4.2.2 Метод измерения твердости по Роквеллу

4.2.2.1 Принцип метода Роквелла

Метод Роквелла – это один из наиболее распространенных методов измерения твердости, основанный на вдавливании индентора (специального наконечника) в поверхность испытуемого материала. Главным принципом метода является измерение разницы глубин проникновения индентора под действием предварительной и основной нагрузки.

Сначала к индентору прикладывается небольшая предварительная нагрузка (например, 10 кгс), которая обеспечивает плотное прилегание индентора к поверхности образца и исключает влияние шероховатости поверхности. После этого прикладывается основная нагрузка (величина которой зависит от выбранной шкалы), вызывающая углубление индентора в материал. После снятия основной нагрузки, индентор возвращается до положения под действием предварительной нагрузки. Разница глубин проникновения индентора под действием основной и предварительной нагрузки пропорциональна твердости материала и измеряется твердомером автоматически. При этом, чем больше эта разница, тем мягче материал, и наоборот. Значение твердости по Роквеллу определяется непосредственно прибором и отображается в условных единицах.

Метод Роквелла является экспресс-методом, что обеспечивает высокую производительность при измерениях твердости.

4.2.2.2 Инденторы, шкалы Роквелла и их применение

В методе Роквелла применяются различные инденторы и нагрузки, что позволяет измерять твердость широкого спектра материалов, от мягких до сверхтвердых.

Инденторы:

• Алмазный конический индентор:

  • Представляет собой конус с углом при вершине 120° и скругленным кончиком (радиус скругления 0,2 мм). Алмазные инденторы изготавливаются из монокристаллического или поликристаллического алмаза высокой твердости и износостойкости. Они применяются для измерения твердости закаленных сталей, твердых сплавов, керамики и других твердых материалов.

• Стальной шариковый индентор:

  • Представляет собой шарик из закаленной стали или карбида вольфрама. Наиболее распространенные диаметры шариков - 1,588 мм (1/16 дюйма) и 3,175 мм (1/8 дюйма). Шарики используются для измерения твердости более мягких материалов, таких как нержавеющие стали, цветные металлы и др.

Шкалы Роквелла:

• Шкала HRA:

  • Применяется алмазный конический индентор с нагрузкой 60 кгс. Эта шкала используется для измерения твердости очень твердых материалов и обеспечивает максимальную чувствительность при измерении твердости.

• Шкала HRB(W):

  • Используется стальной шариковый индентор диаметром 1/16 дюйма с нагрузкой 100 кгс. Эта шкала предназначена для измерения твердости материалов средней твердости. При использовании вольфрамового шарика используется обозначение HRBW.

• Шкала HRC:

  • Применяется алмазный конический индентор с нагрузкой 150 кгс. Это самая распространенная шкала для измерения твердости закаленных и термически обработанных сталей.

Помимо этих основных шкал, существует ряд других шкал Роквелла (HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK и др.), каждая из которых характеризуется своим набором индентора и нагрузки и применяется для измерения твердости конкретных материалов.