Определение твердости металлов (по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу)

Твердость — свойство материала оказывать сопротивление упругой и пластической деформации или разрушению при внедре­нии в поверхностный слой материала другого, более твердого.

Твердость по Бринеллю При практическом определении твердости разными методами нагрузку P по настоящее время принято задавать в кгс.

Метод измерения твердости по Бринеллю регламентирован ГОСТ 9012.

При определении твердости этим методом стальной шарик определенного диаметра D вдавливают в тестируемый образец под действием нагрузки Р, приложенной перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени (Рис. 1). После снятия нагрузки измеряют диаметр отпечатка d. Число твердости по Бринеллю обозначается буквами НВ, и его определяют путем деления нагрузки Р на площадь поверхности сферического отпечатка F.

В качестве инденторов используют полированные (Ra < 0, 04 мкм) шарики из стали ШХ15 с номинальными диаметрами D = 1; 2; 2, 5; 5 и 10 мм,

Минимально допустимая толщина образца для корректного измерения твердости НВ должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка h.

Метод измерения твердости по Виккерсу регламентируется ГОСТ 2999. Метод используют для определения твердости деталей и металлопродукции малой толщины, а также тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Твердость по Виккерсу измеряют путем вдавливания в образец алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды под действием нагрузки Р в течение времени выдержки. После снятия нагруби измеряют диагонали оставшегося на поверхности материала отпечатка – d1, d2 и вычисляют их среднее арифметическое значение — d, мм.

При испытаниях применяют следующие нагрузки Р, кгc: 1; 2; 2, 5; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 100.

Число твердости по Виккерсу обозначают цифрами, характеризующими величину твердости со стоящим после них символом HV (например, 200 HV). Иногда после символа HV указывают нагрузку и время выдержки, например: 200 HV 10/40 - твердость по Виккерсу, полученная при нагрузке Р= 10 кгс и времени выдержки под нагрузкой т = 40 с.

твердость по Роквеллу Метод измерения твердости по Роквеллу регламентирован ГОСТ 9013. При определении твердости этим методом тестируемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок - предварительной P₀ и общей Р - вдавливают индентор (алмазный конус или стальной шарик). При этом общая нагрузка равна сумме предварительной P₀ и основной Р₁ нагрузок: P = P₀+P₁

После выдержки под приложенной общей нагрузкой Р в течение 3...5 с основную нагрузку Р₁ снимают и измеряют глубину проникновения индентора в материал А под действием общей нагрузки Р затем снимают оставшуюся предварительную нагрузку P₀.

Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0, 002 мм. Число твердости опре­деляется по шкале индикатора. Индикатор показывает результат вычитания разности глубин, на которые вдавливается индентор под действием двух последовательно приложенных нагрузок, из некоторой константы. Величина h₀ — глубина внедрения индентора в испыту­емый образец под действием предварительной нагрузки P₀.