12.2. Метод Роквелла

Испытание твердости по Роквеллу производится в соответствии с ГОСТ 9013 – 59. При испытании твердости по Роквеллу используется 2 вида инденторов:

1. стальной закаленный шарик d=1,5875 мм;

2. алмазный конус с углом при вершине 120⁰.

Использование алмазного конуса позволяет определять твердость любых материалов и делает этот метод универсальным.

При испытании твердости по Роквеллу используются две нагрузки:

Р=Р₀+Р₁, где:

Р₀ – предварительная нагрузка, равная 10 кг;

Р₁ – основная нагрузка, зависимая от шкалы, по которой измеряется твердость.

При замере твердости по шкале В стальным закаленным шариком основная нагрузка принимается равной 100 кгс. При замере твердости алмазным конусом по шкале С основная нагрузка принимается равной 150 кгс, а по шкале А – 60 кгс. Шкала А используется для замера твердости тонких тел и поверхностноупрочненных тел.

Предварительная нагрузка 10 кг прикладывается с той целью, чтобы исключить упругую деформацию.

В основе метода Роквелла лежит определение относительной глубины внедрения индентора под действием основной нагрузки. Учитывая это твердость по Роквеллу выражается в единицах Роквелла (безразмерная).

В соответствии с ГОСТ 9013 – 59 твердость по Роквеллу обозначается: HRB, HRC, HRA.

Н – обозначает твердость

R – Роквелл

А, В, С – шкала по которой определяется твердость.

Дальше указываются числовые значения твердости в единицах Роквелла (20,30,50 и так далее). Шкала В используется для материалов с твердостью 25÷100 HRB, шкала С используется для материалов с твердостью 20÷67 HRC, а шкала А – для материалов с твердостью 70÷65 HRA.

Значения твердости по Роквеллу можно перевести в твердость по Бринеллю с помощью специальных таблиц.

12.3. Метод Виккерса

Испытание твердости по Виккерсу производится путем вдавливания алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136⁰ на специальном приборе включающем твердомер и микроскоп. Под микроскопом выбирается место для замера твердости, а затем подводится к этому месту алмазная пирамида. Под действием нагрузки (от 1 до 100 кгс) производится внедрение пирамиды в поверхность, осуществляется выдержка под нагрузкой от 10 до 15 сек. После этого автоматически снимается нагрузка и убирается алмазная пирамида. На месте внедрения алмазной пирамиды остается отпечаток в виде ромба, который виден под микроскопом. Микроскоп снабжен микрометрическими винтами, с помощью которых определяется длина диагонали d и по формуле рассчитывается значение твердости в кгс/мм². Твердость по Виккерсу обозначается HV.

, кгс/мм²

В соответствии с ГОСТ 2999 – 75 твердость по Виккерсу обозначают: HV=500 кгс/мм².

12.4. Метод Шора

Испытание твердости по Шору относится к динамическим методам и производится в соответствие с ГОСТ 2373 – 78.

Этот метод основан на том, что боек с алмазным наконечником поднимается на определенную фиксируемую высоту, а затем падает на поверхность измеряемого тела. Энергия падающего бойка расходуется на упругую и пластическую деформацию в месте удара и на последующий подъем бойка в результате отскока. Высота при отскоке бойка регистрируется. Чем на большую высоту поднимается боек при отскоке, тем выше твердость материала, тем меньше расходуется энергии падающего бойка на пластическую деформацию.

Значения твердости по Шору HSD измеряют в условных единицах, соответствующих высоте отскока бойка.

HSD 100 принято для закаленной на мартенсит эвтектоидной инструментальной стали. Кратковременность приложения нагрузки делает этот метод перспективным для оценки твердости при высоких температурах (>1400⁰ К), когда существующие материалы инденторов не позволяют проводить статические испытания твердости.

Рис.86. Схема напряженного состояния в зоне пластической деформации