1.1. Измерение твердости по Бринеллю

При определении твердости методом Бринелля (ГОСТ 9012-59) в испытуемый образец или изделие вдавливается в течение определённого времени стальной закаленный шарик. После снятия нагрузки на поверхности об­разца остаётся сферический отпечаток. Величина отпечатка зависит от твёрдо­сти металла: чем твёрже металл, тем она меньше.

Число твердости по Бринеллю обозначается буквами НВ и определяется по формуле

где Р—нагрузка на шарик, кгс;

D - диаметр шарика, мм; d - диаметр отпечатка, мм.

Для конкретных условий испытаний (нагрузка, диаметр шарика), по при­веденной зависимости, составлены таблицы, которые позволяют ускорить оп­ределение числа твердости (приложение 1).

Диаметр отпечатка измеряют при помощи отсчетного микроскопа МИР с точностью до ОД мм (рис. 2).

В зависимости от толщины испытываемого материала примешает шарики диаметром 10; 5 и 2,5 мм. Нагрузка выбирается в зависимости от его свойств по формуле

Р = К кгс

где К ~ постоянная для данного материала величина, равная 30,10 или 2,5 кгс/мм²; для стали - 30, меди и ее сплавов -10, очень мягких металлов Рb, Sb, баббиты - 2,5.

Длительность приложения нагрузки должна быть достаточной для про­хождения деформации н возрастать с уменьшением твердости испытуемого ма­териала от 10 до 30 и 60 с.

Дли измерения твердости стали и чугуна до 3 мм применяют нагруз­ку 3000 кгс, шарик диаметром 10 мм и время выдержки под нагрузкой 10 с.

При условии испытания материалов в стандартных условиях, твердость по Бринеллю обозначают числом твердости и буквами НВ, например, 229 НВ. Если условия испытания иные, то это показывается соответствующими индек­сами» Например, число твердости 215 и испытание проводилось шариком диаметром 5 мм при нагрузке 750 «тс с выдержкой под нагрузкой 10 с. В этом слу­чае результат записывается так: 215 НВ 5/75<У10.

Метод Бринелля не рекомендуется применять для стали с твердостью бо­лее 450 НВ, для цветных металлов - более 200 НВ, а также тонких листов, лент. В этом случае пользуются методом Роквелла.

Схема определения твердости по методу Бринелля: Р - нагрузка; D - диаметр шарика; d- диаметр отпечатка

Измерение твердости микроскопом мир: а - внешний вид микроскопа; б - отсчет по шкале микроскопа

Схема определения твердости

по методу Роквелла

1.2. Измерение твердости по Роквеллу

Сущность метода (ГОСТ 9013-59) заключается во вдавливании в поверх­ность материала индентора с алмазным или твердосплавным конусом с углом у вершины 120 или стальным закаленным шариком диаметром 1,5875 мм.. Единица твердости по Роквеллу — безразмерная величина, соответствую­щая осевому перемещению индентора на 0,002 мм. Чем глубже внедрение ин­дентора, тем меньше твердость.

В зависимости от твердости материалов применяются различные условия испытаний. Измерения твердости стальным шариком с нагрузкой 100 кгс (HRB) про­водятся для мягкой (отожженной, нормализованной) стали или отожженных цветных сплавов деталей или образцов тошцивой 0,8...2 мм, т.е. в условиях, когда измерение по методу Бринелля, выполняемое шариком большого диамет­ра, может вызвать деформацию металла.

Измерение алмазным конусом с нагрузкой 150 кгс (HRС проводят:

1.Для закаленной или после отпуска стали твердостью более 450 НВ.

2. Для определения твердости тонких поверхностных слоев, но толщиной бо­лее 0,5 мм (например, цементованного слоя).

3.Для материалов средней твердости (более 230 НВ) как более быстрый спо­соб определения, оставляющий, кроме того, меньший след на измеряемой поверхности, чем при испытании по методу Бринелля.

Измерение алмазным конусом с нагрузкой 60 кгс (HRA) применяют для очень твердых материалов (более 70 HRC). Например, для очень твердых сплавов, когда вдавливание конуса с большой нагрузкой может вызвать въщращ вание алмаза, а также для измерения твердых поверхностных слоев (0.3...0.5 мм) или тонких образцов (пластинок).