Методы определения твердости

 Твердость – это свойство поверхностного слоя  материала сопротивляться внедрению другого, более твердого тела, при его сосредоточенном воздействии на поверхность материала.  «Другое, более твердое тело» - это индентор (стальной шарик, алмазная пирамида или конус), вдавливаемый в испытываемый металл.

​

Виды инденторов

микровдавливание инденторов

микровдавливание инденторов

Методы определения твердости

​

​

Методика Виккерса (для деталей малой толщины или тонких поверхностных слоев по диагонали отпечатка пирамиды

Методика Бринелля (по диаметру отпечатка шарика)

Методика Роквелла (по глубине вдавливания алмазного конуса или закаленного шарика)

​

Динамический метод (по Шору)

Методы определения твердости

Схемы определения твердости образца

Методика Роквелла.

3 шкалы твердости

​

​

• В методе Роквелла твердость измеряется в условных единицах HR, которые отражают степень упругого восстановления отпечатка после снятия нагрузки. Т.е. число твердости по Роквеллу определяет сопротивление упругим или малым пластическим деформациям. В зависимости от вида металла и его твердости используют разные шкалы. Чаще всего используется шкала С и число твердости  HRC.
• В единицах HRC часто формулируют требования к  качеству поверхности стальных деталей после термообработки. Твердость HRC в наибольшей степени отражает уровень рабочих характеристик высокопрочных сталей, а с учетом простоты измерений по Роквеллу, очень широко применяется на практике.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

• Стационарный твердомер по Роквеллу HR-150A

​

Сущность метода заключается во внедрении в поверхность образца (или изделия) алмазного конусного или закалённого стального сферического наконечника. При контакте с поверхностью материала прикладывается сила давления индентора в 90,8Н. Затем добавляется дополнительная сила и происходит увеличение проникновения индентора в глубь материала. После этого дополнительная сила снимается и уменьшается глубина проникновения индентора из-за не совсем пластической деформации материала. Определяется разность между конечной глубиной проникновения индентора в материал и глубиной до приложения дополнительной силы. Это остаточное увеличение в проникновении (e) индентора обусловлено дополнительной силой: HR=E—e, где E - константа, определяемая по форме индентора. Для конусного алмазного индентора Е=100, для стального шара Е=130.

Метод Шора

• Метод Шора (метод упругой отдачи) применяют в тех случаях, когда из-за опасности испортить поверхность готовой детали нельзя применить для определения твердости метод вдавливания (Бринеля, Роквелла). Этот способ основан на том, что твердость металлов прямо пропорциональна их упругости.

• Испытания производятся на особом приборе — склероскопе ,где боек весом 2,5 г, падая с постоянной высоты, ударяется о поверхности испытуемого металла и отскакивает на определенную высоту, зависящую от твердости испытываемого металла. Мерой твердости на склероскопе Шора является высота отскока бойка; она указывается стрелкой индикатора на шкале прибора, имеющей 140 делений.
• F — площадь поперечного сечения в месте надреза до испытания в м² (см²).

​

Методика Бринелля

• Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца в течение 10... 15с, и измерении диаметра отпечатка после снятия силы.
• Число твердости Бринелля получается при делении величины прикладываемой силы F на площадь отпечатка S. Эта площадь может быть вычислена или взята из таблиц, в которых она дана в зависимости от диаметра шара и диаметра отпечатка: HB=F/S
• Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ или HBW:
• НВ - при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц);
• HBW - при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).

​

Твердомер металла ТБ 5004 (по Бринеллю) .�

Методика Виккерса

• Сущность метода заключается во вдавливании в испытуемый материал правильной четырёхгранной алмазной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями.
• Твердость по Виккерсу вычисляется путём деления нагрузки Р на площадь поверхности полученного пирамидального отпечатка. Метод Виккерса позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

​