Измерение твердости по роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Выбирая инструмент для работы, мы сталкиваемся с такой его характеристикой как твердость, которая характеризует его качество.

Чем выше этот показатель, тем выше его способность сопротивляться пластической деформации и износу при воздействии на обрабатываемый материал.

Именно этот показатель определяет, согнется ли зуб пилы при распиловке заготовок, или какую проволоку смогут перекусить кусачки.

Метод Роквелла

Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59.

Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика.

Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов.  Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.

Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.

Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».

Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.

Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.

(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.

Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:

 A  70-93 HR
 B  25-100 HR
 C  20-67 HR

Слесарный инструмент

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:

 Ножовочные полотна, напильники  58 – 64 HRC
 Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки  54 – 60 HRC
 Молотки (боек, носок)  50 – 57 HRC

Монтажный инструмент

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:

 Гаечные ключи с размером зева до 36 мм  45,5 – 51,5 HRC
 Гаечные ключи с размером зева от 36 мм  40,5 – 46,5 HRC
 Отвертки крестовые, шлицевые  47 – 52 HRC
 Плоскогубцы, пассатижи, утконосы  44 – 50 HRC
 Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу  56 – 61 HRC

Металлорежущий инструмент

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.

 Метчики, плашки  61 – 64 HRC
 Зенкеры, зенковки, цековки  61 – 65 HRC
 Сверла по металлу  63 – 69 HRC
 Сверла с покрытием нитрид-титана  до 80 HRC
 Фрезы из HSS  62 – 66 HRC

Примечание: Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.

Крепежные изделия

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:

 Болты и винты  Гайки  Шайбы
Классы прочности 8.8  10.9  12.9 8 10 12  Ст.  Зак.ст.
 d16 мм  d16 мм
 Твердость по Роквеллу, HRC  min  23  23  32  39  11  19  26  29.2  20.3  28.5
 max  34  34  39  44  30  36  36  36  23.1  40.8

Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна. 

Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:

 Стопорные кольца до Ø 38 мм  47 – 52 HRC
 Стопорные кольца Ø 38 -200 мм  44 – 49 HRC
 Стопорные кольца от Ø 200 мм  41 – 46 HRC
 Стопорные зубчатые шайбы  43.5 – 47.5 HRB
 Шайбы пружинные стальные (гровер)  41.5 – 51 HRC
 Шайбы пружинные бронзовые (гровер)  90 HRB
 Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н  75 – 105 HRB
 Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н  33 – 53 HRC

Относительное измерение твердости при помощи напильников

Стоимость стационарных и портативных твердомеров довольно высока, поэтому их приобретение оправдано только необходимостью частой эксплуатации. Многие мастеровые по мере надобности практикуют измерять твердость металлов и сплавов относительно, при помощи подручных средств.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Для тестирования с большей точностью существуют наборы тарированных напильников, именуемые также царапающий твердомер. Они применяются для испытания зубьев пил, фрез, шестерен. Каждый такой напильник является носителем определенного значения по шкале Роквелла.

Твердость измеряется коротким царапанием металлической поверхности поочередно напильниками из набора. Затем выбираются два близко стоящие – более твердый, который оставил царапину и менее твердый, который не смог поцарапать поверхность.

Твердость тестируемого металла будет находиться между значениями твердости этих двух напильников.

Переводная таблица твердости

Для сопоставления чисел твердости Роквелла, Бринелля, Виккерса, а также для перевода показателей одного метода в другой существует справочная таблица:

 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRB
 100  100  52.4
 105  105  57.5
 110  110  60.9
 115  115  64.1
 120  120  67.0
 125  125  69.8
 130  130  72.4
 135  135  74.7
 140  140  76.6
 145  145  78.3
 150  150  79.9
 155  155  81.4
 160  160  82.8
 165  165  84.2
 170  170  85.6
 175  175  87.0
 180  180  88.3
 185  185  89.5
 190  190  90.6
 195  195  91.7
 200  200  92.8
 205  205  93.8
 210  210  94.8
 215  215  95.7
 220  220  96.6
 225  225  97.5
 230  230  98.4
 235  235  99.2
 240  240  100
 Виккерс, HV  Бринелль, HB  Роквелл, HRC
 245  245  21.2
 250  250  22.1
 255  255  23.0
 260  260  23.9
 265  265  24.8
 270  270  25.6
 275  275  26.4
 280  280  27.2
 285  285  28.0
 290  290  28.8
 295  295  29.5
 300  300  30.2
 310  310  31.6
 320  319  33.0
 330  328  34.2
 340  336  35.3
 350  344  36.3
 360  352  37.2
 370  360  38.1
 380  368  38.9
 390  376  39.7
 400  384  40.5
 410  392  41.3
 420  400  42.1
 430  408  42.9
 440  416  43.7
 450  425  44.5
 460  434  45.3
 470  443  46.1
 490  —  47.5
 500  —  48.2
 520  —  49.6
 540  —  50.8
 560  —  52.0
 580  —  53.1
 600  —  54.2
 620  —  55.4
 640  —  56.5
 660  —  57.5
 680  —  58.4
 700  —  59.3
 720  —  60.2
 740  —  61.1
 760  —  62.0
 780  —  62.8
 800  —  63.6
 820  —  64.3
 840  —  65.1
 860  —  65.8
 880  —  66.4
 900  —  67.0
 1114  —  69.0
 1120  —  72.0

Примечание: В таблице приведены приближенные соотношения чисел, полученные разными методами. Погрешность перевода значений HV в HB составляет ±20 единиц, а перевода  HV в HR (шкала C и B) до ±3 единиц.

При выборе инструмента желательно предпочесть модели известных производителей. Это дает уверенность в том, что приобретаемый продукт изготовлен с соблюдением технологий, а его твердость отвечает заявленным значениям.

Статьи о продукции 23.09.2019 16:32:41

Источник: https://Krepcom.ru/blog/products-articles/tverdost-glavnyy-pokazatel-kachestva-instrumenta/

Измерение твердости по Роквеллу

Металлы обладают достаточно большим количеством физико-механических свойств, которые следует учитывать при их использовании для изготовления различных изделий.

Твердость – способность одного материала препятствовать проникновению в него другого, более твердого. Для измерения этого показателя были разработаны самые различные методики тестирования. Часто проводится измерение твердости по Роквеллу (HRC).

Читайте также:  Штамповка деталей из листового металла: холодная штамповка

Этот метод имеет довольно большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Измерение твердости по Роквеллу

Методика измерения

Метод определения твердости металла по Роквеллу применяется в случае, когда нужно протестировать заготовку небольшой толщины. Кроме этого, подобным образом проверяется твердость поверхностного слоя изделия, к примеру, прошедшего закалку или процесс цементирования.

Проводится определение твердости металлов методом Роквелла следующим образом:

  1. Метод основан на вдавливании более твердого объекта в испытуемый. Для этого используется специальный алмазный наконечник, который имеет форму правильной пирамиды.
  2. Нагрузка прикладывается к наконечнику на протяжении определенного времени. При этом время выдержки и величина нагрузки могут существенно различаться. Согласно установленным стандартам в ГОСТ 9013-59, нагрузка может быть от 1 до 100 кгс. При этом уточняются конкретные значения из этого промежутка.
  3. Полученные отпечатки алмазного конуса измеряются. Наиболее важными показателями в этом случае можно назвать размер диагоналей оставшегося отпечатка.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Принцип измерения твердости по Роквеллу

Полученные данные сверяются с табличными значениями, в которых учитывается величина приложенной силы и время выдержки. Рассматриваемая методика позволяет получить показатель твердости в своих условных единицах.

Процесс измерения можно разделить на несколько этапов:

  1. Определяется тип шкалы.
  2. Устанавливается подходящий индикатор. Важно выбрать индикатор, который будет соответствовать типу установленной шкалы.
  3. Проводится два пробных теста, которые необходимы для корректирования работы применяемого оборудования.
  4. Прикладывается предварительная нагрузка, равная 10 кгс.
  5. Прикладывается основная нагрузка и выдерживается определенный период, который позволяет получить максимальное значение.
  6. Убирается нагрузка и считывается полученный результат.

Скачать ГОСТ 9013-59

Современное оборудование позволяет существенно упростить процесс и повысить точность получаемых результатов в ходе проводимых измерений.

Шкалы твердости

Мера твердости по Роквеллу обозначается HRC. За время проведения тестирования различных металлов было разработано 11 шкал, которые отличаются по соотношению геометрических размеров наконечника и прилагаемой нагрузки. Стоит учитывать, что сегодня в качестве вдавливаемого тела сегодня используются не только алмазные наконечники. Распространение получили:

  1. сферы, изготавливаемые из закаленной стали;
  2. шарики из сплава карбида и вольфрама.

Обозначение проводится с использованием заглавных букв латинского алфавита.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Шкалы для определения твердости по Роквеллу

Прочему так важно учитывать тип применяемой шкалы? Причин довольно много:

  1. От нее зависит вид вдавливаемого индикатора. При этом есть определенная связь между геометрической формой и размерами индикатора и получаемыми данными.
  2. У каждого типа вдавливаемого объекта есть свое ограничение по показателю максимальной нагрузки.

Получаемые результаты важны при изготовлении подшипников и прочих ответственных элементов, используемых при создании автомобилей или авиатехники. Размерность твердости, определяемой по Роквеллу, учитывается и при выборе изделий из закаленной стали.

Оборудование для проведения измерения

На момент разработки рассматриваемой методики измерения твердости специального оборудования не было.

После того, как в машиностроительной и других областях промышленности установили важность этой физико-механической характеристики, было разработано специальное оборудование, которое основано также на вдавливании шарика или конуса в тестируемый объект.

Современное оборудование позволяет с высокой точностью контролировать величину прилагаемой силы и времени выдержки. Твердомером  измеряется твердость, как правило, небольших объектов, являющимися образцами получаемой заготовки. Это связано с весьма компактными размерами большинства моделей рассматриваемых устройств.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Твердомер Роквелла

К особенностям применяемого оборудования можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Испытуемый образец, как правило, располагается на столике.
  2. Алмазный наконечник опускается с помощью грузового рычага.
  3. Важным моментом является то, что наконечник опускается плавно. Это достигается при применении рукоятки с масленым амортизатором.
  4. Время выдержки применимой нагрузки зависит от размеров испытуемого образца. Как правило, показатель составляет 3-6 секунд. Сила воздействия определяется также величиной заготовки.
  5. Важные параметры вводятся при помощи специального пульта программирования. За счет того, что контроль прилагаемой силы и время выдержки проводит оборудование, точность получаемых результатов довольно высока.

Рассматриваемое оборудование производится достаточно большим количеством различных компаний. При этом стоимость предложения может колебаться в достаточно большом диапазоне.

Преимущества и недостатки метода

Каждый метод вычисления твердости поверхности обладает своими определенными достоинствами и недостатками. Принято считать, что испытание на твердость по Роквеллу и Бринеллю являются основными, так как позволяют получить наиболее точный результат.

К достоинствам метода измерения твердости по Роквеллу HRC можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Технология определяет возможность тестирования поверхностей с повышенной твердостью.
  2. При тестировании поверхность повреждается несущественно, что позволяет исследовать уже готовые изделия.
  3. Существенно упрощается процесс расчетов показателя твердости, так как нет необходимости в замере диаметра получаемого отпечатка после снятия прилагаемой нагрузки.
  4. На проведение измерений по Роквеллу уходит всего несколько секунд.

Однако есть и несколько существенных недостатков, которые также нужно учитывать:

  1. В сравнении с методом по Бринеллю, получаемый результат не так точен.
  2. Для повышения точности проводимых измерений следует тщательно подготовить поверхность.

Несмотря на то, что получаемые результаты могут иметь достаточно высокую погрешность, этот метод получил широкое распространение в машиностроительной и других отраслях промышленности, так как на тестирование уходит мало времени.

Показатель твердости зависит от достаточно большого количества моментов, к примеру, химического состава. Кроме этого, металлы могут улучшаться закалкой и другими видами термической обработки.

Сегодня можно встретить довольно много методической литературы с таблицами, в которых указывается твердость для распространенных материалов.

Принимаются эти значения зачастую при выполнении расчетов или проектировании.

Твердость некоторых материалов, получаемая при проведении тестов по Роквеллу, сравнивается с соответствующим показателем алмаза. Этот материал считается одним из самых твердых. Поэтому твердость алмаза по Роквеллу составляет 100 HRC. Аналогичные показатели стекла и вольфрама будут существенно ниже.

На точность проводимых измерений может оказывать влияние:

  1. Толщина испытуемого образца. Согласно принятым нормам при проникновении алмазного наконечника на 0,2 мм толщина испытуемого образца должна быть не меньше 2 см. В противном случае, полученные данные будут считаться искаженными.
  2. Если один образец применяется для проведения нескольких тестов, то расстояние между отпечатками должно быть не менее трех их диаметров. Соблюдение этого правила также позволяет получить более точные результаты.
  3. Результаты на циферблате могут отличаться в зависимости от положения исследователя. Повторные тестирования должны проводиться с одной точки обзора, иначе полученные результаты могут отличаться.

В заключение отметим, что сегодня подобные исследования проводятся все реже. Это связано с тем, что при изготовлении заготовок достигают высокой точности химического состава и физико-механических свойств.

Поэтому каждой марке металла соответствует определенный показатель твердости по Роквеллу.

Измерения зачастую проводятся после выполнения химико-термической обработки, когда от соблюдения применяемой технологии зависит конечный результат.

Источник: https://stankiexpert.ru/tehnologii/izmerenie-tverdosti-po-rokvellu.html

Твердость по Роквеллу

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Твердость материалов является интегрирующим показателем их механических свойств. Существует эмпирическое соответствие между значением твердости и рядом механических характеристик (например, предел прочности на сжатие, растяжение или изгиб).

С развитием машиностроения возникла необходимость иметь общие методики измерения твердости. В начале XX века профессором Людвигом была разработана теоретическая часть методики определения твердости алмазным конусом. В 1919 году Хью и Стэнли Роквеллы запатентовали гидромеханическую установку, которая получила имя — твердомер Роквелла.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Актуальность этого устройства вызвана необходимостью применения неразрушающих методов контроля твердости в подшипниковой промышленности. Существующий метод Бринелля (HB) основан на измерении площади отпечатка шарика диаметром 10 мм.

Отпечаток формируется с помощью шарика из закаленной стали или карбида вольфрама, который вдавливается в образец с определенным усилием. Метод Бринелля применяется для определения твердости цветных металлов или низколегированных сталей и неприменим для образцов из закаленной стали.

 Это связано с тем, что рабочая нагрузка составляет 3000 кгс. Шарик деформируется, поэтому метод Бринелля не может считаться неразрушающим методом контроля.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Твердость — характеристика материала, противоположная пластичности, способности материала «вытекать» из-под нагрузки. Методика измерения твердости по Роквеллу предназначена для неразрушающего контроля твердости наименее пластичных материалов — сталей и их сплавов.

Универсальность метода заключается в наличии трех шкал твердости, которые проградуированы для измерения под одной из трех нагрузок (60, 100 и 150 кгс) для работы с одной из измерительных головок.

В качестве рабочего органа измерительной головки применяют алмазный конус с углом 120° и радиусом при вершине 0,2 мм или закаленный шарик диаметром 1/16“ (1,588 мм).

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Метод основан на фиксации прямого измерения глубины проникновения твердого тела измерительной головки (индентора) в материал образца. Глубина отпечатка характеризует способность материала сопротивляться внешнему воздействию без образования валика из вытесненного металла вокруг индентора.

Читайте также:  Компрессор для краскопульта: подбор, устройство, особенности, виды

Единица твердость по Роквеллу — безразмерная величина, которая выражается в условных единицах до 100. За единицу твердости приняли перемещение индентора на 0,002.

Твердость металла по Роквеллу: таблица

Таблица создана для наглядного сравнения методов Роквелла и Бриннеля.

По Роквеллу По Бринеллю
  • HRA
  • Конус 120° с
  • нагр. 60 кгс
  1. HRC
  2. Конус 120° с
  3. нагр. 150 кгс
  • HRB
  • Шарик
  • Ø 1,58 мм с
  • нагр. 100 кгс
Диаметр отпечатка мм
  1. HB
  2. шарик Ø 10 мм
  3. нагр. 3000 кгс
84,5 65 2,34 688
83,5 64 2,37 670
83 63 2,39 659
82,5 62 2,42 643
82 61 2,45 627
81,5 60 2,47 616
81 59 2,5 601
80,5 58 2,54 582
80 57 2,56 573
79 56 2,6 555
79 55 2,61 551
78,5 54 2,65 534
78 53 2,68 522
77,5 52 2,71 510
76 51 2,75 495
76 50 2,76 492
76 49 2,81 474
75 48 2,85 461
74 47 2,9 444
73,5 46 2,93 435
73 45 2,95 429
73 44 3 415
72 42 3,06 398
71 40 3,14 378
69 38 3,24 354
68 36 3,34 333
67 34 3,44 313
67 32 3,52 298
66 30 3,6 285
65 28 3,7 269
64 26 3,8 255
63 24 100 3,9 241
62 22 98 4 229
61 20 97 4,1 217
60 18 95 4,2 207
59 93 4,26 200
58 4,34 193
57 91 4,4 187
56 89 4,48 180

(*) — Представленная таблица соответствия твердости по шкалам Роквелла HRA, HRC и HRB твердости по шкале Бринелля носит справочный характер и не может применяться для прикладных решений. В целях технического использования следует опираться на данные по ГОСТ 8.064-79 для шкал Роквелла HRA, HRC и Супер-Роквелла HRN, HRT, значения в котором приведены к эталонному значению HRCэ.

Как устроена шкала твердости по Роквеллу?

Разработано 11 шкал для определения твердости (A…H, K, N, T), которые предназначены для работы в различных комбинациях «интендор – нагрузка». Например, шкалы В, F и G используют для измерения шарик Ø 1,588 с нагрузкой по шкалам В, F — 60 кгс и по шкале G — 150 кгс. Для шкал Е, Н и К применяется шарик Ø 3,175 мм с разными нагрузками.

Распространены такие шкалы:

  • А — с конусом и полным усилием на измерительной головке 60 кгс (10 кгс — предварительная нагрузка плюс 50 кгс — основная).
  • В — с шариком Ø 1,588 и полным усилием на измерительной головке 100 кгс.
  • С — с конусом и полным усилием на измерительной головке 150 кгс.

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Предварительная нагрузка, которая позволяет выбрать зазоры твердомера и разрушить окисную пленку на образце, одинакова для измерений с использованием любых шкал.

В качестве индикатора используют устройство часового типа, которое позволяет регистрировать перемещение индентора на 0,002 мм с учетом перемещения рычагов. Максимальное перемещение измерительной головки при рабочей нагрузке — 0,2 мм. На индикаторе расположены шкала, содержащая 100 делений для каждого способа измерения (например, ТК 2 или NOVOTEST ТС-Р).

Диапазоны измерений для шкал (материалы):

  • HRA  — 20…88 ед. (коррозионностойкие и жаропрочные стали)
  • HRB  — 20…100 ед. (сплавы меди, ковкий чугун, низкоуглеродистые стали)
  • HRC — 20…70 ед. (высокоуглеродистые стали после термической обработки)

Шкалы А и С объединены, шкала В выделена цветом или вынесена отдельно.

Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?

Стационарный твердомер представляет собой цельнолитую жесткую П-образную конструкцию (положенную на бок) и состоящую из 2 блоков:

  • Измерительный блок (верх) состоит из индикатора часового типа, который контактирует с рычагом подвеса нагрузки. Для исключения возникновения ударной нагрузки при включении режима вдавливания рычаг подвеса имеет гидравлический демпфер.
  • Блок установочного перемещения (низ) состоит из винтовой пары с большим шагом для ручного перемещения стола. Винтовая пара служит для создания предварительной нагрузки и больших перемещений стола. Это позволяет измерять твердость на деталях с габаритами, намного превышающими размеры образца толщиной 20 мм. Твердость поверхности стола не ниже HRC 50.

Твердомеры могут иметь двигатель перемещения, электронную систему измерения с дисплеем и другие усовершенствования, не влияющие на методику измерения.

Измерения проводятся при нормальных условиях (температура — 18…23° С, влажность 70…80%).

Требования к образцу:

  • образец (деталь) должен лежать устойчиво, не пружинить, не качаться;
  • шероховатость поверхности образца не ниже Ra 2,5 по ГОСТ 2789-73.

На партию деталей изготавливают образец, который проходит термическую обработку вместе с деталями.

Порядок работы:

  • образец устанавливают на стол;
  • с помощью ходового винта образец подводят к интендору и нагружают предварительно (индикатор выставляется в 0);
  • рычагом (кнопкой) включается режим вдавливания интендора в образец;
  • при остановке стрелки индикатора (через 2…8 секунд после нагружения) снимают основную нагрузку, считывают значение твердости.

Современные твердомеры Роквелла, оборудованные цифровыми измерительными системами, имеют устройства автоматического подвода, предварительного нагружения, контроля величины усилия и времени рабочей нагрузки. Все усовершенствования должны обеспечивать соответствие требованиям ГОСТ 23677-79.

Плюсы и минусы метода

Главным достоинством метода измерения твердости по Роквеллу является его универсальность. Измерения проводят с тремя изменяемыми параметрами, что позволяет расширить сферу его применения.

Другие достоинства метода:

  • относится к неразрушающим способам (можно использовать для контроля готовых изделий);
  • позволяет контролировать цилиндрические изделия в призме диаметром от 6 мм или с кривизной поверхности R3 с учетом поправок (Прил. 3 по ГОСТ 9013-59 «ИСО 6508-86»);
  • позволяет контролировать листовой материал толщиной 0,3…1,0 мм по шкале HRA (супер-роквелл);
  • короткое время измерения (не более 2 минут с тестированием на контрольном образце);
  • удобство считывания результатов.

К недостаткам относят менее высокую точность и повторяемость измерений по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Однако недостатки сполна компенсируются преимуществами.

Источник: https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech_54357.html

Метод Роквелла

Метод Роквелла является методом проверки твёрдости материалов. Из-за своей простоты этот метод является наиболее распространённым и основан на проникновении твёрдого наконечника в материал и измерении глубины проникновения.

Шкалы твёрдости по Роквеллу

Существует 11 шкал определения твердости по методу Роквелла (A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T), основанных на комбинации «индентор (наконечник) — нагрузка».

Наиболее широко используются два типа индентеров: шарик из карбида вольфрама диаметром 1/16 дюйма (1,5875 мм) или такой же шарик из закаленной стали и конический алмазный наконечник с углом при вершине 120°. Возможные нагрузки — 60, 100 и 150 кгс.

Величина твёрдости определяется как относительная разница в глубине проникновения индентора при приложении основной и предварительной (10 кгс) нагрузки.

Для обозначения твёрдости, определённой по методу Роквелла, используется символ HR, к которому добавляется буква, указывающая на шкалу по которой проводились испытания (HRA, HRB, HRC).

Наиболее широко используемые шкалы твердости по Роквеллу

ШкалаИнденторНагрузка, кгс
А Алмазный конус с углом 120° при вершине 20 кгс
В Шарик диам. 1/16 дюйма из карбида вольфрама (или закаленной стали) 100 кгс
С Алмазный конус с углом 120° при вершине 150 кгс

Формулы для определения твёрдости

Чем твёрже материал, тем меньше будет глубина проникновения наконечника в него. Чтобы при большей твёрдости материала не получалось большее число твёрдости по Роквеллу, вводят условную шкалу глубин, принимая за одно её деление глубину, равную 0.002 мм.

При испытании алмазным конусом предельная глубина внедрения составляет 0.2 мм, или 0.2 / 0.002 = 100 делений, при испытании шариком — 0.26 мм, или 0.26 / 0.002 = 130 делений.

Таким образом формулы для вычисления значения твёрдости будут выглядеть следующим образом:

  • при измерении по шкале А (HRA) и С (HRC): Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения Разность представляет разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении).
  • при измерении по шкале B (HRB): Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Проведение испытания

  • Выбрать подходящую для проверяемого материала шкалу (А, В или С).
  • Установить соответствующий индентор и нагрузку.
  • Перед тем, как начать проверку, надо сделать два неучитываемых отпечатка, чтобы проверить правильность посадки наконечника и стола.
  • Установить эталонный блок на столик прибора.
  • Приложить предварительную нагрузку в 10 кгс, обнулить шкалу.
  • Приложить основную нагрузку и дождаться до приложения максимального усилия.
  • Снять нагрузку.
  • Прочесть на циферблате по соответствующей шкале значение твёрдости (цифровой прибор показывает на экране значение твёрдости).
  • Порядок действий при проверке твёрдости испытуемого образца такой же, как и на эталонном блоке. Допускается делать по одному измерению на образце при проверке массовой продукции.
Читайте также:  Как сделать обратный молоток своими руками

Факторы, влияющие на точность измерения

  • Важным фактором является толщина образца. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника.
  • Ограничивается минимальное расстояние между отпечатками (3 диаметра между центрами ближайших отпечатков).
  • Недопущение параллакса при считывании результатов с циферблата.

Сравнение шкал твёрдости

Простота метода Роквелла (главным образом, отсутствие необходимости измерять диаметр отпечатка) привела к его широкому применению в промышленности для проверки твёрдости.

Также не требуется высокая чистота измеряемой поверхности (например, методы Бринелля и Виккерса включают замер отпечатка с помощью микроскопа и требуют полировку поверхности).

К недостатку метода Роквелла относится меньшая точность по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Существует корреляция между значениями твёрдости, измеренной разными методами (см.

 рисунок — перевод единиц твёрдости HRB в твёрдость по методу Бринелля для алюминиевых сплавов). Зависимость носит нелинейный характер. Имеются нормативные документы, где приведено сравнение значений твёрдости, измеренной разными методами (например, ASTM E-140).

Измерение твердости по Роквеллу hrc: методика, единицы измерения

Оценка механических свойств по испытаниям на твёрдость

Связь между результатами проверки на твёрдость и прочностными характеристиками материалов исследовались такими учёными-материаловедами, как Н. Н. Давиденков, М. П. Марковец и др. Используются методы определения предела текучести по результатам проверки на твёрдость вдавливанием.

Такая связь была найдена, например, для высокохромистых нержавеющих сталей после различных режимов термообработки. Среднее отклонение для конического алмазного индентора составляло всего +0,9%.

Были проведены исследования по нахождению связи между значениями твёрдости и другими характеристиками, определяемыми при растяжении, такими как предел прочности (временное сопротивление), относительное сужение и истинное сопротивление разрушению.

Источник: https://tochpribor-nw.ru/articles/metod_rokvella/

Выбирая нож: что такое HRC и какой его оптимальный показатель?

Приветствую тебя, заглянувший. Выбирая нож в сети и рассматривая множество понравившихся моделей можно заметить не только внешние отличия, но и различные показатели характеристик. На счет длинны клинка и материала рукояти всё предельно ясно, но среди списка технических характеристик (ТХ) можно встретить не совсем и не всем понятное обозначение — HRC.

Ножеманы вероятно знакомы с таким обозначением, но у некоторых обывателей, да и у людей увлеченных ножами зачастую возникает недопонимание данной характеристики…

Что такое HRC?

HRC — это обозначение меры твердости стали, в случае с ножом — твердости стали клинка. Зачастую, в характеристиках ножа мы видим «Твердость стали клинка: 59-60 HRC;

  1. Где 59-60 количественная величина (показатель) твердости.
  2. HR — метод измерения твердости — а именно (Hard Rocwel) способ который изобрел Стэнли Роквелл ещё в 1908 году.
  3. С — шкала прибора по которой измеряется твердость стали (всего их 11).

В измерении твердости стали принято использовать шкалу С , всего 11 вариантов шкалы измерений — A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T.

Самым важным процессом в изготовлении ножа является термообработка стали. Единственным намеком на итоги этой обработки является показатель твердости, т.е простыми словами, производитель не дает не каких данных по свойству стали после ее термообработки — кроме ее твердости.

Таким образом, при выборе ножа остается отталкиваться от твердости клинка. Но не стоит забывать что твёрдость – это не прочность ножа. Твердость стали это только одна из прочностных характеристик стали. Измерение твердости стали клинков.
Способ Рокве́лла - вычисляет твердость исходя из измерения глубины проникновения твёрдого наконечника индентора в сталь клинка при приложении одинаковой нагрузки.
Индектор - алмазный конус с углом при вершине 120° со скруглённым острым концом.
Измерение твердости стали клинков.Способ Рокве́лла — вычисляет твердость исходя из измерения глубины проникновения твёрдого наконечника индентора в сталь клинка при приложении одинаковой нагрузки.Индектор — алмазный конус с углом при вершине 120° со скруглённым острым концом.

Какой показатель твердости выбрать?

Придя в магазин вы не сможете опытным путем проверить пластичность клинка и его способность удерживать первичную и вторичную остроту. Если уж говорить очень просто то чем выше твердость, тем клинок более хрупкий, но будет дольше сохранять остроту клинка, и собственно наоборот.

Данное соотношение является условным, так как на данный момент существуют сплавы которые обладают высокой твердостью и максимальной пластичностью.

Погоня за большой твердостью сулит затратами на заточку, так как заточить правильно в домашних условиях клинок твердостью в 65 HRC будет весьма проблематично не имея опыта и спец. абразивов.

Если утрировать все тонкости то вся суть отображена на этом слайде.

Обычный кухонный нож, который есть у каждого — тот, самый невзрачный ещё времен СССР, зачатую имеет твердость от 30 до 50 HRC.

Поправив кромку парой движений на камне, нож уже режет продукты весьма приемлемо, а порезаться им не получиться.

При разделки курицы, попав на кость, РК такого ножа скорее замнется, а вот имея твердость более 60 HRC, при таком инциденте повышается шанс скола или выкрашивания режущей кромки.

Вот к таким последствием может привести не аккуратная работа ножом с большим показателем твердости стали клинка.В качестве итога хочется отметить, что к приобретению ножа с твердостью более 60 HRC нужно подходить весьма осознанно. В то время как клинок твердостью 58 HRC будет золотой серединой для оптимального выполнения ежедневных задач как на кухне так и в походе…

Спасибо что заглянули на канал

«Ножеман и Я» ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал, у нас много интересного из мира ножей.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5b2cf9eba68e5400a96505f5/5d0e6735b34feb00af5df153

Измерение твёрдости по методу Роквелла

При измерении
твёрдости по методу Роквеллав
образец (изделие) вдавливается алмазный
конус с углом при вершинеα= 120оили стальной шарик с диаметромD= 1,588 мм (1,59 мм).

  • а б
  • а – алмазный
    конус; б – стальной шарик (d= 1,59 мм)
  • Рисунок 7 –
    Наконечники для измерения твёрдости
    по методу Роквелла

Вдавливание
производится в два этапа – сначала
прилагается предварительная нагрузка
Ро= 980 Н (10 кГ), а затем основная
Р1. Таким образом общая нагрузка
будет равна их сумме Р = Ро+ Р1.
Предварительная нагрузка необходима
для того, чтобы исключить влияниеупругой
деформации
и различной степенишероховатостиповерхности образца.

Рисунок 8 – Схема
измерения твёрдости по Роквеллу с
использованием алмазного конуса

Твёрдость по
Роквеллу измеряется в условных
единицах
. За единицу твёрдости принята
величина, соответствующая осевому
перемещению наконечника на 0,002 мм.

В
таблице 1 приведены условия, которые
необходимо соблюдать при измерении
твёрдости этим методом.

Расстояние
между центрами соседних отпечатков или
расстояние от центра какого-либо
отпечатка до края образца должно быть
не менее 3,0 мм.

Таблица
1 – Условия измерения твёрдости по
методу Роквелла

Обозначения Формулы для выражения чисел твёрдости
  1. Р1
  2. МПа
  3. (кГ)
РМПа (кГ) Пределы измерения чисел твёрдости по Роквеллу HR Тип наконечника
Шкал Чисел твёрдости
А HRA 100 – е 490 (50) 588 (60) 70 – 85 Алмазный конус
В HRB 130 – е 882 (90) 980 (100) 25 – 100 Стальной шарик
С HRC 100 – е 1372 (140) 1470 (150) 20 – 67 Алмазный конус

е
= (
h
h)
/ 0,002
, гдеhо– глубина внедрения наконечника в
образец под действием предварительной
нагрузкиРо;h– глубина внедрения наконечника в
образец под действием общей нагрузкиР, измеренная после снятия основной
нагрузкиР1, с оставлением
предварительной нагрузкиРо.
Таким образом, записьHRC65 означает, что материал имеет твёрдость
65 единицпо Роквеллупо шкале С –
при использовании алмазного конуса под
общей нагрузкой 1470 Н.

Преимущества
измерения твёрдости по методу Роквеллапо сравнению с измерением твёрдости по
методу Бринелля состоят в следующем:

  • При использовании алмазного наконечника нет ограничений по твёрдости измеряемых образцов;
  • Можно измерять твёрдость поверхностных слоёв толщиной

0,3 – 0,5 мм или
тонких пластин;

  • На поверхности образца остаётся значительно меньший отпечаток (рисунок 10);
  • Процесс измерения по методу Роквелла требует меньше времени, так как результат измерения определяется по шкале прибора.
  • ____________10
    мм______________‌‌
  • Рисунок 9 – Отпечатки
    алмазного конуса при измерении твёрдости
    по методу Роквелла
  • Твёрдомеры Роквелла,
    как и твёрдомеры Бринелля поверяются
    с помощью образцовых мер твёрдости.

Источник: https://studfile.net/preview/6145326/page:4/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector