной форме индикатора.
6. Для определения получившейся величины используют определения HIRA, HRC, HRB. Они соответствуют форме используемого индикатора и шкалы определения.

Принцип измерения твердости по Роквеллу

В качестве индикатора могут применяться стальной шарик и два алмазных конуса разного размера. Такой способ измерения твердости закаленных деталей проходит только при использовании алмазного конуса маленького размера, подготовительная оказываемая нагрузка составляет 10 кгс, главная 50 кгс. За счёт подготовительной нагрузки исключается вероятность того, что из-за упругости материала полученные значения будут менее точными. По мимо этого, подготовительная нагрузка дает возможность проводить измерение твердости металлов и сплавов, которые прошли предварительную термообработку.

Измерение твердости по Шору

Метод определения твердости по Шору используется для тестирования прокатных валиков на момент их изготовления. По мимо этого, проверка рассматриваемого критерия может проводиться при эксплуатировании валиков на прокатных станках, так как из-за оказываемого влияния структура металла может меняться, ухудшая рабочие качества. Регламентирован метод Шора ГОСТ 23273.

Шкала твердости по Шору

Анализируя измерение твердости по Шору, необходимо отметить такие моменты:

1. В отличии от предыдущих вармантов, рассматриваемый построен на свободном падении алмазного индикатора на тестируемую поверхность с конкретной высоты. Для тестирования применяется необходимое оборудование, которое дает возможность фиксировать точно высоту отскока.
2. Масса используемого бойка с алмазным наконечником составляет 36 грамм. Данный показатель важен, так как принимается во внимание при проводимых расчетах.
3. Твердость устанавливается по высоте отскока, измерение проходит в условных единицах. Падение образца на поверхность происходит с образованием маленького углубления, а упругость приводит к обратному отскоку. Такой способ прекрасен тем, что дает возможность проводить испытание образцов, которые прошли предварительную термообработку. При постепенном вдавливании появляющаяся нагрузка будет причиной деформирования применяемого наконечника или шарика. В данном случае вероятность их деформации очень маленькая.
4. За 100 единиц твердости в данном случае в большинстве случаев считают высоту отскока 13,6 мм с возможностью маленького отклонения в большую или меньшую сторону. Данный показатель можно получить при тестировании углеродистой стали, прошедшей процесс закалки. В качестве определения применяется аббревиатура HSD.

Сегодня данный вариант измерения твердости применяется нечасто из-за высокой неточности и трудности замера высоты отскока байка от тестируемой поверхности.

Как раньше было отмечено, существует очень большое количество методов измерения рассматриваемого критерия. Однако ввиду сложности проведения тестов и большой неточности многие уже не используются.

В большинстве случаев проходит испытание на микротвердость. Чтобы провести измерения данного показателя прилагается статическая нагрузка к телу с формой пирамиды, и оно входит в испытуемые образец. Время выдержки может изменяться в огромном диапазоне. Критерий вычисляется приблизительно также, как при методе Виккерса.

Соотношение значений твердости

При подборе метода измерения твердости поверхности необходимо учесть, что между полученными данными нет никакой связи. Иначе говоря выполнить точный перевод одной единицы измерения в иную нельзя. Используемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании используется самая разнообразная нагрузка, разные формы наконечников.

Существующие таблицы необходимо использовать очень осторожно, так как они дают лишь примерные результаты. В большинстве случаев рассматриваемый перевод оказаться может очень точным, что связано с близкими физико-механическими качествами испытуемых металлов.

Напоследок напомним, что значение твердости связано с остальными механическими качествами, например, прочностью, упругостью и пластичностью. По этому для определения ключевых параметров металла очень часто проводят измерение собственно твердости. Впрочем прямой зависимости между всеми механическими качествами металлов и сплавов нет, что необходимо учесть при проведении измерений.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.