2.3. Измерение твердости по Роквеллу

Твердость по методу Роквелла определяют по глубине вдавливания в испытуемую поверхность индентора (стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм - для материалов средней твердости или алмазного конуса с углом при вершине 120 - для твердых материалов).

Нагрузки: предварительная Р₀, основная Р₁, и общая Р. Схема измерения твердости по методу Роквелла представлена на рис. 3.

Предварительная нагрузка Р₀=0,1 кН (10 кг), она дается с целью установления плотного соприкосновения наконечника с образцом и уменьшения влияния шероховатости поверхности образца на результаты измерения.

При испытании стальным шариком основная нагрузка Р₁=0,9кН (90 кг), а при испытании алмазным конусом Р₁=1,4 кН (140 кг).

Рис.3. Схема определения твердости по Роквеллу вдавливанием алмазного конуса

Глубина внедрения наконечника h (см. рис. 3), измеренная после снятия основной нагрузки Р₁ с оставлением предварительной нагрузки Р₀, является мерой пластической деформации, то есть критерием оценки твердости материала.

Число твердости по Роквеллу в условных единицах указывается стрелкой прибора-индикатора (рис. 4).

Круговая шкала индикатора имеет 100 делений, на которые нанесены цифры: черные - шкала С (А) для испытания конусом и красные - шкала В для испытания шариком. Цена деления индикатора 0,002 мм.

При измерении твердости особо твердых и тонких материалов во избежание повреждения алмазного наконечника иногда основную нагрузку уменьшают до 5,0 кН (50 кг).В остальном испытания проводят так же, как и по шкале С. Число твердости в этом случае обозначается HRA, например, 75 HRA.

Числа твердости по Роквеллу выражаются :

HRC_Э=100-h/0,002; HRA=100-h/0,002; HRB=130-h/0,002.

Рис.4. Индикатор прибора Роквелла

В таблице 3 приведены нагрузки и пределы измерения твердости по Роквеллу.

Таблица 3

Нагрузки и пределы измерения твердости по шкалам

А, В и С прибора Роквелла

Шкалы	Обозначе-ние числа	Нагрузка,	10-1Н		Пределы измерения твердос-	Твердость по Бринеллю
	твердости	Р0	Р1	РОБЩ	ти по Роквеллу
В С А	HRB HRCЭ HRA	10 10 10	90 140 50	100 150 60	25...100 20...67 70...93	60...230 230...700 >700

В таблице 4 приведено примерное соотношение чисел твердости HB, HRB, HRC_Э, HRA..

Таблица 4

Примерное соотношение чисел твердости по Бринеллю и Роквеллу

Твердость по	Бринеллю	Твердость	по Роквеллу
(D=10 мм,	Р=30000 Н)		Шкалы
Диаметр отпечатка, мм	Число твердости	С (1500 Н)	В (1000 Н)	А (600 Н)
1	2	3	4	5
2,20	782	72	-	89
2,25	744	69	-	87
2,30	713	67	-	85
2,35	683	65	-	84
2,40	652	63	-	83
2,45	627	61	-	82
2,50	600	59	-	81
2,55	578	58	-	80
2,60	555	56	-	79
2,65	532	54	-	78
2,75	495	51	-	76
2,80	477	49	-	76
2,85	460	48	-	75
2,90	444	47	-	74
2,95	430	45	-	73
3,00	418	44	-	73
3,05	402	43	-	72
3,10	387	41	-	71
3,15	375	40	-	71
3,20	364	39	-	70
3,25	351	38	-	69
3,30	341	37	-	69
3,35	331	36	-	68
3,40	321	35	-	68
3,45	311	34	-	67
3,50	302	33	-	67
3,55	293	31	-	66
3,60	285	30	-	66
3,65	277	29	-	65
3,70	269	28	-	65
3,75	262	27	-	64
3,80	255	26	-	64
3,85	248	25	-	63
3,90	241	24	100	63
3,95	235	23	99	62
4,00	228	22	98	62
4,05	223	21	97	61
4,10	217	20	97	61
4,15	212	19	96	60
4,20	207	18	95	60
4,25	201	-	94	59
4,30	196	-	93	58
4,35	192	-	92	58
4,40	187	-	91	57
4,45	183	-	89	56
4,50	179	-	88	56
4,55	174	-	87	55
4,60	170	-	86	55
4,65	166	-	85	54
4,70	163	-	84	53
4,75	159	-	83	53
4,80	156	-	82	52
4,85	152	-	81	52
4,90	149	-	80	51
4,95	146	-	78	50
5,00	142	-	76	50
5,10	137	-	75	-
5,15	134	-	74	-
5,20	131	-	72	-
5,25	128	-	71	-
5,30	126	-	69	-
5,35	124	-	69	-
5,40	121	-	67	-
5,45	118	-	66	-
5,50	116	-	65	-
5,55	114	-	64	-
5,60	112	-	62	-
5,65	109	-	61	-
5,70	107	-	59	-
5,75	105	-	58	-

3. ОБОРУДОВАНИЕ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Пресс Бринелля.

3.2. Плакат со схемой устройства пресса Бринелля.

3.3. Отсчетный микроскоп (лупа) для измерения диаметров отпечатков.

3.4. Образцы из цветных металлов или сплавов для определения твердости по методу Бринелля.

3.5. Прибор Роквелла.

3.6. Плакат со схемой устройства прибора Роквелла.

3.7. Образцы из углеродистой стали с различным содержанием углерода для определения твердости по методу Роквелла.

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

4.1. Ознакомиться с методами определения твердости материалов.

4.2. Изучить по плакату устройство пресса Бринелля.

4.3. Изучить методику определения твердости материалов на прессе Бринелля.

4.4. Изучить по плакату устройство прибора Роквелла.

4.5. Изучить методику измерения твердости на приборе Роквелла.

5. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

5.1. Определить твердость образца из цветного металла или сплава методом Бринелля, соблюдая следующую последовательность действий:

- пользуясь таблицей 1, выбрать параметры определения твердости на прессе Бринелля в зависимости от толщины образца;

- поместить образец на столик пресса так, чтобы отпечаток получился ближе к центру образца, поднять столик до полного соприкосновения с образцом ;

- приложить нагрузку, дать выдержку ;

- снять нагрузку, опустить столик ;

- измерить диаметр полученного отпечатка при помощи лупы (см. рис. 2) ;

- по таблице 2 определить НВ, а по таблице 4 сделать перевод на HRB ;

- по зависимости (I) определить приблизительный предел прочности испытуемого материала ;

- результаты эксперимента занести в таблицу 5.

Таблица 5

Протокол измерения твердости по Бринеллю

№ образ-ца	Мате-риал и толщи-на	Диа-метр шари-ка,	Нагруз-ка, РОБЩ, H	Вы-держ-ка, с	Диаметр	отпеча	тка d,	мм	Твердость таблицам	по
	образ-ца	D, мм			d1	d2	d3	dСР	НВ	HRB