17. Методы и средства измерения твердости

Приборы для измерения твердости металлов.

Твердость – сопротивление материала внедрению в его поверхность стандартного наконечника, который представляет собой твердое малодеформирующееся тело (алмаз, твердый сплав, закаленная сталь) определенной формы (шар, конус, пирамида, игла) и размеров

Микротвердость – твердость отдельных зерен, физических и структурных составляющих материала.

Метод определения твердостистальным шариком (по Бринелю).

Заключается во вдавливании на глубину t стального закаленного шарика определенного диаметра в испытуемый образец под действием заданной нагрузки в течении определенного времени (ГОСТ 9012-59).

Число твердости HB определяется как среднее давление, выраженное в кгс на 1 мм² сферической поверхности отпечатка шарика (рис.1), и вычисляется по формуле:

(17.1)

где P – сила вдавливания в кгс, нормальная к поверхности AB и установленная в соответствии со стандартом.

F – площадь шаровой поверхности ab отпечатка шарика в мм².

Рис. 17.1. Метод определения

твердостистальным шариком (по Бринелю)

Окончательно:

(17.2)

где D – диаметр шарика в мм.

P – нагрузка на шарик в кгс.

d – диаметр отпечатка в мм.

Испытания металлов твердостью выше HB 450 этим методом не производится, т.к. результаты испытания сильно искажаются.

На практике используются специальные таблицы, приложенные к ГОСТ 9012-59.

Метод определения твердости алмазным конусом (по Роквеллу).

Для определения твердости изделий из низкоотпущенной закаленной стали или твердых сплавов применяются конусные наконечники из алмаза (ГОСТ 9013-59).

Определение твердости производится вдавливанием в испытуемый образец алмазного конуса под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительной в 10 кгс и общей в 60 и 150 кгс.

Число твердости обозначается через HR с добавлением соответственно искомых A, B, C по которой производится испытание. Пределы измерения твердости устанавливаются в таблице.

Метод определения твердости алмазной пирамидой (по Викнерсу).

В испытуемый образец вдавливается правильная четырехгранная пирамида стандартного размера, имеющая квадратное основание и угол 136^о ±30’ у вершины. Вдавливание производится под действием стандартной нагрузки 5, 10, 20, 30, 50 и 100 кгс.

Число твердости определяют:

(17.3)

Этот метод применяется для испытания твердых металлов толщиной до десятых долей миллиметра.

Определения микротвердости.

Микротвердость определяется для мягких деталей, тонких металлических лент, проволоки и т.п.

В испытуемый образец, установленный под микроскопом, вдавливается алмазная пирамида с квадратным основанием. Число твердости определяется по той же формуле, что и при испытании по Виккерсу.

Числа твердости, полученные при испытании с определенной нагрузкой, сопровождаются символом Н с указанием в индексе величины нагрузки в граммах – силах.

Например: Н₅₀ = 220 кгс/мм².