3.6.2. Визначення твердості за методом Роквелла

Метод Роквелла – це метод оцінки твердості матеріалів, що базується на вимірювані глибини проникнення твердого наконечника (індентора) під заданим навантаженням у досліджуваний матеріал. Твердість потрібно вимірювати не менш ніж у трьох точках. Для обчислення приймають середнє значення результатів другого і третього вимірювань.

Шкали твердості за Роквеллом

Існує декілька альтернативних шкал, з яких найчастіше використовуються шкали В і С. Для позначення твердості, визначеної за методом Роквелла, використовується символ HR, до якого додається буква, що вказує на шкалу по якій проводилися випробування(HRA, HRB, HRC і т. д.).

Таблиця 1.– Шкали за методом Роквелла.

Назва	Шкали	Cила, кгс	Індентор	Використання
A	HRA	60	120º алмазний конус	Інструментальні сталі
B	HRB	100	1,58 стальна кулька	Алюмінієві сплави, бронза, м’які сталі
C	HRC	150	120º алмазний конус	Загартовані сталі
D	HRD	100	120º алмазний конус	Загартовані сталі
E	HRE	100	3,16 мм стальна кулька	Антифрикційні металеві сплави
F	HRF	60	1,58 мм стальна кулька	Сплави кольорових металів
G	HRG	150	1,58 мм стальна кулька	Фосфористі бронзи
H	HRH	60	1,58 мм стальна кулька	М’які метали низької однорідності, ливарні сплави
K	HRK	150	1,58 мм стальна кулька	М’які метали низької однорідності, ливарні сплави

Для визначення твердості у тонких шарах (плівках) використовуються шкали N (алмазний конус), Т (1,58 стальна кулька) і W (3,16 мм стальна кулька) при навантаженнях 15, 30 і 45 кгс кожна.

Формули для визначення твердості

Чим твердіший матеріал, тим меншою буде глибина проникнення наконечника в нього. Щоб при більшій твердості матеріалу виходило більше число твердості по Роквеллу, вводять умовну шкалу глибин, приймаючи за одиницю відліку глибину, рівну 0,002 мм (в окремому випадку, 0,001 мм для тонких шарів). При випробуванні алмазним конусом гранична глибина втілення становить 0,2 мм, або 0,2/0,002 = 100 поділок, при випробуванні кулькою – 0,26 мм, або 0,26/0,002 = 130 поділок. Таким чином формули для обчислення значення твердості виглядатимуть таким чином:

а) при вимірі за шкалою А (HRA), C (HRC) і D (HRD):

(32)

Різниця представляє різницю глибин занурення індентора ( у міліметрах) після зняття основного навантаження і до його прикладання (при попередньому вантаженні).

б) при вимірі за шкалою В (HRB), H (HRH) – K (HRK):

(33)

в) при вимірі за шкалами N, T I W (наприклад, HR30W, HR45N і т. д.):

. (34)

Принцип оцінки твердості, з усуненням пружної деформації, за методом Роквелла зображено на рисунку 24.

Рисунок 24. Принцип оцінки твердості за методом Роквелла

(вимірювання за шкалою В).