Твердість є мірою здатності металевого матеріалу чинити опір тиску або травленню зовнішньою силою та є одним із найважливіших показників механічних властивостей металевих матеріалів. Вимірювання твердості є одним із найшвидших, економічних і простих методів вимірювання механічних властивостей металів. Випробування на твердість може відображати відмінності у властивостях металевих матеріалів у різних хімічних композиціях, організаційних структурах та умовах процесу термічної обробки, тому воно широко використовується при перевірці властивостей металу, нагляді за якістю процесу термічної обробки та розробці нових матеріалів.
Твердість за Брінеллем
Це досягається шляхом притискання сталевої гартової кульки або карбідної кульки діаметром D до поверхні металевого матеріалу, що підлягає вимірюванню, вантажем P певного розміру, утримуванням протягом певного періоду часу, а потім зняттям навантаження. Відношення навантаження P до площі поверхні вдавлення F є значенням твердості за Брінеллем, яке позначається як HB. Значення твердості за Брінеллем зазвичай виражаються в кілограмах сили/мм² (Н/мм²), але на практиці вони також зазвичай використовуються як HBW або HBS.
1 спосіб вимірювання
Умови випробування: випробувальне навантаження та діаметр випробувальної сталевої кульки необхідно визначити відповідно до фактичних характеристик матеріалу. Загальне випробувальне навантаження та діаметр сталевої кульки мають фіксовані стандарти для адаптації до випробувань на твердість різних матеріалів.
Процес вимірювання: матеріал, який потрібно перевірити, спочатку поміщається на твердомір, а потім виконується тест на вдавлення з вибраним навантаженням і сталевою кулькою. Після витримки певний час вантаж знімають і вимірюють діаметр поглиблення.
Розрахунок твердості: на основі діаметра вдавлення значення твердості за Брінеллем можна розрахувати за допомогою формули або за допомогою таблиці.
2 Застосування
Твердомір за Брінеллем в основному використовується для визначення твердості чавуну, сталі, кольорових металів, м'яких сплавів та інших матеріалів.
Він широко використовується в металургії, ковальській промисловості, електроенергетиці, нафтовому машинобудуванні, залізничному транспорті, автомобілях, військовій техніці, лабораторіях, коледжах та університетах та наукових дослідженнях.
3 спосіб вираження
Символ твердості за Брінеллем з HBS або HBW. HBS вказує на те, що індентором є загартована сталева кулька, яка використовується для визначення значення твердості за Брінеллем 450 нижче матеріалу; HBW вказує на те, що індентором є цементований карбід, який використовується для визначення значення твердості за Брінеллем 650 нижче матеріалу.
Вираз: число перед HBS або HBW є значенням твердості, за яким йдуть цифри, щоб вказати умови випробування, включаючи діаметр кульки індентора, випробувальне навантаження та час витримки випробувального навантаження (10~15 с не позначено) . Наприклад, 170HBS10/1000/30 означає, що значення твердості за Брінеллем становить 170, виміряне за допомогою сталевої кульки діаметром 10 мм, яка витримується протягом 30 секунд під випробувальним навантаженням 9807 Н (1000 кг).
Твердість за Віккерсом
Твердість за Віккерсом, виражена символом HV, запропонована британським Смітом (Robert L. Smith) і Sedland (George E. Sandland) у 1921 році в компанії Vickers (Vickers Ltd). Він використовує відносний поверхневий кут 136 градусів між алмазним позитивним призматичним конусним індентором, у положеннях навантаження F під дією тиску на поверхню тестового зразка, витримує певний період часу після розвантаження, вимірює довжину діагоналі відступу d , а потім розрахувати площу поверхні вдавлення, і, нарешті, поза вдавленням середнього тиску на площу поверхні твердості металу за Віккерсом.
1 Метод вимірювання
Під час фактичного вимірювання не потрібно виконувати складні обчислення, але відповідно до виміряної довжини діагоналі відступу d значення, безпосередньо перевірте таблицю, щоб отримати виміряне значення твердості.
Часто використовуваний діапазон навантажень вимірювача твердості за Віккерсом становить 49,03 ~ 980,7 Н, підходить для більших заготовок і визначення твердості глибшого поверхневого шару.
Для визначення твердості тоншої заготовки, поверхні інструменту або шару покриття можна використовувати невелику твердість за Віккерсом, тестове навантаження 1,961 ~ 49,03 Н.
Мікротвердість за Віккерсом підходить для мікроскопічного аналізу.
2 Представлення
Значення твердості за Віккерсом у стандартному форматі для звітності xHVy, де x представляє значення твердості за Віккерсом, y представляє вимірювання використовуваного значення навантаження (одиниця: кг сили). Наприклад, значення твердості 185HV5 185, вимірювання значення навантаження, що використовується для сили 5 кг.
3 Область застосування
Твердомір за Віккерсом має широкий спектр застосування, може вимірювати майже всі металеві матеріали, що використовуються в промисловості, від дуже м’яких до дуже твердих матеріалів. Крім того, його також можна використовувати для перевірки твердості керамічних матеріалів, пластмас і гуми, картону тощо.
4 Зразок вимог
Поверхня зразка має бути гладкою та плоскою, без оксидної шкіри, сміття та масла.
Загалом, параметр шорсткості поверхні зразка твердості за Віккерсом Ra не перевищує {{0}}.40 мкм, невелике навантаження зразка твердості за Віккерсом не перевищує 0,20 мкм, зразка мікротвердості за Віккерсом не більше 0,10 мкм.
Твердість по Роквеллу
Твердість за Роквеллом — показник для визначення значення твердості за глибиною пластичної деформації вдавлення. Він використовує задані умови індентора (алмазного конуса, сталевої кульки або кульки з карбіду вольфраму), втиснутого в поверхню зразка в два етапи, і вимірює глибину вдавлення, залишкову глибину h, щоб представити твердість.
1 метод вимірювання індентор і тестове зусилля
Випробування на твердість за Роквеллом з використанням трьох типів індентора (алмазний конус і сталева кулька двох діаметрів) і трьох видів випробувального зусилля (60 кг, 100 кг, 150 кг). Ці комбінації відповідають твердості за Роквеллом дев’яти шкал, а саме HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK. Випробування на твердість поверхні за Роквеллом використовує два індентори та три менші випробувальні сили (15 кг, 30 кг, 45 кг), що відповідають шести шкалам.
2 Розрахунок значення твердості
Твердість по Роквеллу розраховується за такою формулою: N-константа (для різних шкал N приймає 100 або 130); h-залишкова глибина вдавлення, мм; S-константа (для твердості за Роквеллом, S=0.002 мм; для поверхневої твердості за Роквеллом, S=0.001 мм).
3 Характеристики
Переваги: тест на твердість по Роквеллу простий і швидкий, відступ невеликий, визначення широкого діапазону, застосовне до більшості металевих матеріалів.
Недоліки: погана репрезентативність, погана повторюваність даних, не застосовується до організації нерівного матеріалу або тонкого матеріалу та шару поверхневого зміцнення.
4 Застосування
Випробування на твердість за Роквеллом зазвичай використовується для матеріалів з високою твердістю, таких як загартовувальна сталь, чавун тощо.
Три широко використовувані шкали: HRA, HRB і HRC, які підходять для матеріалів різної твердості.
Вибір шкал твердості
HRA: Використовується для матеріалів з високою твердістю, таких як сталевий лист, твердий сплав, з навантаженням 60 кг і алмазним конусним індентором.
HRB: використовується для матеріалів із меншою твердістю, таких як м’яка сталь, кольорові метали, відпалена сталь тощо, із навантаженням 100 кг і кулькою із загартованої сталі діаметром 1,5875 мм.
HRC: для матеріалів з високою твердістю, таких як гартована сталь, чавун тощо, з використанням навантаження 150 кг і алмазного конічного індентора.
Вибравши відповідну комбінацію індентора та випробувальної сили, тест на твердість за Роквеллом може забезпечити точні значення твердості, забезпечуючи важливу основу для вибору матеріалу та контролю якості.
