Практика определения твердости по Бринеллю

1. Пользуясь табл. 1 для заданного образца определить диаметр шарика, величину нагрузки Р и время выдержки образца под нагрузкой.

2. Закрепить шарик в держателе 15 (рис. 3).

3. Установить необходимую нагрузку Р на приборе. Минимальная нагрузка 187,5 кгс обеспечивается только массой подвески и рычажной системы.

4. Перемещением чашки 8 (см. рис. 3) по отношению шкалы, расположенной на станине прибора, установить время выдержки образца под нагрузкой.

5. Установить испытуемый образец на столик 14 так чтобы центр отпечатка располагался от края образца и от центра соседнего отпечатка на расстоянии не менее двух диаметров шарика.

Рис. 3. Схема пресса Бринелля:

1 – станина; 2 – рычаг большой; 3 – микропереключатель; 4 – подвеска;

5 – грузы; 6 – шатун; 7 – кривошип; 8 – чашка; 9 – червячная пара; 10 – электродвигатель; 11 – кнопка пусковая; 12 – маховик; 13 – контактная группа;

14 – стол сменный; 15 – держатель шариковой оправки; 16 – ограничитель;

17 – втулка шпинделя; 18 – шпиндель; 19 – лампа сигнальная.

6. Подвести образец к шарику, вращая маховик 12 до упора в ограничитель 16.

7. Нажатием кнопки 11 включить электродвигатель 10, который через червячный редуктор 9, кривошип 7, шатун 6 отведет вниз рычаг 2 и соединенную с ним подвеску 4 с грузами 5. Тогда нагрузка через систему рычагов, шпиндель 18 и втулку сообщается шариковому наконечнику. Этот момент фиксируется загоранием лампочки. После соответствующей выдержки груза вращение электродвигателя автоматически переключается на обратное и нагрузка с образца снимается. Когда подвеска с грузами достигнет, исходного положения, автоматически выключается электродвигатель.

8. Отвести столик прибора с образцом от шарика вращением маховика 12 против часовой стрелки.

9. Снять образец и с помощью микроскопа измерить диаметр отпечатка в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Значение диаметра отпечатка принимается как среднее арифметическое из указанных двух измерений.

10. По измеренному диаметру отпечатка, известной нагрузке и диаметру шарика определить твердость по Бринеллю НВ по табл. 2.

Определение твердости по Роквеллу

Определение твердости на приборах типа ТК осуществляется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика (метод Роквелла) с определением твердости по глубине получаемого отпечатка.

При измерении твердости металлов по Роквеллу (ГОСТ 9013-59) наконечник стандартного типа – алмазный конус или стальной шарик вдавливается в испытуемый образец или изделие под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительной Р₀ и общей Р, которая равна сумме предварительной Р₀ и основной Р₁ нагрузок (рис. 4).

Рис. 4. Испытание металла на твердость по Роквеллу

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

Числа твердости по Роквеллу НR выражаются формулами: при измерении по шкалам А и С:

HR = 100 – e

при измерений по шкале В:

HR = 130 – e

Величина е определяется по формуле:

где h₀ – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием нагрузки P₀;

h – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием общей нагрузки Р, измеренной после снятия основной нагрузки Р₁ и оставленной предварительной нагрузки Р₀.

Твердость по шкале С измеряется вдавливанием в испытуемый образец алмазного конического наконечника под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:

Р = 10 + 140 = 150 кгс

Например, HRC 60 означает, что твердость материала составляет 60 единиц по Роквеллу по шкале С с нагрузкой 150 кгс.

При измерении твердости алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс значение твердости также характеризуется цифрой, указываемой стрелкой на черной совмещенной шкале С циферблата, но обозначается НRА. Например, НRА 82 означает, что твердость материала составляет 82 единицы с нагрузкой 60 кгс при вдавливании алмазного конуса. При измерении по шкале А:

Р = 10 + 50 = 60 кгс

Числа НRА можно перевести на числа НRС по формуле:

НRС = 2 НRА – 104

Твердость по красной шкале В измеряется вдавливанием в испытуемый образец стального шарика 1/16" (1,588 мм) под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:

Р = 10 + 90 = 100 кгc

Твердость обозначается НRВ. Например, НRВ 90 означает, что твердость материала составляет 90 единиц с нагрузкой 100 кгс при вдавливании стального шарика.

Пределы измерения твердости по указанным шкалам приведены в табл. 3

Правильность показания прибора контролируется эталонным бруском. Числа твердости по Роквеллу можно перевести в числа твердости по Бринеллю пользуясь специальной таблицей (прил. 1).

Таблица 3

Пределы измерения твердости

Обозначение шкалы	Число единиц в шкале	Обозначение твердости по шкале	Полная нагрузка Р=Р0+Р1 при измерении твердости по соответствующей шкале, кгс	Допускаемые пределы измерения твердости по шкале	Примерная твердость по Бринеллю, НВ	Область применения
А	100	HRA	60	70–90	Свыше 700	Твердые сплавы, цементованные изделия
С	100	HRC	150	20–67	230–700	Твердые и термически обработанные стали
В	130	HRB	100	25–100	60–230	Материалы средней твердости

Расстояние от центра отпечатка до края образца или до центра другого отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и 4 мм при вдавливании шарика. Толщина образца должна быть не менее 10-кратной глубины отпечатка.

Твердость следует измерять не менее чем в трех точках (особенно алмазным конусом), для расчета лучше принимать среднее значение результатов второго и третьего измерения, образец для измерений должен иметь тщательно отшлифованную плоскую поверхность и противоположная поверхность должна быть параллельной, ровной и зачищенной.