Нормы ГОСТ для испытания по Бринеллю

Тип металлов	Твердость НВ	Толщина образца, мм	Соотношение между Р и квадратом D квадратом диаметра квадратом диаметра шарика D2	Диаметр шарика D, мм	Нагрузка Р, кгс	Выдержка под нагрузкой с с
Черные	140-	6—3 4—2 >2	Р= 30×D2	2,5	3000 750 187,5
Черные	< 140	>6 6 - 3 > 3	Р= 10×D2	2,5	3000 250 62,5
Цветные	> 130	6 - 3 4 - 2 > 2	Р = 30×D2	2,5	3000 750 187,5
Цветные	35 - 130	9 - 3 6 - 3 2 - 3	Р = 10×D2	2,5	1000 250 62,5
Цветные	8 - 35 8 - 35 8 - 35	> 6 6 - 3 < 3	Р = 2,5×D2	2,5	250 62,5 15,6

Измерение твердости вдавливанием стального шарика не является универсальным способом. Этот способ не позволяет:

а) испытывать материалы с твердостью более НВ450;

б) измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщиной менее 1—2 мм), так как стальной шарик продавливает этот слой и проникает на большую глубину. Толщина измеряемого слоя (или образца) должна быть не менее 10-кратной глубины отпечатка.

 

 

 

2. Метод измерения твёрдости вдавливанием конуса или шарика (твердость по Роквеллу)

 

Принципиальное отличие данного способа от рассмотренного выше измерения по Бринеллю состоит в том, что твердость определяют по глубине отпечатка, получаемого при вдавливании алмазного конуса или стального шарика, а не по площади отпечатка.

Этот метод имеет то преимущество перед измерениями по Бринеллю, что позволяет изменять нагрузку в широких пределах, без изменения значений твердости, так как при вдавливании конуса сохраняется закон подобия, а условия деформации под вершиной конуса с увеличением давления не изменяются.

Твердость измеряют на приборе (рис. 3), в нижней части не­подвижной станины которого установлен столик 1. В верхней части станины укреплены индикатор 4, масляный регулятор 5и шток 6, в котором устанавливается наконечник с алмазным конусом, име­ющим угол в вершине 120, или со стальным шариком диаметром 1,59 мм. Индикатор 4представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки — большая (указатель твердости), вращающаяся по шкале, и малень­кая для контроля величины предварительного нагружения, сооб­щаемого вращением маховика 2.

 

Рис.3. Схема прибора для измерении твердости вдавливанием алмазного ко­нуса или стального шарика (измерение по Роквеллу):

1 — столик для установки образца; 2 —- маховик; 3 — груз; 4 — шкала-индикатор; 5—масляный регуля­тор; 6 — шток с алмазным конусом (ша­риком); 7 — рукоятка.

Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка (10 кт·с) для плотного соприкосновения наконечника с образцом. Затем прикладывается основная нагрузка Р_1. В течение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р. После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой.

Прибор измеряет глубину отпечатка алмазного конуса (сталь­ного шарика) или, точнее, разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной нагрузки и от вдавливания под предварительной нагрузкой. Числа твердости по Рок­веллу возрастают с увеличением твердости материала, что позволяет сравнить числа Роквелла с числами Бринелля. Однако числа твердости по Роквеллу можно пересчитать на числа твердости по Бринеллю с помощью специальных диаграмм и таблицы, построенных на основании многочисленных экспериментальных работ. Зависи­мость между этими числами не имеет линейного характера.

Измерение твердости по Роквеллу требует меньше времени (30—60 с), чем по Бринеллю, причем результат измерения виден на шкале (он указан стрелкой). Кроме того, измерение твердости по Роквеллу оставляет меньший отпечаток на поверхности детали.

Твердость очень тонких слоев металла (толщиной менее 0,3 мм) с указанными нагрузками 60 и 150 кт·с измерять нельзя, так как алмазный конус проникает на глубину, превышающую толщину этих слоев, и указывает, следовательно, твердость нижележащих об­ластей. Вместе с тем с увеличением твердости измеряемого мате­риала глубина отпечатка уменьшается, вследствие чего понижается точность измерения (особенно для металлов с твердостью более HRC60).