Единицы твердости металлов перевод
Твердость металлов
Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:
- износостойкость металла;
- возможность обработки резанием, шлифованием;
- сопротивляемость местному давлению;
- способность резать другой материал и прочие.
На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.
Понятие твердости
Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).
Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.
После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.
В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.
Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.
Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.
Прилагаемая нагрузка может прилагаться:
Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.
На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.
Единицы измерения твердости
Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.
Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.
Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:
- сплавы железа – 30 кгс/мм2;
- медь и никель – 10 кгс/мм2;
- алюминий и магний – 5 кгс/мм2.
Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.
Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.
В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.
Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.
Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.
Тип шкалы | Инструмент | Прилагаемая нагрузка, кгс |
А | Конус из алмаза, угол вершины которого 120° | 50-60 |
В | Шарик 1/16 дюйма | 90-100 |
С | Конус из алмаза, угол вершины которого 120° | 140-150 |
В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.
Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.
Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.
К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:
0,196 — нагрузка на наконечник, Н;
2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .
Твердость основных металлов и сплавов
Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.
Цветные металлы
Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.
Черные металлы
Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.
Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.
HB | HV | HRC | HRA | HSD |
228 | 240 | 20 | 60.7 | 36 |
260 | 275 | 24 | 62.5 | 40 |
280 | 295 | 29 | 65 | 44 |
320 | 340 | 34.5 | 67.5 | 49 |
360 | 380 | 39 | 70 | 54 |
415 | 440 | 44.5 | 73 | 61 |
450 | 480 | 47 | 74.5 | 64 |
480 | 520 | 50 | 76 | 68 |
500 | 540 | 52 | 77 | 73 |
535 | 580 | 54 | 78 | 78 |
Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.
Методы измерения твердости
Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.
Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:
HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2 ),
- где
Р – прикладываемая нагрузка, кгс; - D – окружность шарика, мм;
- d – окружность отпечатка, мм.
Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:
сплавы из железа — 30D 2 ;
медь и ее сплавы — 10D 2 ;
баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .
Условное изображение принципа испытания
Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.
Метод измерения твердости по Роквеллу
Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h0.
Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.
Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.
Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.
Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.
После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.
d, мм | HB | HRA | HRC | HRB |
2,3 | 712 | 85,1 | 66,4 | — |
2,5 | 601 | 81,1 | 59,3 | — |
3,0 | 415 | 72,6 | 43,8 | — |
3,5 | 302 | 66,7 | 32,5 | — |
4,0 | 229 | 61,8 | 22 | 98,2 |
5,0 | 143 | — | — | 77,4 |
5,2 | 131 | — | — | 72,4 |
Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Таблица перевода единиц твердости HRC, HRA, HB, HV
Роквелл | Бринелль | Виккер с | Шор | На разрыв | ||
HRA | HRC | HB (3000H) | Диаметр отпечатка, мм | HV | HSD | Н/мм ² |
89 | 72 | 782 | 2.20 | 1220 | ||
86.5 | 70 | 1076 | 101 | |||
86 | 69 | 744 | 2.25 | 1004 | 99 | |
85.5 | 68 | 942 | 97 | |||
85 | 67 | 713 | 2.30 | 894 | 95 | |
84.5 | 66 | 854 | 92 | |||
84 | 65 | 683 | 2.35 | 820 | 91 | |
83.5 | 64 | 789 | 88 | |||
83 | 63 | 652 | 2.40 | 763 | 87 | |
82.5 | 62 | 739 | 85 | |||
81.5 | 61 | 627 | 2.45 | 715 | 83 | |
81 | 60 | 695 | 81 | 2206 | ||
80.5 | 59 | 600 | 2.50 | 675 | 80 | 2137 |
80 | 58 | 2.55 | 655 | 78 | 2069 | |
79.5 | 57 | 578 | 636 | 76 | 2000 | |
79 | 56 | 2.60 | 617 | 75 | 1944 | |
78.5 | 55 | 555 | 598 | 74 | 1889 | |
78 | 54 | 2.65 | 580 | 72 | 1834 | |
77.5 | 53 | 532 | 562 | 71 | 1772 | |
77 | 52 | 512 | 2.70 | 545 | 69 | 1689 |
76.5 | 51 | 495 | 2.75 | 528 | 68 | 1648 |
76 | 50 | 513 | 67 | 1607 | ||
75.5 | 49 | 477 | 2.80 | 498 | 66 | 1565 |
74.5 | 48 | 460 | 2.85 | 485 | 64 | 1524 |
74 | 47 | 448 | 2.89 | 471 | 63 | 1496 |
73.5 | 46 | 437 | 2.92 | 458 | 62 | 1462 |
73 | 45 | 426 | 2.96 | 446 | 60 | 1420 |
72.5 | 44 | 415 | 3.00 | 435 | 58 | 1379 |
71.5 | 42 | 393 | 3.08 | 413 | 56 | 1317 |
70.5 | 40 | 372 | 3.16 | 393 | 54 | 1255 |
38 | 352 | 3.25 | 373 | 51 | 1193 | |
36 | 332 | 3.34 | 353 | 49 | 1138 | |
34 | 313 | 3.44 | 334 | 47 | 1076 | |
32 | 297 | 3.53 | 317 | 44 | 1014 | |
30 | 283 | 3.61 | 301 | 42 | 965 | |
28 | 270 | 3.69 | 285 | 41 | 917 | |
26 | 260 | 3.76 | 271 | 39 | 869 | |
24 | 250 | 3.83 | 257 | 37 | 834 | |
22 | 240 | 3.91 | 246 | 35 | 793 | |
20 | 230 | 3.99 | 236 | 34 | 752 |
Твердость по Роквеллу
Вдавливание алмазного конуса с углом 120° при вершине и замер относительной глубины погружения в исследуемый материал.
Шкала А — нагрузка 60 кгс, для карбида вольфрама (ВК)
Шкала С — нагрузка 150 кгс, для твердых сталей HRB>100
Преимущество — простота. Недостаток — низкая точность.
Твердость по Бринеллю
Диаметр отпечатка металлического шарика в материале.
Недостаток — твердость до 450HB.
Твердость по Виккерсу
Площадь отпечатка от алмазной пирамидки.
Твердость по Шору
Отскок шарика от поверхности в склероскопе (метод отскока). Очень простой и удобный метод.
Определение твердости материала является важной частью технологического процесса изготовления деталей любой сложности.
Различные методы поиска твердости металла связанны в первую очередь с отличием их структуры и формы. Поработать с обычной заготовкой в форме болванки не составит труда, вот для листового материала нужен особый подход, учитывая его небольшую толщину.
Лишь с помощью метода Виккерса удобнее всего искать твёрдость азотированных и цементированных поверхностей.
Расчет ресурса работы металлорежущего инструмента, его долговечность, всегда производится в первую очередь с учетом табличных показателей.
Именно благодаря повышенной твердости (около 71 HRC) твердосплавные сверла и фрезы из сплава ВК8 позволяют обрабатывать сверхтвердые материалы.
Сравнение шкал измерения твёрдости
материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович
Твёрдость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела – индентора.
Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения), наиболее распространёнными среди которых являются [1]:
- метод Бринелля (HB) – твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Бринеллю – МПа. Метод не применяется для тонких материалов и материалов с большой твёрдостью;
- метод Роквелла (HRA, HRB, HRC) – твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость вычисляется по формуле [2]: HR = HRmax – (H – h) / 0,002, где HRmax – максимальная твёрдость по Роквеллу (по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B – 130 единиц), (H – h) – разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении). Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной величиной. Метода Роквелла проще в реализации, но обладает меньшей точностью по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника;
- метод Виккерса (HV) – твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Виккерсу – МПа. Позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов [3]:, но обладает пониженной точностью в нижнем диапазоне (для мягких материалов).
Результаты измерения твёрдости по методам Роквелла и Виккерса могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методу Бринелля (таблица 1) [4]. Зная твёрдость по Бринеллю, можно рассчитать предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач [5]:
для алюминиевых сплавов:
для медных сплавов:
где σв – предел прочности, МПа; σт – предел текучести, МПа.
Таблица 1 – Перевод результатов измерения твёрдости
Шкала Бринелля, HB | Шкала Роквелла, HRB (HRC) | Шкала Виккерса, HV |
---|---|---|
100 | 52,4 | 100 |
105 | 57,5 | 105 |
110 | 60,9 | 110 |
115 | 64,1 | 115 |
120 | 67,0 | 120 |
125 | 69,8 | 125 |
130 | 72,4 | 130 |
135 | 74,7 | 135 |
140 | 76,6 | 140 |
145 | 78,3 | 145 |
150 | 79,9 | 150 |
155 | 81,4 | 155 |
160 | 82,8 | 160 |
165 | 84,2 | 165 |
170 | 85,6 | 170 |
175 | 87,0 | 175 |
180 | 88,3 | 180 |
185 | 89,5 | 185 |
190 | 90,6 | 190 |
195 | 91,7 | 195 |
200 | 92,8 | 200 |
205 | 93,8 | 205 |
210 | 94,8 | 210 |
215 | 95,7 | 215 |
220 | 96,6 | 220 |
225 | 97,5 | 225 |
230 | 98,4 | 230 |
235 | 99,2 | 235 |
240 | 100,0 | 240 |
245 | (21,2) | 245 |
250 | (22,1) | 250 |
255 | (23,0) | 255 |
260 | (23,9) | 260 |
265 | (24,8) | 265 |
270 | (25,6) | 270 |
275 | (26,4) | 275 |
280 | (27,2) | 280 |
285 | (28,0) | 285 |
290 | (28,8) | 290 |
295 | (29,5) | 295 |
300 | (30,2) | 300 |
310 | (31,6) | 310 |
319 | (33,0) | 320 |
328 | (34,2) | 330 |
336 | (35,3) | 340 |
344 | (36,3) | 350 |
352 | (37,2) | 360 |
360 | (38,1) | 370 |
368 | (38,9) | 380 |
376 | (39,7) | 390 |
384 | (40,5) | 400 |
392 | (41,3) | 410 |
400 | (42,1) | 420 |
408 | (42,9) | 430 |
416 | (43,7) | 440 |
425 | (44,5) | 450 |
434 | (45,3) | 460 |
443 | (46,1) | 470 |
(47,5) | 490 | |
(48,2) | 500 | |
(49,6) | 520 | |
(50,8) | 540 | |
(52,0) | 560 | |
(53,1) | 580 | |
(54,2) | 600 | |
(55,4) | 620 | |
(56,5) | 640 | |
(57,5) | 660 | |
(58,4) | 680 | |
(59,3) | 700 | |
(60,2) | 720 | |
(61,1) | 740 | |
(62,0) | 760 | |
(62,8) | 780 | |
(63,6) | 800 | |
(64,3) | 820 | |
(65,1) | 840 | |
(65,8) | 860 | |
(66,4) | 880 | |
(67,0) | 900 | |
(69,0) | 1114 | |
(72,0) | 1220 |
Перевод значений твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. Строго говоря, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла, но, тем не менее, имеет вполне определённую практическую ценность.
Твердость – главный показатель качества инструмента
Выбирая инструмент для работы, мы сталкиваемся с такой его характеристикой как твердость, которая характеризует его качество. Чем выше этот показатель, тем выше его способность сопротивляться пластической деформации и износу при воздействии на обрабатываемый материал. Именно этот показатель определяет, согнется ли зуб пилы при распиловке заготовок, или какую проволоку смогут перекусить кусачки.
Метод Роквелла
Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.
Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59. Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика. Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов. Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.
Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.
Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».
Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.
Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.
(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.
Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:
A | 70-93 HR |
B | 25-100 HR |
C | 20-67 HR |
Слесарный инструмент
Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:
Ножовочные полотна, напильники | 58 – 64 HRC |
Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки | 54 – 60 HRC |
Молотки (боек, носок) | 50 – 57 HRC |
Монтажный инструмент
Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:
Гаечные ключи с размером зева до 36 мм | 45,5 – 51,5 HRC |
Гаечные ключи с размером зева от 36 мм | 40,5 – 46,5 HRC |
Отвертки крестовые, шлицевые | 47 – 52 HRC |
Плоскогубцы, пассатижи, утконосы | 44 – 50 HRC |
Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу | 56 – 61 HRC |
Металлорежущий инструмент
В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.
Метчики, плашки | 61 – 64 HRC |
Зенкеры, зенковки, цековки | 61 – 65 HRC |
Сверла по металлу | 63 – 69 HRC |
Сверла с покрытием нитрид-титана | до 80 HRC |
Фрезы из HSS | 62 – 66 HRC |
Примечание: Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.
Крепежные изделия
Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:
Болты и винты | Гайки | Шайбы | ||||||||||||||
Классы прочности | Ст. | Зак.ст. | ||||||||||||||
d 16 мм | d 16 мм | |||||||||||||||
Твердость по Роквеллу, HRC | min | 23 | 23 | 32 | 39 | 11 | 19 | 26 | 29.2 | 20.3 | 28.5 | |||||
max | 34 | 34 | 39 | 44 | 30 | 36 | 36 | 36 | 23.1 | 40.8 |
Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна.
Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:
Стопорные кольца до Ø 38 мм | 47 – 52 HRC |
Стопорные кольца Ø 38 -200 мм | 44 – 49 HRC |
Стопорные кольца от Ø 200 мм | 41 – 46 HRC |
Стопорные зубчатые шайбы | 43.5 – 47.5 HRB |
Шайбы пружинные стальные (гровер) | 41.5 – 51 HRC |
Шайбы пружинные бронзовые (гровер) | 90 HRB |
Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н | 75 – 105 HRB |
Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н | 33 – 53 HRC |
Относительное измерение твердости при помощи напильников
Стоимость стационарных и портативных твердомеров довольно высока, поэтому их приобретение оправдано только необходимостью частой эксплуатации. Многие мастеровые по мере надобности практикуют измерять твердость металлов и сплавов относительно, при помощи подручных средств.
Опиливание образца напильником – один из самых доступных, однако далеко не самый объективный способ проверки твердости стальных деталей, инструмента, оснастки. Напильник должен иметь не затупленную двойную насечку средней величины №3 или №4. Сопротивление опиливанию и сопровождающий его скрежет позволяет даже при небольшом навыке отличить незакаленную сталь от умеренно (40 HRC) или твердо закаленной (55 HRC).
Для тестирования с большей точностью существуют наборы тарированных напильников, именуемые также царапающий твердомер. Они применяются для испытания зубьев пил, фрез, шестерен. Каждый такой напильник является носителем определенного значения по шкале Роквелла. Твердость измеряется коротким царапанием металлической поверхности поочередно напильниками из набора. Затем выбираются два близко стоящие – более твердый, который оставил царапину и менее твердый, который не смог поцарапать поверхность. Твердость тестируемого металла будет находиться между значениями твердости этих двух напильников.
Переводная таблица твердости
Для сопоставления чисел твердости Роквелла, Бринелля, Виккерса, а также для перевода показателей одного метода в другой существует справочная таблица:
Виккерс, HV | Бринелль, HB | Роквелл, HRB |
100 | 100 | 52.4 |
105 | 105 | 57.5 |
110 | 110 | 60.9 |
115 | 115 | 64.1 |
120 | 120 | 67.0 |
125 | 125 | 69.8 |
130 | 130 | 72.4 |
135 | 135 | 74.7 |
140 | 140 | 76.6 |
145 | 145 | 78.3 |
150 | 150 | 79.9 |
155 | 155 | 81.4 |
160 | 160 | 82.8 |
165 | 165 | 84.2 |
170 | 170 | 85.6 |
175 | 175 | 87.0 |
180 | 180 | 88.3 |
185 | 185 | 89.5 |
190 | 190 | 90.6 |
195 | 195 | 91.7 |
200 | 200 | 92.8 |
205 | 205 | 93.8 |
210 | 210 | 94.8 |
215 | 215 | 95.7 |
220 | 220 | 96.6 |
225 | 225 | 97.5 |
230 | 230 | 98.4 |
235 | 235 | 99.2 |
240 | 240 | 100 |
Виккерс, HV | Бринелль, HB | Роквелл, HRC |
245 | 245 | 21.2 |
250 | 250 | 22.1 |
255 | 255 | 23.0 |
260 | 260 | 23.9 |
265 | 265 | 24.8 |
270 | 270 | 25.6 |
275 | 275 | 26.4 |
280 | 280 | 27.2 |
285 | 285 | 28.0 |
290 | 290 | 28.8 |
295 | 295 | 29.5 |
300 | 300 | 30.2 |
310 | 310 | 31.6 |
320 | 319 | 33.0 |
330 | 328 | 34.2 |
340 | 336 | 35.3 |
350 | 344 | 36.3 |
360 | 352 | 37.2 |
370 | 360 | 38.1 |
380 | 368 | 38.9 |
390 | 376 | 39.7 |
400 | 384 | 40.5 |
410 | 392 | 41.3 |
420 | 400 | 42.1 |
430 | 408 | 42.9 |
440 | 416 | 43.7 |
450 | 425 | 44.5 |
460 | 434 | 45.3 |
470 | 443 | 46.1 |
490 | — | 47.5 |
500 | — | 48.2 |
520 | — | 49.6 |
540 | — | 50.8 |
560 | — | 52.0 |
580 | — | 53.1 |
600 | — | 54.2 |
620 | — | 55.4 |
640 | — | 56.5 |
660 | — | 57.5 |
680 | — | 58.4 |
700 | — | 59.3 |
720 | — | 60.2 |
740 | — | 61.1 |
760 | — | 62.0 |
780 | — | 62.8 |
800 | — | 63.6 |
820 | — | 64.3 |
840 | — | 65.1 |
860 | — | 65.8 |
880 | — | 66.4 |
900 | — | 67.0 |
1114 | — | 69.0 |
1120 | — | 72.0 |
Примечание: В таблице приведены приближенные соотношения чисел, полученные разными методами. Погрешность перевода значений HV в HB составляет ±20 единиц, а перевода HV в HR (шкала C и B) до ±3 единиц.
При выборе инструмента желательно предпочесть модели известных производителей. Это дает уверенность в том, что приобретаемый продукт изготовлен с соблюдением технологий, а его твердость отвечает заявленным значениям.
Таблица соответствия шкал твердости / Hardness equivalent table
Измерение твердости различных материалов
См.также / See also :
Справочная сравнительная таблица твердости по Виккерсу HV10 Бринелю НВ30 Роквеллу HRB HRC и предел прочности при растяжении N/mm2 85 81 410 270 91 87
Справочная сравнительная таблица твердости по Виккерсу HV10 Бринелю НВ30 Роквеллу HRB HRC и предел прочности при растяжении N/mm2 85 81 410 270 91 87 490 290 97 92 534 310 100 95 562 320 107 101 602 340 113 107 634 360 118 112 660 380 121 116 674 390 128 122 704 410 132 125 718 420 138 131 741 440 143 136 762 460 147 140 775 470 153 146 797 490 157 149 807 500 163 154 825 520 168 160 845 540 172 163 854 550 178 169 868 570 184 175 880 590 187 178 887 600 193 184 902 620 200 190 915 640 205 195 925 660 208 198 932 670 212 201 937 680 222 211 954 710 225 214 960 720 228 217 964 730 233 222 972 750 236 225 192 760 243 231 210 780 250 238 222 800 255 242 231 820 258 245 237 830 265 252 248 850 272 258 258 870 275 261 264 880 280 266 271 900 287 273 280 920 293 278 288 940 295 280 297 950 302 287 300 970 308 293 308 990 314 299 315 1010 323 307 325 1040 336 319 339 1080 345 328 349 1110 355 338 360 1140 Тверд по Виккерсу HV30 Тверд по Бринелю2 НВ 30 Тверд по HRB Роквеллу31 HRC Предел прочн. при растяж. оВ N mm2 364 346 371 1170 373 355 381 1200 383 364 391 1230 391 372 399 1260 400 380 408 1290 410 390 418 1320 420 399 427 1350 429 408 434 1380 437 415 442 1410 443 421 447 1430 452 430 454 1460 455 457 1470 464 464 1500 473 471 1530 481 478 1560 489 483 1590 500 491 1630 509 497 1660 520 505 1700 528 510 1730 536 514 1760 547 521 1800 556 527 1830 567 534 1870 575 539 1900 586 544 1940 596 550 1980 607 556 2020 615 560 2050 629 567 2100 639 572 2140 650 578 2180 670 580 680 585 690 590 700 595 720 604 740 612 760 620 780 628 800 636 820 643 840 650 860 657 880 663 900 669 920 675 940 680 1) Все значения твердости установленные различными способами на различных материалах можно сравнивать лишь приблизительно; по DIN 50150. 2) Рассчитано исходя из HD 095 xHV. 3) Приводимые до одного знака после запятой значения по Роквеллу служат только для интерполяции и в результате должны округляться до целых чисел. 1658 Основной каталог 46
Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твер
Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твердосплавный шарик D10 (мм) HRA HRB HRC HRD 940 85.6 — 68.0 76.9 97 920 85.3 — 67.5 76.5 96 900 85.0 — 67.0 76.1 95 880 — (767) 84.7 — 66.4 75.7 93 860 — (757) 84.4 — 65.9 75.3 92 840 — (745) 84.1 — 65.3 74.8 91 820 — (733) 83.8 — 64.7 74.3 90 800 — (722) 83.4 — 64.0 74.8 88 780 — (710) 83.0 — 63.3 73.3 87 760 — (698) 82.6 — 62.5 72.6 86 740 — (684) 82.2 — 61.8 72.1 84 720 — (670) 81.8 — 61.0 71.5 83 700 — (656) 81.3 — 60.1 70.8 81 690 — (647) 81.1 — 59.7 70.5 — 680 — (638) 80.8 — 59.2 70.1 80 670 — 630 80.6 — 58.8 69.8 — 660 — 620 80.3 — 58.3 69.4 79 650 — 611 80.0 — 57.8 69.0 — 640 — 601 79.8 — 57.3 68.7 77 630 — 591 79.5 — 56.8 68.3 — 620 — 582 79.2 — 56.3 67.9 75 610 — 573 78.9 — 55.7 67.5 — 600 — 564 78.6 — 55.2 67.0 74 590 — 554 78.4 — 54.7 66.7 — 2055 580 — 545 78.0 — 54.1 66.2 72 2020 570 — 535 77.8 — 53.6 65.8 — 1985 560 — 525 77.4 — 53.0 65.4 71 1950 550 (505) 517 77.0 — 52.3 64.8 — 1905 540 (496) 507 76.7 — 51.7 64.4 69 1860 530 (488) 497 76.4 — 51.1 63.9 — 1825 520 (480) 488 76.1 — 50.5 63.5 67 1795 510 (473) 479 75.7 — 49.8 62.9 — 1750 500 (465) 471 75.3 — 49.1 62.2 66 1705 490 (456) 460 74.9 — 48.4 61.6 — 1660 480 488 452 74.5 — 47.7 61.3 64 1620 470 441 442 74.1 — 46.9 60.7 — 1570 460 433 433 73.6 — 46.1 60.1 62 1530 450 425 425 73.3 — 45.3 59.4 — 1495 440 415 415 72.8 — 44.5 58.8 59 1460 430 405 405 72.3 — 43.6 58.2 — 1410 420 397 397 71.8 — 42.7 57.5 57 1370 410 388 388 71.4 — 41.8 56.8 — 1330 100 379 379 70.8 — 40.8 56.0 55 1290 390 369 369 70.3 — 39.8 55.2 — 1240 380 360 360 69.8 (100.0) 38.8 54.4 52 1205 370 350 350 69.2 — 39.9 53.6 — 1170 360 341 341 68.7 (109.0) 36.6 52.8 50 1130 350 331 331 68.1 — 35.5 51.9 — 1095 340 322 322 67.6 (108.0) 34.4 51.1 47 1070 330 313 313 67.0 — 33.3 50.2 — 1035 Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S 5 Э МРа(1) iff га О 5 Твердосплавный шарик D10(mm) HRA HRB HRC HRD 320 303 303 66.4 (107.0) 32.2 49.4 45 1005 310 294 294 65.8 — 31.0 48.4 — 980 300 284 284 65.2 (105.5) 29.8 47.5 42 950 295 280 280 64.8 — 29.2 47.1 — 935 290 275 275 64.5 (104.5) 28.5 46.5 41 915 285 270 270 64.2 — 27.8 46.0 — 905 280 265 265 63.8 (103.5) 27.1 45.3 40 890 275 261 261 63.5 — 26.4 44.9 — 875 270 256 256 63.1 (102.0) 25.6 44.3 38 855 265 252 252 62.7 — 24.8 43.7 — 840 260 247 247 62.4 (101.0) 24.0 43.1 37 825 255 243 243 62.0 — 23.1 42.2 — 805 250 238 238 61.6 99.5 22.2 41.7 36 795 245 233 233 61.2 — 21.3 41.1 — 780 240 228 228 60.7 98.1 20.3 40.3 34 765 230 219 219 — 96.7 (18.0) — 33 730 220 209 209 — 95.0 (15.7) — 32 695 210 200 200 — 93.4 (13.4) — 30 670 200 190 190 — 91.5 (11.0) — 29 635 190 181 181 — 89.5 (8.5) — 28 605 180 171 171 — 87.1 (6.0) — 26 580 170 162 162 — 85.0 (3.0) — 25 545 160 152 152 — 81.7 (0.0) — 24 515 150 143 143 — 78.7 22 490 140 133 133 — 75.0 21 455 130 124 124 — 71.2 20 425 120 114 114 — 66.7 — 390 110 105 105 — 62.3 100 95 95 — 56.2 95 90 90 — 52.0 90 86 86 — 48.0 85 81 81 — 41.0 Примечание параметры указанные в скобках применять только для сравнения. Index Таблица соответствия твердости Таблица соответствия твердости обрабатываемых материалов
Сравнение показателей твёрдости Точно сравнимыми являются только значения твёрдости, которые были установлены одним и тем же методом при р
Сравнение показателей твёрдости Точно сравнимыми являются только значения твёрдости, которые были установлены одним и тем же методом при равных условиях. Сравнение значений твёрдости, полученных в результате различных методов, допускается для схожих материалов. На рис. 1.33 приводится сопоставление значений 4 самых распространённых методов. Это представление значений относится к сталям и соответствует таблицам сравнения твёрдости по DIN. DIN 50150 предусматривает оценку стали относительно её предела прочности при растяжении на основе испытания на твёрдость по Виккерсу. Для материалов со значениями твёрдости в диапазоне между 80 и 650 HV предел прочности на растяжение Rm (в Н/мм2) в среднем составляет DIN 50 150 Rm = с HV (или HB) (уравн. 1.2) Коэффициент с для оценки прочности на растяжение Rm в большинстве случаев является следующим с 3,5 для стали с 5,5 для меди и медных сплавов, с отжигом с 4,0 для меди и медных сплавов, с холодной деформацией с 3,7 для алюминия и алюминиевых сплавов. 5.2 Измерение твёрдости пластмасс В случае с пластмассами, как и с металлами, основные измерения твердости сводятся к определению твёрдости вдавливания. При этом в основе используемых методов испытания лежат методы, первоначально разработанные для металлов. 5.2.1 Метод вдавливания шарика В отличие от металлов пластмассы состоят из выраженной вязкоупругой составляющей. После отжима индентора происходит мгновенное восстановление эластичной составляющей деформируемого участка, а затем и постепенное восстановление вязкоупругой составляющей. В связи с этим измеренная глубина вдавливания (или 90 GARANT Справочник по обработке резанием Материалы 5.1.2
Adblockdetector