Твердость алюминия по роквеллу

Таблица соответствия H B – HRC (Перевод значений твёрдости)

(соотношение твёрдости по Бриннелю твёрдости по Роквеллу, определяемых методами в соответствии с ГОСТ 8.064-79)

Твёрдость — это сопротивление тела внедрению индентора — другого твёрдого тела. Способы испытания твёрдости подразделяются на статические и динамические.

К статическим относятся способы измерения твёрдости по Бринеллю, Викерсу, Роквеллу, Кнупу;
к динамическим — способы измерения твёрдости по Шору, Шварцу, Бауману, Польди, Морину, Граве.

Измерения твёрдости осуществляют при 20±10°С.

Измерение твёрдости по Бринеллю

Бринелля метод

Бринелля метод [по имени шведского инженера Ю.А.Бринелля (J.A.Brinell)] — способ определения твёрдости материалов вдавливанием в испытываемую поверхность стального закалённого шарика диаметром 2,5; 5 и 10 мм пр нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число твёрдости по Бринеллю HB — отношение нагрузки (кгс) к площади (мм 2 ) поверхности отпечатка. Для получения сопоставимых результатов относительной твёрдости материалы (HB свыше 130) испытывают при отношении P:D 2 =30, материалы средней твёрдости (HB 30-130) — при P:D 2 =10, мягкие (HB 2 =2,5. Испытания по методу Бринелля проводят на стационарных твердомерах — прессах Бринелля, обеспечивающих плавное приложение заданной нагрузки к шарику и постоянство её при выдержке в течение установленного времени (обычно 30 секунд).

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю": Стандарт устанавливает метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 650 единиц. Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия. ГОСТ 9012-59, в частности, определяет требования, предъявляемые к отбору образцов металла для измерения твёрдости по Бринеллю — размер образцов, шероховатость поверхности и др.

Измерение твёрдости по Роквеллу

Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.

Испытание на твердость — основной метод оценки качества термообработки изделия.

Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.

Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как HRA или HRC (в зависимости от нагрузки).

Твердость по методу Виккерса (HV) определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.

Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.

Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструменты	Число твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные	33. 38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона	35. 40
Шлицы круглых гаек	36. 42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам	40. 45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные	45. 50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги	50. 60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса	56. 60
Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб	56. 64
Копиры, ролики копирные	58. 63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг	60. 64

Таблица соотношений между числами твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору

Указанные значения твердости по Роквеллу, Виккерсу и Шору соответствуют значениям твердости по Бринеллю, определенным с помощью шарика диаметром 10 мм.

По Роквеллу			По Бринеллю		По Виккерсу (HV)	По Шору
HRC	HRA	HRB	Диаметр отпечатка	HB
65	84,5	—	2,34	688	940	96
64	83,5	—	2,37	670	912	94
63	83	—	2,39	659	867	93
62	82,5	—	2,42	643	846	92
61	82	—	2,45	627	818	91
60	81,5	—	2,47	616	—	—
59	81	—	2,5	601	756	86
58	80,5	—	2,54	582	704	83
57	80	—	2,56	573	693	—
56	79	—	2,6	555	653	79,5
55	79	—	2,61	551	644	—
54	78,5	—	2,65	534	618	76,5
53	78	—	2,68	522	594	—
52	77,5	—	2,71	510	578	—
51	76	—	2,75	495	56	71
50	76	—	2,76	492	549	—
49	76	—	2,81	474	528	—
48	75	—	2,85	461	509	65,5
47	74	—	2,9	444	484	63,5
46	73,5	—	2,93	435	469	—
45	73	—	2,95	429	461	61,5
44	73	—	3	415	442	59,5
42	72	—	3,06	398	419	—
40	71	—	3,14	378	395	54
38	69	—	3,24	354	366	50
36	68	—	3,34	333	342	—
34	67	—	3,44	313	319	44
32	67	—	3,52	298	302	—
30	66	—	3,6	285	288	40,5
28	65	—	3,7	269	271	38,5
26	64	—	3,8	255	256	36,5
24	63	100	3,9	241	242	34,5
22	62	98	4	229	229	32,5
20	61	97	4,1	217	217	31
18	60	95	4,2	207	206	29,5
—	59	93	4,26	200	199	—
—	58	—	4,34	193	192	27,5
—	57	91	4,4	187	186	27
—	56	89	4,48	180	179	25

Отверстия под резьбу

Таблица сверл для отверстий под нарезание трубной цилиндрической резьбы.

Размеры гаек под ключ

Основные размеры под ключ для шестигранных головок болтов и шестигранных гаек.

G и M коды

Примеры, описание и расшифровка Ж и М кодов для создания управляющих программ на фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы резьб

Типы и характеристики метрической, трубной, упорной, трапецеидальной и круглой резьбы.

Масштабы чертежей

Стандартные масштабы изображений деталей на машиностроительных и строительных чертежах.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при точении.

Отверстия под резьбу

Таблица сверл и отверстий для нарезания метрической резьбы c крупным (основным) шагом.

Станки с ЧПУ

Классификация станков с ЧПУ, станки с ЧПУ по металлу для точения, фрезерования, сверления, расточки, нарезания резьбы, развёртывания, зенкерования.

Режимы резания

Онлайн калькулятор для расчета режимов резания при фрезеровании.

Форматы чертежей

Таблица размеров сторон основных и дополнительных форматов листов чертежей.

CAD/CAM/CAE системы

Системы автоматизированного проектирования САПР, 3D программы для проектирования, моделирования и создания 3d моделей.

Чтение чертежей

Техническое черчение, правила выполнения чертежей деталей и сборочных чертежей.

Определение твердости по Роквеллу основано на вдавливании в исследуемый материал алмазного конуса (рис. 1.4) или стального шарика с последующим измерением глубины вдавливания h.

Рис. 1.4. Схема измерения твердости алмазным конусом

В зависимости от природы материала используют три шкалы твердости (таблица 1.1):

Шкалы для определения твердости по Роквеллу

Пределы измерения твердости

Алмазный конус с углом в вершине 120°

Для особо твердых материалов для тонких листовых материалов или тонких (0,5-1,0 мм) слоев

Стальной закаленный шарик Ø1,5875

Для относительно мягких материалов 450 НВ

Нагружение осуществляется в два этапа. Сначала прикладывается предварительная нагрузка P (10 кгс) для плотного соприкосновения наконечника с образцом.

Затем прикладывается основная нагрузка Р₁, в течение некоторого времени действует общая рабочая нагрузка Р (60, 100 или 150 кгс). После снятия основной нагрузки определяют значение твердости по глубине остаточного вдавливания наконечника h под нагрузкой P.

За единицу твердости по Роквеллу принята величина, соответствующая перемещению наконечника на 0,2 мм. Твердость по Роквеллу определяется по формуле (для шкал А и С):

_{, (1.5)}

где h₁ – глубина внедрения (мм) наконечника под действием предварительной нагрузки 10 кг;

h − глубина внедрения (мм) наконечника под действием общей нагрузки 60, 100 или 150 кг после ее снятия и оставления нагрузки 10 кг;

К − постоянная величина, равная для шарика 0,26 и для конуса 0,2;

с − цена деления циферблата индикатора, соответствующая углублению шарика или конуса на 0,2 мм.

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. Поэтому чем тверже измеряемый материал и, следовательно, меньше h, тем больше должно быть число твердости. Наоборот, чем мягче измеряемый материал и больше величина h, тем меньше число твердости, т. е. числа твердости по Роквеллу возрастают с увеличением твердости материала, что позволяет сравнить числа Роквелла с числами Бринелля (соотношения неточные).

Твердость по Роквеллу − число отвлеченное и выражается в условных единицах. В зависимости от того, чей и при какой нагрузке производится испытание, то есть по какой шкале А, В или С, число твердости обозначается HRA, HRB, HRC.

Внешний вид и кинематическая схема прибора показана на рис. 1.5.

1 – индикатор; 2 – точка для грубой настройки;

3 – барабан; 4 – лампа; 5 – клавиша; 6 − тумблер

Рис. 1.5. Твердомер Роквелла (а) и кинематическая схема (б)

Порядок работы на приборе Роквелла. Подключают к сети и включают тумблер 6. При этом должна загореться красная лампочка 4. Электродвигатель и механизм прибора позволяет плавно прикладывать нагрузку в течение 4 с.

Выбрав образец для измерений, кладут его на измерительный стол и вращением барабана 3 совмещают нуль шкалы С (черная) с большой стрелкой индикатора 1. Сначала дают предварительную нагрузку. Для этого образец вместе со столиком, на котором он находится, путем ручного вращения винта по часовой стрелке поджимают к индентору с силой 10 кгс.

Признаком указанной нагрузки является установление маленькой стрелки шкалы индикатора на красной точке 2. При этом большая стрелка индикатора не должна отклоняться от нуля более чем на 5 делений. Если это отклонение больше, значит образец пружинит или индентор попал на неровность поверхности. При этом нужно опустить стол и начать испытание на новом месте. При отклонении большой стрелки при нагрузке 10 кг менее чем на 5 делений индикатор ставят на нуль путем вращения барабана 3. После этого дают основную нагрузку в 150 кгс путем нажатия клавиши 5. Под действием этой нагрузки индентор вдавливается в материал и стрелка индикатора передвигается на определенное число делений.

Когда стрелка индикатора останавливается, основная нагрузка автоматически снимается и на индентор действует только предварительная нагрузка. Стрелка индикатора показывает теперь разность между глубиной вдавливания под действием основной нагрузки (после снятия этой нагрузки) и предварительной нагрузкой (при действии этой нагрузки).

При измерении твердости по методу HRC шкала делится на 100 единиц твердости. Полная шкала соответствует разностному ходу индентора, равному 0,2 мм. Твердость испытуемого материала считывается непосредственно с индикатора прибора.

При решении вопроса о возможности проведения испытаний изделия следует учитывать состояние опорной поверхности этого изделия.

Так как испытание основано на измерении глубины отпечатка, то точных результатов нельзя получить в тех случаях, когда опорная поверхность изделия вследствие неровностей, грубой обработки, окалины, заусенцев или других пороков не может плотно прилегать к опорному столу.

На приборе не разрешается испытывать:

а) неоднородные по структуре сплавы (например, чугун);

б) хрупкие изделия и изделия, имеющие на поверхности раковины, следы грубой обработки и другие дефекты;

в) изделия, которые могут пружинить или деформироваться под действием нагрузки;

г) изделия с толщиной менее чем восьмикратная глубина отпечатка;

д) криволинейные поверхности.

К достоинствам метода Роквелла следует отнести:

− высокую производительность. Измерение твердости по Роквеллу требует меньше времени (30-60 с), чем по Бринеллю;

− простоту обслуживания. Здесь не нужно измерять размеры отпечатка, так как число твердости отсчитывают непосредственно по шкале твердомера (она указана стрелкой);

− сохранение качественной поверхности после испытания. Измерение твердости по Роквеллу оставляет меньший отпечаток на поверхности детали, что практически не связано с порчей поверхности изделия;

− возможность проведения испытаний деталей после поверхностного упрочнения и объемной закалки.

Не рекомендуется применять этот метод для определения твердости неоднородных по структуре сплавов (чугуна), для испытания криволинейных поверхностей с радиусом кривизны менее 5 мм и для испытания деталей, которые под действием нагрузки деформироваться.

Твердость очень тонких слоев металла (толщиной менее 0,3 мм) с указанными нагрузками 60 и 150 кгс 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 HRC 60). Для этих же целей иногда применяют приборы типа супер-роквелл, у которых твердость измеряют с меньшей нагрузкой и с меньшей глубиной вдавливания. Предварительная нагрузка составляет 3 кгс, а каждое деление (единица шкалы) индикатора соответствует глубине вдавливания, равной 1 мкм, Поэтому чувствительность этих приборов заметно выше.