Зависимость твердости и толщины образца от нагрузки и диаметра шарика

Толщина испы­туемого образца t, мм	Диаметр шарика D, мм	Нагрузка Р, кг
		Чугун сталь	Медь, латунь, бронза, магние­вые сплавы	Алюминиевые сплавы
более 6	10	3000	1000	250
от 6 до 3	5	750	250	625
от 3 до 1	2, 5	187, 5	62, 5	15, 6

Чем тверже металл, тем меньше диаметр отпечатка и тем выше число твердости по Бринеллю.

Рис. 1. Метод Бринелля

Диаметр отпечатка измеряется при помощи специальной лупы, имеющей шкалу с ценой деления 0,1 мм. Чтобы избежать сложных вычислений числа твердости для каждого отпе­чатка на практике пользуются готовыми таблицами, в которых приведены числа твердости в зависимости от диаметра отпечатков. Наиболее распространенны­ми стандартными условиями при испытании твердости являются: нагруз­ка Р = 3000 кг, диаметр шарика – 10 мм, длительность выдержки – 10 сек. Для определения твердости по Бринеллю пользуются твердомером типа ТШ.

К недостаткам метода Бринелля следует отнести:

а) невозможность испытания металлов, имеющих твердость более НВ = 450, так как шарик будет деформироваться и показания будут неточными;

б) невозможность испытания твердости тонкого поверхностного слоя (не менее 1...2 мм), так как шарик будет продавливать тонкий слой металла, а после испы­тания остаются заметные следы на поверхности изделия.

Между пределом прочности и числом твердости НВ различных ме­таллов существует следующая зависимость

σ_B = К ∙ НВ, (2)

где: К = 0, 34...0,36 для сталей, алюминия;

К = 0, 40...0,55 для меди, бронзы;

К = 0, 35...0,36 для дюралюминия.

Измерение твердости вдавливанием алмазного конуса или стального шарика (метод Роквелла). Твердость по методу Роквелла определяют по глубине вдавливания в ис­пытуемую поверхность стального шарика диаметром 0,0625 дюйма при нагрузке 100 кг или алмазного конуса с углом вершины α = 120° при нагрузке 60 и 150 кг. При испытании сначала прикладывают предварительную нагрузку Р_о, равную 10 кг, а затем нормальную Р, равную 60, 100 или 150 кг. Разница Н = h – h₀ , ха­рактеризует твердость. Чем меньше эта разность, тем тверже испытуемый мате­риал, и наоборот, чем больше эта разность, тем мягче материал. Для определения твердости применяют твердомер типа ТК. Индикатор представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы: черная и красная и имеются две стрелки: большая и маленькая.

При испытании шариком отсчет производится по красной шкале В, при испытании алмазным конусом – по черной шкале С. Циферблат разделен на 100 делений, каждое из которых соответствует глубине вдавливания 0,002 мм.

Нулевое деление черной шкалы совпадает с начальным положением стрелки. Красная шкала смещена относительно нулевого деления черной шкалы на 30 делений в направлении противоположном движению стрелки индикатора при внедрении наконечником. Следовательно, начальное деление красной шка­лы совпадает с делением 30 на циферблате индикатора. Это смещение сделано по той причине, что глубина вдавливания шарика часто превышает 0,2 мм, и то­гда стрелка при вдавливании делала бы поворот более чем на 100 делений, т. е. значения твердости могли бы получиться отрицательными. Большая стрелка служит для указания твердости, а малая для контроля величины предварительного нагружения, сообщаемого маховичком. Ориентировочный выбор наконечника и нагрузка при испытании на при­боре типа ТК можно производить согласно данным, приведенным в таблице 2.

Таблица 2