Какие методы существуют для определения твердости?
Для определения твердости образцов существуют различные методы, такие как статический и динамический (ударный) и ультразвуковой.
Динамические и ультразвуковые методы не требуют определения твердости вручную. Твердость отображается на экране.
Для методов по Бринеллю, Виккерсу и Микро-Виккерсу существуют эмпирические таблицы и формулы для расчета твердости.
Для метода по Роквеллу существует формула для измерения глубины отпечатка.
По методу Шора измеряется глубина вдавливания индентора в поверхность исследуемого образца под действием тарированной пружины.
Как измеряют твердость методом Бринелля?
Измерение твердости по Бринеллю происходит путем внедрения с определенной нагрузкой закаленного стального шарика (диаметром 2,5 мм; 5 мм или 10 мм) в поверхность испытуемого образца. В результате на поверхности образца получается отпечаток. С помощью лупы измеряют диаметр отпечатка.
Измерение твердости по Бринеллю происходит путем внедрения с определенной нагрузкой закаленного стального шарика (диаметром 2,5 мм; 5 мм или 10 мм) в поверхность испытуемого образца. В результате на поверхности образца получается отпечаток. С помощью лупы измеряют диаметр отпечатка.
Формула твердости по Бринеллю.
Формула расчета твердости методом Бринелля (HB, HBW):
- где НВ – при использовании стального шарика для металлов с твердостью менее 450 единиц; (HBW – при использовании шарика из твердого сплава с твердостью более 450 единиц), кгс;
- F – нагрузка, действующего на индентор, Н (кгс);
- А – площадь поверхности отпечатка, мм2;
- D – диаметр стального шарика, мм;
- d – диаметр отпечатка, мм.
Нагрузку на шарик выбирают в зависимости от вида материала К и должна быть пропорциональна квадрату диаметра шарика:
Соответствующую нагрузку F и диаметр шарика D выбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатка находился в пределах:
Толщина образца должна, как минимум в 8 раз превышала глубину внедрения индентора.
Как измеряют твердость методом Роквелла?
Измерение твердости по Роквеллу основан на погружение алмазного наконечника (120 градусов) или стального закаленного шарика (диаметром 1,588 мм) с последующим измерением глубины отпечатка.
Формула твердости по Роквеллу
Формула расчета твердости по Роквеллу (HR):
- при измерении твердости алмазным наконечником (120 градусов) применяют формулу:
где H-h-разность глубин внедрения индентора (в мм) после снятия основной нагрузки и до ее приложения.
- при измерении твердости закаленным стальным шаровым индентором (диаметром 1,588 мм):
Как измеряют твердость методом Виккерса?
Измерение твердости по Виккерсу происходит путем плавного внедрения четырехгранной алмазной пирамиды (с противоположным углом 136 градусов) в исследуемую поверхность образца, с дальнейшим измерением диагонали отпечатка d и расчета твердости исследуемого образца по таблицам (подробнее в ГОСТ 2999-75).
Формула твердости по Виккерсу.
Формула расчета твердости по Виккерсу (HV):
- где F – испытательная нагрузка, действующее на индентор, кгс;
- М – площадь поверхности отпечатка, мм2;
- a – наклон алмазного наконечника пирамидной формы;
- d – средняя длина диагонали отпечатка, мм.
