Максимальная твердость по роквеллу

Для корректной работы запчастей и прочих деталей, надо соблюдать все необходимые параметры изготовления. Именно в связи с этим процесс контроля так важен при производстве. У железных комплектующих существует много важных параметров, таких как вязкость, прочность или пластичность.

В статье мы поговорим о самом важном процессе – определении твердости металлов, расскажем про методы измерения и предложим таблицу для наглядности.

Понятие

Твердость заготовки – особенность материала, благодаря которой железо создает сопротивление при контакте или проникновении в его слои инородного объекта или тела. Оно не должно подвергаться деформации или разрушению при определенных нагрузках.

Данный параметр служит для следующих целей:

Контроль состояния металла по времени.

Добыча информации, касательно минимальных и максимальных допустимых значениях заготовки.

Анализ результатов обработки с применением высоких температур.

Данный критерий показывает, как деталь проявит себя в дальнейшем использовании, а также какой у нее срок годности. Для проведения исследований используется как необработанные элементы, так и готовые запчасти.

Как определить твердость металла: методы

Для его измерения существует много способов. Для получения наиболее точного результата используют сразу несколько методик. Ознакомимся с ними поближе:

по Бринеллю. Данное исследование заключается в том, что в заготовку вдавливается специальный шарик. После этого, по оставшемуся на железе следу, с помощью математических алгоритмов вычисляют его механический коэффициент.

по Роквеллу. В данном случае также используется шарик или алмазный конус. Параметр определяется с помощью расчетов или выводится на шкалу.

по Виккерсу. Данный способ является наиболее аккуратным и точным методом измерения. Для проведения исследований используется пирамидообразный наконечник, выполненный из алмаза.

Единицы измерения твердости металла: какой способ выбрать

При проведении тестов в лаборатории, необходимая методика подбирается в зависимости от характеристик и свойств детали. К таким относят:

Размер заготовки. Если образец слишком маленький или тонкий, для вычисления необходимого коэффициента используют метод Виккерса.

Приблизительное значение прочности. В зависимости от используемого материала и его количества принято использовать разные способы. Так например, твердость металла по Бринеллю и Роквеллу вычисляется, если заготовка выполнена из материалов с небольшой твердостью или из легированной стали и прочих сплавов.

Толщина заготовки. Один из главных факторов – ширина детали в месте проведения замера. Зачастую данный фактор относится к цементным и азотным слоям.

Также отметим, что все необходимые параметры задокументированы межгосударственным стандартом.

Определение твердости металлов по Бринеллю: особенности

Данный тип проверки железных заготовок проводится согласно следующим показателям:

Продолжительность давления. Для разных типов материала используется разное количество времени. Для стальных и чугунных заготовок – от 10 до 15 секунд, изделия из цветных металлов – 30 сек, в некоторых особых случаях время воздействия может увеличиться до 60-180 с.

Диаметр шарика. Название данного инструмента – индентор, и в зависимости от типа запчасти принято использовать проверочный инструмент разного диаметра. Величина варьируется от 1 до 10 миллиметров.

Пиковая величина твердости. При использовании шарика, выполненного из стали – 450 НВ, если используется твердый сплав – 650 НВ.

Максимальные возможные нагрузки. При измерении прочности используются специальные грузы, которые регулируют силу давления на исследуемую деталь. Минимальное значение такого элемента – 153.2 Н, максимальное – 29420 Н.

Таблица по Бринеллю:

Твердость по Бринеллю D = 10 мм, Р = 3000 кгс), НВ	Твердость по Роквеллу (шкала С, Р = 150 кгс), HRC	Твердость по Виккерсу, HV	Твердость по Шору, HSD
143	—	143	23
149	—	149	24
156	—	155	26
163	2	162	27
170	4	171	28
179	7	178	29
187	9	186	30
197	12	197	31
207	14	208	33
217	17	217	34
229	20	228	36
241	23	240	38
255	25	255	40
269	27	270	42
285	29	285	44
302	31	303	46
321	33	320	49
341	36	344	51
363	39	380	54
388	41	401	57
143	—	143	23
149	—	149	24
156	—	155	26
163	2	162	27
170	4	171	28
179	7	178	29
187	9	186	30
197	12	197	31
207	14	208	33
217	17	217	34
229	20	228	36
241	23	240	38
255	25	255	40
269	27	270	42
285	29	285	44
302	31	303	46
321	33	320	49
341	36	344	51
363	39	380	54
388	41	401	57
415	43	435	61
444	46	474	64
477	49	534	68
514	52	587	73
555	56	650	78
600	60	746	84
653	64	868	91
682	66	941	94
712	68	1022	98
745	70	1116	102
780	72	1220	106

Измерение твердости металлов по методу Бринелля

Для вычисления необходимого параметра данным способом необходимо выполнить следующую последовательность действий:

Проверьте заготовку на соответствие требованиям межгосударственного стандарта.

Убедитесь в исправности прибора.

Подберите подходящий наконечник, задайте необходимое усилие, а также установите грузик задайте время.

Запустите прибор и начните проверку материала.

Измерьте диаметр деформации.

Вычислите необходимую величину.

Для выполнения последнего пункта вам понадобится следующая формула:

• НВ = F/А
• F – нагрузка, измеряется в Н,
• А – площадь деформации, ее величиной является мм2,

Из этого получим:

• НВ = (0,102*F) / (T*D*h)
• D – диаметр используемого наконечника, измерения проводятся в мм,
• h – длина отпечатка вглубь, величина – миллиметры.

Данная методика отличается повышенной точностью, особенно при проверке мягких материалов. Является одним из основных и самых популярных способов измерения твердости металлов и сплавов.

Определение твердости металла по Роквеллу

Данный способ появился еще в начале 20 века и отличается более автоматизированным процессом. Отметим, что данный тип проверок используется чаще всего для заготовок из твердого металла.

К характеристикам данной методики можно отнести:

Время проверки – от 10 секунд до минуты.

Первичная нагрузка не менее 10 кгс.

Показатель на корпусе приспособления для проверки можно вычислить арифметически.

Пиковые показатели – HRA 20-800, HRB 20-100, HRC 20-70.

Инденторы. Выделяют 11 шкал в зависимости от используемого наконечника, чаще всего используют А, В или С.

Рассмотрим типы наконечников:

А – конусообразное изделие, выполненное из алмаза. Пиковая величина давления – 60 кгс. Такие приборы используют в основном для проверки тонкого проката.

В – шарообразные индентор, размер которого составляет 1,588 миллиметра. Чаще всего выполнен из закаленной стали. Его тяжесть составляет 100 кгс. Применим для заготовок из отожженных материалов.

С – алмазный наконечник, нажатие которого составляет 150 кгс. Использовать данное приспособление следует при проверке закаленных материалов.

Пробы можно проводить неоднократно. Их количество зависит лишь от размера заготовки. Расстояние между местом проведения измерения должно составлять около четырех диаметров наконечника. Также следует обратить внимание, что данный способ применим не ко всем металлам. Толщина изделия должна быть как минимум в десять раз больше, чем глубина вхождения индентора.

Таблица по Роквеллу:

Чтобы выполнить проверку данным способом вам понадобится выполнить следующие действия:

Проверьте размеры и параметры заготовки.

Оцените исправность прибора перед выполнением исследования.

Выберите необходимый индентор и укажите нагрузку.

Выполните первичную нагрузку, величина которой должна составить 10 кгс.

Проведите полную проверку.

Полученный результат появится на шкале прибора.

Для проверки результата можно вычислить итог путем математического расчета.

Если вы используете алмазный индентор, нажатие которого составляет 60-150 кгс:

При применении железного шарообразного наконечника с давлением около 100 кгс, следует использовать следующую формулу:

• HR = 130 — ((H-h) / 0.002)
• h – длина вдавливания индентора вглубь при первом давлении,
• Н – аналогичная величина при повторной, полной нагрузке,
• 0,002 – показатель перемещения наконечника при смещении твердости на одну единицу.

Данная методика является наиболее простой из всех предложенных, однако отличается не самым точным результатом. Несмотря на это, она позволяет рассчитывать коэффициенты для сплавов из твердых металлов.

Способы определения твердости металлов: метод Виккерса

Данный тип проверки является самым простым и точным. Вся процедура заключается во вдавливании алмазного пирамидообразного индентора в корпус заготовки. У данного приема существуют следующие характеристики:

Наконечник. Используется алмазный индентор под углом 136 градусов.

Время давления – 10-15 секунд.

Пиковая величина нагрузки. Для чугуна и изделий из стали – от 5 до 100 кгс, сплавы из меди выдерживают от 2,5 до 50 кгс, заготовки из алюминия – от 1 до 100 кгс.

Проверяемые материалы. Данный способ подразумевает исследование следующих металлов – стальные сплавы и цветмет с 450-500 НВ, а также, прошедшие химическую и термическую обработку.

Следуйте инструкции для выполнения проверки данным способом:

Убедитесь в пригодности заготовки и корректной работе аппаратуры.

Назначьте максимально допустимое усилие.

Получите итоговые числа на экране устройства.

Если вы хотите проверить результат путем математического анализа, обратитесь к предложенной формуле:

• HV = 1.8544 * (F / d2)
• HV – единица твердости металла,
• F – усилие, измерения производятся в кгс,
• d – величина отпечатка в миллиметрах.

Данная методика служит для высокоточных исследований тонких заготовок, а также изделий маленького размера. Способ позволяет получить максимально точную цифру.

Благодаря собственному производству мы предлагаем оборудование европейского качества по выгодным ценам. Функционал наших приборов повторяет, а во многом даже превосходит импортные системы.

Для получения подробной информации и консультации обращайтесь к нам по телефону, указанному на сайте. Наш оператор ответит на все возникшие вопросы.

Определение твердости металлов и сплавов: соответствия между разными типами измерений

Имея на руках результат одного способа проверки, можно получить данные в других шкалах. Для этого существуют таблицы соответствия. Ознакомимся с ними поближе:

Данная таблица обладает высокой точностью, так как составлена путем неоднократных исследований.

В статье мы рассказали про методы измерения твердости металлов и сплавов, рассмотрели их особенности, дали подробные инструкции и предложили таблицу соответствия. Для более точных измерений используйте качественное оборудование. Его вы найдете в нашем каталоге.

Читайте также:

1. I. Определение и измерение безработицы.
2. Безработица и ее измерение. Виды безработицы и ее социально-экономические последствия.
3. Выступление перед врачами: Четвёртое измерение и парасимпатетика
4. Два основных источника белого Гауссовского шума -высокоточное измерение тепловых флуктуации и запись радиоэфира на частоте, свободной от радиовещания.
5. Дифференциация доходов и их измерение
6. Измерение
7. Измерение
8. Измерение
9. ИЗМЕРЕНИЕ
10. Измерение биения коллектора (колец)
11. Измерение важности целей
12. Измерение вариации по уравнению регрессии.

При этом методе индентором является алмазный конус или стальной закаленный шарик. В отличие от измерений по методу Бринелля твердость определяют по глубине отпечатка, а не по его площади. Глубина отпечатка измеряется в самом процессе вдавливания, что значительно упрощает испытания. Нагрузка прилагается последовательно в две стадии (ГОСТ 9013-59): сначала предварительная, обычно равная 10 кгс (для устранения влияния упругой деформации и различной степени шероховатости), а затем основная (Рис. 3).

Рис. 3 Положение наконечника при определении твердости по Роквеллу: I-IV последовательность нагружения.

После приложения предварительной нагрузки индикатор, измеряющий глубину отпечатка, устанавливается на нуль. Когда отпечаток получен приложением окончательной нагрузки, основную нагрузку снимают и измеряют остаточную глубину проникновения наконечника t.

Твердость измеряют на приборе Роквелла (Рис. 4), в нижней части станции которого установлен столик 5. В верхней части станции индикатор 3, масляный регулятор 2 и шток 4, в котором устанавливается наконечник с алмазным конусом (имеющим угол при вершине 120 0 и радиус закругления 0,2 мм) или стальным шариком диаметром 1,588 мм. Индикатор 3 представляет собой циферблат, на котором нанесены две шкалы (черная и красная) и имеются две стрелки – большая (указатель твердости) и маленькая – для контроля величины предварительного нагружения, сообщаемого вращением маховика 6. Столик с установленным на нем образцом для измерений поднимают вращением маховика до тех пор, пока малая стрелка не окажется против красной точки на шкале. Это означает, что наконечник вдавливается в образец под предварительной нагрузкой, равной 10 кгс.

После этого поворачивают шкалу индикатора (круг циферблата) до совпадения цифры 0 на черной шкале с большой стрелкой. Затем включают основную нагрузку, определяемую грузом 1, и после остановки стрелки считывают значение твердости по Роквеллу, представляющее собой цифру. Столик с образцом опускают, вращая маховик против часовой стрелки.

Твердомер Роквелла измеряет разность между глубиной отпечатков, полученных от вдавливания наконечника под действием основной и предварительной нагрузок. Каждое давление (единица шкалы) индикатора соответствует глубине вдавливания 2 мкм. Однако условное число твердости по Роквеллу (HR) представляет собой не указанную глубину вдавливания t, а величину 100 – t по черной шкале при измерении конусом и величину 130 – t по красной шкале при измерении шариком.

Числа твердости по Роквеллу не имеют размерности и того физического смысла, который имеют числа твердости по Бринеллю, однако можно найти соотношение между ними с помощью специальных таблиц.

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

— алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 65 HRC). Таким образом определяют твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

— алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала;

— стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по красной шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки и поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика.

Твердость следует измерять не менее 3 раз на одном образце, усредняя полученные результаты.

Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ.

1. Упругая деформация. – Понятие и механизм.

2. Пластическая деформация. – Понятие и механизм.

3. Пластическая деформация монокристалла и поликристалла.

4. По каким плоскостям происходит скольжение в кристаллах?

5. Какие свойства металлов называются механическими?

6. Что такое напряжение(в механике)? В каких единицах измеряется?

7. Прочность. Определение; характеристики и их размерность.

8. Испытание на растяжение. Суть, схема, цель.

9. Диаграмма растяженияпластичного и хрупкого металла.

10. Пластичность. Определение; характеристики и их размерность.

11. Твердость. Определение, характеристики, приборы, испытания. (По лабораторной работе.)

12. Вязкость. Определение, характеристика, размерность.

13. Какие характеристики позволяют оценить надежность материала?

14. Что такое усталость металлов? Как она проявляется? Усталостное разрушение.

15. Выносливость. Определение, характеристика, испытание.

16. Хладноломкость. Определение, характеристика, испытание.

17. Почему в ходе пластической деформации увеличивается плотность дислокаций?

18. Что такое наклеп?

19. Изменение структуры и свойств металла при наклепе.

ТЕМА 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ.

Металлы в чистом виде не обеспечивают требуемых механических и технологических свойств. Поэтому в большинстве случаев в технике используют металлические сплавы, получаемые в основном оглавлением, при высоких температурах, т.е. соединением компонентов сплава в жидком состоянии, а также спеканием, электролизом и другими способами.

В жидком состоянии сплавы представляют собой жидкий раствор.

В твердом виде сплавы образуют механические смеси, химические соединения и твердые растворы.

Вещества, или элементы, составляющие сплав, называются компонентами сплава. Свойства сплава определяются тем, в каком взаимодействии находятся его компоненты и какими свойствами они обладают.

В сплавах компоненты могут различно взаимодействовать друг с другом, образуя те или иные фазы.

Фазой называется однородная по химическому составу, кристаллической структуре, физическим свойствам часть гетерогенной термодинамической системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав или структура изменяются скачком.

Система – это совокупность фаз, находящихся в равновесии и разграниченных поверхностями раздела.

Механическая смесь представляет такую разновидность взаимодействия, когда компоненты в жидком состоянии полностью взаимно растворимы, а в твердом состоянии образуют механическую смесь кристаллов обоих компонентов. При этих условиях структура сплава состоит из отдельных кристаллов компонентов со своей кристаллической решеткой, а свойства сплава получаются средними между свойствами компонентов, которые его образуют.

Химическое соединение характеризуется образованием новой кристаллической решетки с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов. При этом новая решетка значительно отличается от решеток компонентов, и свойства сплава также существенно изменяются. Химическое соединение образуется при строгом массовом соотношении компонентов.

Кристаллические решетки: а — Na; б – химического соединения NaCl

Твердый раствор отличается от механической смеси и химического соединения тем, что имеет одну кристаллическую решетку металла-растворителя. Такой сплав существует в широком интервале концентраций компонентов. Твердые растворы по расположению атомов в кристаллической решетке подразделяются на растворы внедрения и замещения. В твердом растворе внедрения атомы растворенного компонента занимают место между узлами кристаллической решетки металла-растворителя. В твердом растворе замещения атомы растворенного компонента частично замещают в узлах атомы металла-растворителя.

Схема строения кристаллических решеток: а – твердый раствор замещения; б – твердый раствор внедрения.

Твердые растворы внедрения всегда являются ограниченными, т. е. имеют ограниченную область концентрации компонентов, а твердые растворы замещения могут иметь как ограниченную, так и неограниченную область концентрации компонентов, т. е. могут быть как ограниченными, так и неограниченными.

Для изучения свойств сплавов, определения температур начала и конца плавления или затвердевания, выяснения структуры сплавов, а также разработки технологии термической обработки деталей из сплавов пользуются диаграммами состояния сплавов. Такие диаграммы дают возможность судить о всех изменениях строения сплавов, происходящих в зависимости от изменения температуры и концентрации компонентов.

Диаграмма состояния – это графическое изображение фазового состояния сплавов в зависимости от температуры и концентрации компонентов в условиях равновесия.

Между тем, следует помнить, что абсолютное отсутствие взаимной растворимости в реальных сплавах не встречается. Компоненты в сплаве обозначают символами их элементов.

Диаграмма состояния позволяет:

— определить для каждого сплава, какие фазы, при каких температурах находятся в равновесии;

— установить состав и количественное соотношение находящихся в равновесии фаз;

— предсказать приблизительно структуру сплава, а иногда определить количественное соотношение структурных составляющих.

По характеру взаимодействия компонентов в сплавах различают следующие основные типы диаграмм состояния:

диаграмма состояния сплавов из компонентов, которые в жидком состоянии растворяются неограниченно, а при затвердевании образуют механическую смесь (1 рода);

диаграмма состояния сплавов из компонентов, которые растворяются полностью как в жидком, так и в твердом состояниях (II рода).

Существуют также диаграммы состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии (III рода) и для сплавов, образующих химические соединения (IV рода).

Для сплавов, состоящих из двух компонентов К₁ и К₂, диаграмму состояния строят в координатах температура — концентрация (рис. 1.9). По оси ординат откладывают температуру, по оси абсцисс — концентрацию компонентов. Крайние точки на оси абсцисс определяют 100%-ное содержание, а каждая другая точка соответствует его определенному процентному содержанию. Например, точка А соответствует сплаву, состоящему из 20 % компонента К₂ и 80 % К1; точка Б соответствует 60 % К₂ и 40 % К1 и т. д.

Для построения диаграммы состояния изготовляют серию сплавов с различным содержанием компонентов и для каждого из них термическим методом определяют кривую охлаждения. Полученные точки наносят на координатную плоскость и строят диаграмму.

Диаграмму состояния I рода рассмотрим на примере сплавов свинец — сурьма (РЬ—SЬ). К ним относятся все сплавы между чистым свинцом (100 % РЬ) и чистой сурьмой (100 % SЪ). Ограничимся рассмотрением кривых охлаждения для чистых металлов и трех сплавов с содержанием сурьмы S, 13 и 40 % .

На кривых охлаждения (см. рис. кривые 2,3,4) можно отметить как характерную особенность наличие горизонтального участка критической температурной точки, которая определяет температуру затвердевания данного металла.

В этих случаях состав оставшегося жидкого металла совпадает с составом,

образующимся при кристаллизации сплава. Так, для чистых металлов свинца и сурьмы они составляют 327 и 631 °С (см. рис. кривые 1,5). Для сплава с 87 % РЬ и 13 % SЬ (см. рис. кривая 3) горизонтальный участок отмечается при температуре 246 °С. В этом случае образуется механическая смесь кристаллов свинца и сурьмы, называемая эвтектикой. Слово эвтектика греческое и в переводе означает «легкоплавящийся». Температура, при которой получается эвтектика, называется эвтектической, а сам сплав — эвтектическим сплавом. Этот сплав характеризуется опре­деленным процентным составом компонентов и имеет всегда наиболее низкую температуру плавления по сравнению с другими сплавами (в данном случае 246 °С).

246 0 С

631 0 С

327 0 С

Все сплавы левее точки С (доэвтектические) содержат свинец + эвтектику, а правее (заэвтектические) — сурьму + эвтектику.

Диаграмму состояния II рода рассмотрим на примере сплава медь—никель (Сu— Ni). Если взять несколько сплавов Сu—-Ni с различным процентным содержанием компонентов и получить для них кривые охлаждения подобно сплавам РЬ-—Sb, то по найденным критическим точкам можно построить диаграмму состояния.

На рисунке приведены кривые охлаждения чистой меди; сплава, содержащего

50 % меди и 50 % никеля; и чистого никеля.

При рассмотрении этих кривых видно, что кристаллизация чистых металлов протекает при постоянной температуре (горизонтальные участки кривых), а сплав кристаллизуется при изменении температур от точки ликвидус (1340 С) до точки солидус (1210°С). При переносе критических точек с кривых охлаждения на диаграмму состояния и соединении их плавными кривыми получаем верхнюю линию — ликвидус и нижнюю — солидус. Эти линии показывают, что начало и конец затвердевания сплавов происходят при различных температурах для разных сплавов.

Проследим процесс кристаллизации сплава, содержащего 50 % Си. В точке а из жидкого раствора начинают выделяться кристаллы твердого раствора меди в никеле, причем раствор имеет повышенное содержание никеля, у которого более высокая температура плавления. Содержание никеля (83 %) можно определить, если из точки а провести горизонталь до пересечения с линией солидус.

При дальнейшем охлаждении кристаллы твердого раствора имеют большую неоднородность за счет более раннего образования кристаллов никеля. Однако при очень медленном снижении температуры состав кристаллов в твердом растворе выравнивается вследствие диффузии. Если же охлаждение вести быстро, структура кристаллов не успевает выравняться и внутренние области каждого кристалла будут содержать тугоплавкого компонента (никеля) больше, чем внешние. Концентрация компонентов по объему кристаллов нарушится.

Внутрикристаллитную (дендтритную) ликвацию устраняют продолжительным нагревом сплава при высоких температурах, который носит название диффузионного отжига. При отжиге интенсивно протекает процесс диффузии, в результате чего устраняется неоднородность по химическому составу компонентов сплава.

|	следующая лекция ==>
Измерение твердости по Виккерсу	|	ДИАГРАММА СОСТАЯНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ И ПРЕВРАЩЕНИЯ СТРУКТУРЫ СТАЛИ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 2591 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

«Испытание конусом». Это название книги, в которой впервые было предложено измерять твердость материалов путем проникновения в них алмазного конуса.

Его вдавливают в испытуемый образец с определенной силой. По глубине борозды определяют податливость материала. Он всегда уступает, вопрос лишь, насколько, ведь алмаз – самый прочный в мире камень .

Книга написана профессором Людвигом. Издана брошюра в 1908-ом году. С тех пор и существует шкала Роквелла. Почему Роквелла, а не Людвига? Об этом, и не только, далее.

Секрет названия шкалы Роквелла

Профессор Людвиг подготовил теоретическую базу, но не изобрел машину для измерения. Чтобы конус надавил на материал с определенной силой, нужен отлаженный механизм.

Его придумали двое изобретателей из Коннектикута. Одного американца звали Стенли, другого – Хью. Фамилия одна на двоих – Роквелл. Мужчины были дальними родственниками, работали на предприятии – New Dearture Manufacturing.

Роквеллы работали на благо своего предприятия. Нужно было определять эффект термообработки на подшипниках из закаленной стали . В 1900-ом взяли на вооружение метод Бринелля.

Он предлагал вдавливать в испытуемый материал шарик все из той же закаленной стали. Процесс был медленным, а отпечаток слишком внушительным, чтобы считаться неразрушающим.

Показатель твердости определялся по диаметру следа. Диапозон шкалы Роквелла был больше, метод быстрее, отпечатки на деталях после него – незначительными. Важной стала глубина следа, а не его диаметр.

Благодаря новой установке New Dearture Manufacturing уже к 1916-му году вошла в корпорацию General Motors. Как же выглядит аппарат Роквеллов?

На чем определяют твердость по шкале Роквелла

Установка отдаленно напоминает швейную машину. Есть импровизированная игла – алмазный конус (или шарик ) и материал, в который игла должна войти. Для этого подвешивают груз, регулирующий силу воздействия.

Время отображается на индикаторе. Делают 2 подхода. Первое нажатие равно 10 килограммам силы (кгс), второе – 100 или 150-ти. Меньшее давление оказывается шариком, большее – конусом.

Испытуемый материал лежит на так называемом столике. Алмаз на него опускается с помощью грузового рычага. Опуститься плавно ему помогает рукоять с масленым амортизатором.

Основную нагрузку выдерживают 3-6 секунд, в зависимости от размеров испытуемого образца. Сила воздействия на него, кстати, тоже зависит от величины.

Предварительную нагрузку сохраняют вплоть до получения результата. Его отображает большая стрелка индикатора, движущаяся по часовой. Какие цифры может указать прибор, и что они означают? Давайте выяснять.

Строение шкалы Роквелла

Существует 11 шкал Роквелла. Они отличаются по соотношению наконечника к нагрузке. Наконечник в установке именуется идентером. Алмазный конус уже давно не является его единственным вариантом.

Применяются, так же, шарики из сплава карбида с вольфрамом , а так же, сферы из закаленной стали. Шкалы обозначаются латинскими буквами: A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T. Наиболее распространены A, B и С.

Шкала А соответствует алмазному конусу. Угол при его вершине обязательно составляет 120 градусов. Нагрузка при воздействии алмазом равна 60 кгс. 100 кгс – нагрузка уже карбидного шарика шкалы В. Для нее применима и сфера из стали. Важен диаметр шарика в 1/16 дюйма. Это чуть больше полутора миллиметров.

Шкала Роквелла, таблица которой обозначается буквой С, снова посвящена алмазному конусу с углом при вершине в 120 градусов. Разница в нагрузке. В отличие от А, она составляет не 60, а 150 кгс.

Буквенное обозначение шкалы Роквелла добавляется к результату, выраженному числом. Рядом располагается указатель HR – твердость по Роквеллу.

Теперь, остается разобраться, какая величина считается по шкале прибора Роквелла приемлемой для тех, или иных изделий. Показатель важен не только для подшипников и прочих элементов автомобилей, самолетов, ракет.

Цифры имеют значение, к примеру, при выборе ножей. Они, как правило, делаются из закаленной стали. Далее, расскажем, какие стоит брать, а какие нет.

Шкала Роквелла для ножей, и не только

Холодное оружие, обычно, делается из закаленной стали. Шкала Роквелла доходит до 100 баллов. Для марки закаленной стали Y9 показатель равен 58-ми. 35XM – марка сплава, характеризующаяся отметкой 45-53 HRC.

Если говорить о ножах , особенно ценится японская Аогами. Твердость этой стали по шкале Роквелла — около 67-ми баллов. Максимальный показатель для ножевого сплава – 70 единиц.

«Аогами» в переводе с японского означает «голубая бумага». Такова обертка, в которую заворачивают стальные заготовки. Однако, цифры на клинках могут ввести в заблуждение.

В мире есть около 10-ти шкал, применяемых для измерения твердости сплавов, металлов. Остается в ходу метод Бринелля. Существуют шкалы Виккерса, Шора, Аскера. Их показатели пишутся, как правило, по одной схеме. Отличаются лишь буквы. По Виккерсу, к примеру, записи дополняют буквы HV.

Разнятся и числа. Но, смысл их становится понятным, лишь в случае знания буквенных обозначений для всех шкал. Так, то, что по Роквеллу не больше 86-ти, по Шору – уже 102, а по Виккерсу – больше 1 000.

На комментарии продавцов ориентироваться приходится редко. В большинстве магазинов консультанты либо путаются в нюансах всех известных шкал и обозначений на продукции, либо не владеют информацией даже в общих чертах.

Если на ножах шкала Роквелла (HRC) отображается, то на машинных деталях отметка не ставится. Нет ее и в сопроводительных документах. Ориентироваться приходится лишь на марку сплава.

В начале главы указывалось, что для каждого состава есть установленные границы. Твердость подшипниковой стали по шкале Роквелла должна быть не меньше 56,5 единиц.

В противном случае, детали отбраковываются. Берется усредненный показатель обоймы, а не каждого подшипника в отдельности.

Что может повлиять на точность измерений методом Роквелла

Напоследок заметим, что отбраковка деталей может делаться не только после измерений, но и до их начала. В установку не помешаются материалы, толщина которых меньше десятикратной глубины проникновения алмазного конуса.

Предельная глубина его внедрения равна 0,2 миллиметра. То есть, для испытаний подходят детали толщиной от 2- сантиметров. Если штамп проставлен на более тонком элементе, замеры, наверняка, неверные.

Ограничиваться должно и расстояние между отпечатками. Минимальный показатель – 3 диаметра. Ровно столько места нужно оставлять между центрами 2-х соседних оттисков. Третий момент, влияющий на объективность измерений – параллакс.

Слово греческое, означает «смену», «чередование». Речь об изменении положения объекта относительно удаленного фона. Параллакс не должен присутствовать при считывании показаний с циферблата установки Роквелла.

Нюансов работы со шкалой Роквелла, как видно, масса. Зато, точное измерение твердости сплава дает примерные знания о других его характеристиках, к примеру, пределе прочности, сопротивлении разрушениям и относительном сужении.

Связь показателей описана в трудах Николая Давиденко и Михаила Марковца. Оба – советские ученые материаловеды.