3.1 Методы определения твердости

Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Твёрдость определяется как отношение величины нагрузки к площади или объему поверхности отпечатка. Контроль твёрдости металла необходим на любых производственных участках, в частности на машиностроительных предприятиях, во время проведения контроля качества изделий, при входном контроле заготовок и сырья, в лабораториях и научно-исследовательских центрах, когда производится разработка новых материалов и конструкций. Различают поверхностную и объемную твёрдость: поверхностная твёрдость — отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка; объёмная твёрдость — отношение нагрузки к объёму отпечатка. Различают также восстановленную и невосстановленную твёрдость. Восстановленной твёрдость определяется как отношение нагрузки к площади или объему отпечатка, а невосстановленная твёрдость определяется как отношение силы сопротивления внедрению индентора к площади или объему внедренной в материал части индентора.

Методы определения твёрдости по способу приложения нагрузки делятся на:

1. статические;

2. динамические (ударные).Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Рассмотрим основные из них: метод Бринелля, метод Роквслла и метод Виккерса

3.1.1 Метод бринелля

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59.

Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия силы.

Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берёгся как площадь части сферы, а не как площадь круга (твердость по Мейсру)). Число твердости по Бринеллю по ГОСТ 9012-59 записывают без единиц измерения и обозначают символом НВ при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц) или HBW при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).

3.1.2 Метод роквелла

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013 - 59.

Согласно этому методу, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания стального сферического наконечника (шкалы В, Е, F, G. Н. К) или алмазного конуса (шкалы А. С, D) в поверхность тестируемого материала.

Твердость по Роквеллу обозначают символом HR (HRB, HRC, HRA) с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр. Твёрдость вычисляется по формуле:

HR= 100 (130)-kd, гле d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки; к — коэффициент.

3.1.3 Метод виккерса

Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при загрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999-75.

Согласно методу, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берется как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV.