1. Определение твердости по Бринеллю

М етод Бринелля заключается во вдавливании стального закаленного шарика диаметром D (10,0; 5,0 или 2,5 мм) в испытуемый материал под фиксированной нагрузкой Р (3000, 1000, 750 кгс и менее) в течение заранее выбранного времени (10–60 с) (рис. 1.14).

Мерой твердости по Бринеллю является диаметр отпечатка d, который измеряется с помощью оптического устройства, входящего в комплект прибора.

Твердость по Бринеллю обозначается НВ и может быть рассчитана по формуле:

где F – площадь поверхности отпечатка – шарового сегмента.

Метод Бринелля пригоден для измерения твердости мягких и среднетвердых материалов (включая незакаленную сталь) с твердостью от 8 до 450 ед. (кгс/мм²). Черные металлы имеют твердость выше 140 НВ; цветные металлы и сплавы – 32...130 НВ, в том числе алюминий, свинец и мягкие сплавы – 8...35 НВ.

2. Определение твердости по Роквеллу

Мерой твердости по Роквеллу является глубина вдавливания индентора, которая определяется с помощью индикатора часового типа, встроенного в прибор. Схема испытания показана на рис. 1.15.

И змеренное значение твердости считывается непосредственно со шкалы индикатора. На приборе имеется три шкалы: А, B и С.

Ш кала А используется для испытаний сверхтвердых сплавов и деталей, подвергнутых химико-термической обработке (цементации, азотированию, борированию и т. п.). Здесь в качестве индентора используется алмазный конус с углом при вершине 120, вдавливаемый под нагрузкой 60 кгс. Твердость, измеренная по этой шкале, обозначается HRA.

Шкала В используется для испытаний мягких и среднетвердых материалов, включая цветные сплавы и незакаленную сталь. Здесь в качестве индентора используется стальной закаленный шарик диаметром 1,588 мм (¹/₁₆ дюйма), вдавливаемый под нагрузкой 100 кгс. Твердость, измеренная по этой шкале, обозначается HRВ.

Шкала С используется для испытаний среднетвердых и твердых материалов, включая незакаленную и закаленную сталь. Здесь в качестве индентора используется алмазный конус (тот же, что по шкале А), вдавливаемый под нагрузкой 150 кгс. Твердость, измеренная по этой шкале, обозначается HRС. Например, твердость закаленной стали обычно составляет 60…65 HRС.

Метод Роквелла отличается особой простотой и оперативностью, при его использовании меньше повреждается поверхность испытуемого материала и поэтому он широко применяется для контроля качества термической обработки на машиностроительных заводах.

3 . Определение твердости по Виккерсу

М

Рис. 1.16. Схема определения твердости по Виккерсу

етод Виккерса отличается повышенной точностью и пригоден для испытания материалов любой твердости. Здесь в качестве индентора используется правильная четырехгранная алмазная пирамида с углом между гранями 136, которая вдавливается под нагрузкой Р от 5 до 120 кгс. Мерой твердости является диагональ отпечатка, измеряемая с помощью микроскопа, встроенного в прибор. Схема определения твердости по Виккерсу показана на рис. 1.16.

Твердость по Виккерсу вычисляется по формуле:

где F – площадь отпечатка; d – диагональ отпечатка.

При использовании небольших нагрузок (5–20 кгс) получаются микроскопические отпечатки, практически не повреждающие поверхность деталей; кроме того, метод Виккерса широко используется при изучении твердости мелких структурных составляющих и деталей малых размеров.