Определение твердости методом Роквелла

При определении твердости методом Роквелла в образец вдавливается либо стальной шарик диаметром 1/16 дюйма (1,59 мм), либо алмазный конус с углом при вершине120°. Иногда вместо алмаза конус изготавливают из твердых сплавов. Шарик используется при испытании относительно мягких материалов (НВ < 2300 МПа), конус – твердых (НВ > 2300 МПа).

Схема испытаний по методу Роквелла приведена на рис. 1.3. Вначале к наконечнику прикладывается предварительная нагрузка Р₀ = 98,1Н (10кгс). Она необходима для устранения влияния неровностей поверхности образца. Затем к предварительной плавно добавляется основная нагрузка: Р₁ = 882,9Н (90 кгс) при испытании шариком, и Р₁ = 1373,4Н (140 кгс) при испытании конусом.

Рис. 1.3. Схема испытаний по методу Роквелла

Таким образом, шарик вдавливается общей нагрузкой Р = Р₀ + Р₁ = 981Н (100 кгс), конус – Р = Р₀ + Р₁ = 1471,5Н (150 кгс).

Твердость по Роквеллу обозначается буквами HRB при испытании шариком и HRC – при испытании конусом. В обоих случаях после букв ставятся цифры чисел твердости: HRB72, HRC60 и т.д.

Твердость по Роквеллу измеряется условными единицами, характеризующими глубину внедрения наконечника в материал образца. Число твердости определяется по формулам:

HRB = 130 - e и HRC = 100 – e.

Величина e определяется по формуле:

e = (h – h₀)/0,002,

где h – глубина внедрения наконечника, измеренная после снятия основной нагрузки;

h₀– глубина внедрения наконечника под воздействием предварительной нагрузки;

0,002 – глубина внедрения наконечника, принятая за единицу твердости.

Испытания проводятся на твердомерах типа «ТК» (твердомер конусный), которые часто называют приборами Роквелла (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Твердомер типа «ТК»

Контроль правильности величины предварительной нагрузки и отсчет чисел твердости производится с помощью механического индикатора (рис. 1.5), фиксирующего глубину внедрения наконечника.

Рис. 1.5. Индикатор

Для контроля предварительной нагрузки на индикаторе предусмотрена малая стрелка. Вращением ходовой гайки (рис. 1.5) эту стрелку необходимо совместить с красной точкой на шкале индикатора.

Для отсчета результатов измерений на индикаторе предусмотрено две шкалы и большая стрелка. При использовании конуса число твердости считывается по наружной черной шкале (шкале С), шарика – по внутренней красной (шкале В). Соответственно схеме испытаний результаты считываются после снятия основной нагрузки.

Для правильного отсчета, после приложения предварительной нагрузки, необходимо вращением циферблата индикатора за ободок совместить нуль внешней (черной) шкалы с большой стрелкой индикатора.

Условия испытания по методу Роквелла (шкалы, наконечники и нагрузка) можно выбрать по данным табл. 1.2.

Таблица 1.2

Шкалы, наконечники и нагрузка

Шкала	Индентор	Полная нагрузка, кгс
HRA	Алмазный конус	60
HRC	Алмазный конус	150
HRB	Стальной шарик	100

Метод Роквелла позволяет испытывать и очень твердые материалы. Твердость таких материалов определяют с помощью алмазного конуса при общей нагрузке Р=588,6Н (60 кгс). Отсчет при этом также снимается по внешней (черной) шкале, но обозначают HRA. Сниженная нагрузка применяется для предупреждения выкрашивания материала конуса.

Достоинства метода:

1. Широкий диапазон измерений, охватывающих твердость практически всех материалов.

2. Возможность испытывать очень тонкие образцы, и даже поверхностные слои материала деталей.

3. Малые размеры отпечатка.

4. Оперативность измерений.

Недостатки метода:

1. Сравнительно невысокая точность.

2. Сложная зависимость твердости от прочности.

3. Отсутствие размерности.