UA-75651220-1

Методи випробовування матеріалів на твердість

Твердість - це опір матеріалу проникненню в нього іншого, твердішого тіла.

З усіх видів механічного випробування визначення твердості є найпоширенішим.

Випробування за Брінеллем проводяться шляхом вдавлювання в метал сталевої кульки. У результаті на поверхні металу утворюється сферичний відбиток (рис. 1.1.32, а). Твердість за Брінеллем визначається за формулою
де Р1 - основне навантаження.

Попереднє навантаження Р0 = 100 Н (10 кгс). Основне навантаження складає 900 Н (90 кгс) для шкали В; 1400 Н (140 кгс) для шкали С і 500 Н (50 кгс) для шкали А.
де P - навантаження на метал, Н; D - діаметр кульки, м; d - діаметр відбитка, м.

Чим твердіший метал, тим менша площа відбитка.

Випробування за Роквеллом здійснюють шляхом вдавлювання в метал алмазного конуса (α = 120°) або сталевої кульки (D = 1,588 мм або 1/16″, рис. 1.1.32, б). Прилад Роквелла має три шкали - В, С і А. Алмазний конус застосовують для випробування твердих матеріалів (шкали С і А), а кульку - для випробування м’яких матеріалів (шкала В). Конус і кульку вдавлюють двома послідовними навантаженнями: попереднє Р0 і загальне Р:
Рис. 1.1.32. Схема визначення твердості:
а - за Брінеллем; б - за Рoквеллом; в - за Віккерсом
Твердість за Роквеллом вимірюють в умовних одиницях. За одиницю твердості приймають величину, що відповідає осьовому переміщенню наконечника на відстань 0,002 мм. Твердість за Роквеллом обчислюють у такий спосіб:
НR = 100 - e (шкали А і С);
НR = 130 - e (шкала В).
Величину e визначають за формулою:
де h - глибина проникнення в метал наконечника під дією загального навантаження Р (Р = Р0 + Р1); h0 - глибина проникнення наконечника під дією попереднього навантаження Р0.

Залежно від шкали твердість за Роквеллом позначають НRВ, НRС, НRА.

Випробування за Віккерсом (ГОСТ 2999-83). В основу методу покладено вдалювання в поверхню (шліфовану чи навіть поліровану), що підлягає випробуванню, чотиригранної алмазної піраміди (α = 136°) (рис. 1.32, в). Метод використовують для визначення твердості деталей малої товщини і тонких поверхневих шарів, які мають високу твердість.

Твердість за Віккерсом:
де Р - навантаження на піраміду, Н; d - середнє арифметичне двох діагоналей відбитка, виміряних після зняття навантаження, м.

Число твердості за Віккерсом визначають за спеціальними таблицями по діагоналі відбитка d. При вимірюванні твердості застосовують навантаження від 10 до 500 Н.

Методи випробування на твердість можно навести у вигляді схеми (рис. 1.1.33).
Рис. 1.1.33. Випробовування на твердість