Испытание на твердость по методу Бринелля

Испытание проводится на прессе Бринелля. В поверхность испытываемого металла с определенной силой Р вдавливается стальной закаленный шарик диаметром D, равным 10; 5 или 2,5 мм. После снятия нагрузки на поверхности металла остается отпечаток - лунка. Чем мягче металл, тем глубже вдавливается в него шарик и тем больше размер лунки. Диаметр отпечатка d измеряют специальной лупой с делениями.

Число твердости по Бринеллю HB ( от англ. H - Hardness, B - Brinell) характеризуется отношением нагрузки P, кГ к поверхности отпечатка F, мм² и рассчитывается по формуле

P 2P

HB =  = , кГ/мм²

F D (D -  (D² – d²))

Для того, чтобы не вычислять твердость по приведенной выше формуле, на практике пользуются специальной таблицей, прилагаемой к прибору. В таблице диаметру отпечатка соответствует число твердости HB. Значение твердости по Бринеллю обычно дают без указания размерности.

Диаметр шарика и нагрузку выбирают, исходя из предполагаемой твердости испытываемого металла и его толщины.

Например, при испытании стали и чугуна P = 30 D², меди и ее сплавов Р = 10 D², для очень мягких металлов (алюминий, баббиты и др.) Р = 2,5 D². Для диаметра шарика D=10 мм нагрузка составляет значительную величину - до 3000 кГ.

Чтобы при вдавливании шарика не происходило продавливание материала, толщина измеряемого слоя или образца должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка. Поэтому этим способом нельзя измерять твердость тонких поверхностных слоев и деталей малой толщины.

На приборе Бринеля нельзя также испытывать очень твердые металлы, так как шарик будет деформироваться, и результат получится неправильным.

Испытание на твердость по методу Роквелла

Испытание производят вдавливанием в испытываемый образец алмазного конуса с углом 120⁰ или закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм. Этот метод нашел широкое распространение, так как дает возможность испытывать мягкие, твердые, а также очень тонкие материалы. Отпечатки от конуса или шарика очень малы, что позволяет измерять твердость готовых деталей без их порчи. Испытание легко выполнимо и занимает мало времени.

Шарик или конус вдавливаются в испытываемый образец под действием двух последовательно прикладываемых нагрузок - предварительной Р₀ и основной Р₁, так, что общая нагрузка равна их сумме. Предварительная нагрузка вдавливает конус на глубину h₀, затем на несколько секунд плавно прикладывается основная нагрузка. Под действием общей нагрузки конус оказывается вдавленным на глубину h, после чего основная нагрузка снимается. Число твердости, определяемое по шкале прибора, обратно пропорционально разности глубины отпечатков h и h₀.

Po во всех случаях равна 10 кГ. Величина общей нагрузки P и вид используемого наконечника зависят от особенностей испытываемого материала. Соответственно прибор имеет три шкалы: шкала А, шкала В, шкала С.

Для очень твердых и тонких материалов (шкала А) используют алмазный конус. Общая нагрузка составляет 60 кГ. Величину твердости в этом случае обозначают HRA.

Стальной шарик (шкала В) применяют при определении твердости незакаленной стали и других не очень твердых материалов. Общая нагрузка составляет 100 кГ. Величину твердости в этом случае обозначают HRВ.

Для закаленной стали (шкала С) используют алмазный конус при общей нагрузке 150 кГ. Величину твердости в этом случае обозначают HRС.

Значения твердости по Роквеллу могут быть переведены в значения твердости по Бринеллю.