6 Порядок измерения твердости на твердомере бринеля

6.1 Установить на подвеску грузы, соответствующие выбранной нагрузке.

6.2 Установить наконечник с шариком требуемого диаметра.

6.3 Поместить на столик прибора испытуемый образец так, чтобы центр получившегося отпечатка находился от края образца на расстоянии не менее двух диметров шарика.

6.4 Вращением маховика поднять столик до упора.

6.5 Нажатием кнопки включить электродвигатель.

6.6 После снятия нагрузки и остановки электродвигателя опустить столик и снять образец.

6.7 Измерить полученный отпечаток (лунку) с помощью лупы Бринелля.

6.8 По измеренному диаметру отпечатка определить число твердости.

7 Содержание отчета о работе

7.1 Привести описание сущности метода Бринелля, схему измерения и формулы определения чисел твердости с пояснениями.

7.2 Привести схему прибора Бринелля.

7.3 Указать условия и результаты измерения твердости и занести их в таблицу 3.

7.4 Построить график (см. рисунок 2) и определить с его помощью содержание углерода в образцах из отожженной стали, заполнить таблицу 4.

Таблица 3 Результаты измерения твердости

Материал образца	Толщина образца, мм	Диаметр шарика D, мм	Нагрузка F, Н	Диаметр отпечатка d, мм	Твердость НВ, МПа

Таблица 4 Свойства стали

Твердость НВ, МПа	Содержание углерода, %	Предполагаемая марка стали	Примерная прочность, в. МПа

Лабораторная работа 2.

Измерение твердости металлов по методу Роквелла

1 Цель работы

1.1 Ознакомиться с устройством твердомера типа ТК. 1.2 Овладеть методикой измерения твердости по Роквеллу.

2 Задание

2.1 Ознакомиться с методом измерения твердости металлов по методу Роквелла и устройством твердомера типа ТК.

2.2 Произвести измерение твердости образцов или деталей (по указанию преподавателя).

2.3 Результаты измерений занести в тетрадь и проанализировать.

3 Приборы и материалы

3.1 Твердомер типа ТК.

3.2 Образцы закаленной и незакаленной стали, детали машин, инструменты.

4 Общие сведения

Метод Роквелла основан на том, что в испытуемый металл вдавливается алмазный конус (или стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм) и по глубине отпечатка судят о твердости (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема измерения твердости по Роквеллу.

F₀ – предварительная нагрузка (10 кгс), F – общая нагрузка, F₁ – основная нагрузка.

Число твердости по Роквеллу HR измеряется в условных безразмерных единицах и определяется по формулам:

- при вдавливании алмазного конуса

- при вдавливании стального шарика

где 100 – число делений черной шкалы С(А), 130 – число делений красной шкалы В циферблата индикатора, измеряющего глубину вдавливания;

h_о – глубина вдавливания алмаза или шарика под действием предварительной нагрузки, мм;

h - глубина вдавливания алмаза или шарика под действием общей нагрузки, мм;

0,002 – цена одного деления шкалы циферблата индикатора (перемещение алмазного конуса при измерении твердости на 0,002 мм соответствует перемещению стрелки индикатора на одно деление), мм.

Вид наконечника и величина нагрузки F выбирается по таблице 1, в зависимости от твердости и толщины испытуемого образца.

Число твердости по Роквеллу (НR) является мерой глубины вдавливания индентора и выражается в условных единицах. За единицу твердости принята безразмерная величина, соответствующая осевому перемещению на 0,002 мм.

Число твердости по Роквеллу указывается непосредственно стрелкой на шкале С,А или В индикатора после автоматического снятия основной нагрузки.

Между числами твердости, определенными различными методами существует соответствие (см. таблицы чисел твердости). Так, например, твердость одного и того же металла, выраженная различными единицами твердости составляет: НВ 2070, HRC 18, HRA 60, HRB 95. В связи с изменением эталона измерения твердости по ГОСТ 8.064.79 шкала, по которой определяют твердость HRC, изменена и в измеряемые значения внесена поправка. В соответствие с этой поправкой твердость HRC обозначается HRC_Э, значения которой больше. Так, при HRC=25, значения HRC_Э=27, при HRC=60 значения HRC_Э=61. При этом нет постоянного коэффициента пересчета HRC в HRC_Э и для такого пересчета используют специальные таблицы.

Таблица 1 Зависимость вида наконечника и нагрузки от твердости испытуемого образца

Пределы измерения твёрдости образцов в единицах Бринелля, НВ	Обозначение твёрдости по Роквеллу		Вид наконечника	Общая нагрузка F, Н (кгс)	Минимальная толщина образца	Пределы измерения в единицах Роквелла
	Шкала	Числа твёрдости
от 500 до 2300 (незакаленные стали, цветные металлы и их сплавы)	В	HRB	Стальной шарик	981 (100)	0,7	25…100 по шкале В
от 2000 до 7000 (закаленные стали)	С	HRC	Алмазный конус	1471 (150)	0,7	20…67 по шкале С
от 4000 до 9000 (детали подвергшиеся цементации или азотированию, твердые сплавы и др.)	А	HRA	Алмазный конус	588 (60)	0,4	70…85 по шкале А

Метод Роквелла отличается простотой и высокой производительностью, обеспечивает сохранение качественной поверхности после испытания, позволяет испытывать металлы и сплавы, как низкой, так и высокой твердости. Этот метод не рекомендуется применять для сплавов с неоднородной структурой (чугуны серые, ковкие и высокопрочные, антифрикционные подшипниковые сплавы и др.).

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Виккерсу

регламентирует ГОСТ 2999-75.

Сущность метода заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырехгранной алмазной пирамиды с углом 136 град. между противоположными гранями.

 Твердость по Виккерсу вычисляется путем деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка.

Метод Виккерса позволяет определять твердость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

Наблюдается хорошее совпадение значений твердости по Виккерсу и Бринеллю в пределах от 1000 до 4500 НВ.

Твердость по Виккерсу во всех случаях обозначается буквами HV без указания размерности - МПа (кгс/ мм²). Основными параметрами при измерении твердости по Виккерсу являются нагрузка Р = 294 Н (30 кгс) и время выдержки 10-15с.

В других случаях после символа HV указывают индексы разделенные наклонной чертой и обозначающие нагрузку и время выдержки, и через тире - число твердости.

Пример: HV 30/20-420,

где HV - твердость по Виккерсу,

30 - нагрузка, кгс,

20 - время выдержки, с,

420 - число твердости.