Твердомеры для металлов

Твердомер Бринелля – комплектация и возможности

Немецкая компания КВ Pruftechnik производит универсальные твердомеры с широким диапазоном нагрузок. Такие приборы применяются для автоматических испытаний твердости незакаленной стали, чугунных деталей, цветного металла и мягкого сплава. Этот прибор используется при промышленной диагностике, научно-исследовательской работе, в образовательных учреждениях, в тех комплексах, где возникает потребность в высокой надежности металлов и точности их испытаний.

Твердомеры – это стационарно установленные приборы, которые состоят из пресса и измерительного блока. Действие прибора основывается на статическом вдавливании наконечника в виде шара из твердого сплава, в испытываемый образец. Затем производится замер диаметра оставленного отпечатка. Отличие модификаций зависит от производимых нагрузок по шкале Бринелля. Она определена от 250 кг до 3 000 кг. Буквенные обозначения выпускаемых приборов – КВ. Модификации приборов: КВ 3 000, КВ 1 000, КВ 750, КВ 250.

Модификации твердомеров оснащаются камерами высокого разрешения и объективами с 10-ступенчатыми электроприводами, чтобы изменять степень увеличения изображений. В корпусе прибора устанавливается электронный блок, все это подсоединяется к выносному компьютеру. Универсальность приборов позволяет выполнить проводимые замеры твердости металлов автоматически. Увеличенные с помощью объектива изображения фиксируются встроенной камерой и отображаются на дисплее.

Дисплей обеспечивает сверхвысокую точность передачи полученной картинки. Изображения проведенных замеров при испытании проявляются на экране и сохраняются в нужном для дальнейшего анализа формате. Моторизованный столик и программное обеспечение обусловили полную автоматизацию процесса. Автоматизация статистической обработки результатов серий измерений выдает средние значения, максимальные и минимальные, среднеквадратичные отклонения. Также выдаются результаты в виде построенных графиков и гистограмм.

Приборы комплектуются встроенной цифровой камерой, цветным LCD-дисплеем, пленочной пылезащищенной клавиатурой, светодиодной подсветкой. Дополнительно прибор может комплектоваться пылезащитным кожухом. При использовании приборов в помещении с температурой окружающей среды более 30 °С заказывается система охлаждения прибора. Если происходит частая смена режима работ, модели приборов могут комплектоваться турелью объективов и индукторов. При обеспечении такими дополнительными комплектами автоматически выбирается и устанавливается необходимый индентор и перемещается для проведения измерений необходимый объектив.

Состав комплектации твердомера по Бринеллю, как правило, включает сам прибор с базовым устройством, стандартную меру твердости, индентор из твердого сплава диаметром от 2,5 до 10 мм, микроскоп с 20 кратным увеличением и 2 плоских стола (80 мм, 120 мм). Все приборы проходят сертификацию на территории России и должны соответствовать стандартам ASTM E-10, ISO6506.2. Производители предлагают дополнительно к твердомеру по Бринеллю шарики из твердых сплавов диаметром от 2,5 до 10 мм, плоские столы размером 60 мм, 70 мм, 150 мм и дополнительные меры твердости. Время испытательной нагрузки приборов (параметр регулируется) составляет от 6 до 99 сек. Электрическое питание требуется 220 В/110 В, 50–60 Гц, 2 А, габаритные размеры твердомера – 730х230х890 мм, а масса установки – 218 кг.

Описание

Принцип работы твердомеров для измерения твердости по методу Роквелла заключается в измерении остаточной глубины внедрения стандартного наконечника -алмазного конуса или стального шарика, в поверхность испытуемого изделия под действием суммы двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительной и основной, измеренной после выдержки под нагрузкой и снятия основной нагрузки.

Принцип работы твердомера для измерения твердости по методу Бринелля заключается во вдавливании индентора – стального шарика стандартного диаметра в образец под действием нагрузок предварительной и основной, приложенных перпендикулярно поверхности образца в течении определенного времени и измерении диаметра отпечатка при помощи микроскопа.

Конструктивно твердомеры состоят из рычажной системы нагружения, системы отсчета показаний и механизма подъема стола, смонтированных в едином корпусе.

Система нагружения твердомеров обеспечивает приложение и снятие заданной основной нагрузки в соответствии с ГОСТ 23677-79 через наконечник к испытуемому изделию.

Система отсчета твердомеров обеспечивает визуальный контроль за приложением предварительной нагрузки, а также отсчет результатов испытания.

Механизм подъема стола предназначен для установки испытуемого изделия, его подвода к наконечнику, приложения предварительной нагрузки, а также отвода испытуемого изделия в исходное положения после завершения процесса измерения.

Твердомеры ТРТС выпускаются в нескольких модификациях. Модификации твердомеров отличаются способом приложения нагрузки, а также способом представления информации. Кроме того, твердомеры могут иметь варианты исполнения для измерения твердости как наружных поверхностей, так и внутренних.

Обозначение твердомеров при их заказе:

-твердомер с ручным приложением нагрузки, с аналоговой отсчетной системой:

“Твердомер ТРТС-01. УХЛ4.2. ТУ 4271-014-99369822-12”;

-твердомер с электромеханическим приложением нагрузки, с аналоговой отсчетной системой:

“Твердомер ТРТС-02. УХЛ4.2. ТУ 4271-014-99369822-12”;

-твердомер с электромеханическим приложением нагрузки, с аналоговой отсчетной системой, с возможностью измерения внутренних поверхностей:

“Твердомер ТРТС-03. УХЛ4.2. ТУ 4271-014-99369822-12”;

-твердомер с электромеханическим приложением нагрузки, с цифровой отсчетной системой:

“Твердомер ТРТС-10. УХЛ4.2. ТУ 4271-014-99369822-12”;

-твердомер с электромеханическим приложением нагрузки, с цифровой отсчетной системой, с возможностью измерения внутренних поверхностей:

“Твердомер ТРТС-11. УХЛ4.2. ТУ 4271-014-99369822-12”.

Функционально твердомеры обеспечивают измерение твердости наружных и внутренних поверхностей деталей по методу Роквелла в соответствии с требованиями ГОСТ 24622-91 с представлением результатов измерений в единицах твердости. Представление результатов измерений на твердомерах моделей ТРТС-01, ТРТС-02 и ТРТС-03 осуществляется по шкале индикатора часового типа. На твердомерах моделей ТРТС-10 и ТРТС-11 на дисплее встроенного пульта управления. Кроме того, программное обеспечение твердомеров моделей ТРТС-10 и ТРТС-11 позволяет фиксировать и представлять на дисплее следующие параметры: -глубину внедрения индентора, в мм;

-твердость, HR или HB;

-группу твердости (больше, норма, меньше);

-отклонение от стандартной твердости в абсолютных единицах;

-среднее значение всех параметров в серии до 50 испытаний, а также расхождение результатов в серии в процентах и абсолютных единицах HR или НВ;

– по запросу оператора вывод на индикацию значения электронного клейма.

Рисунок 1

Твердомеры модели ТРТС-01.

Рисунок 2

Твердомеры модели ТРТС-02.

I

Рисунок 3

Твердомера модели ТРТС – 03

Рисунок 4

Твердомера модели ТРТС-10.

Рисунок 5

Твердомера модели ТРТС-11.

Перспективы универсального метода Бринелля

Описанный универсальный прибор самый удобный и надежный при определении твердости металлов и сплавов по методу Бринелля. Он прост при проведении измерений твердости и дает высокую точность. Также производит широкий диапазон испытаний и гарантирует высокую повторяемость результатов обработки. Промышленные предприятия, которые выпускают продукцию для автомобилестроения и космических исследований, всегда проводят испытания своих металлоизделий универсальными твердомерами по Бринеллю. К проверке прочности металла при производстве сплавов и изделий для создания ответственных конструкций выдвигают все большие требования. Поэтому для поддержания марки производимой продукции такие приборы находят все большее применение.

Универсальные приборы по Бринеллю устанавливаются в испытательных лабораториях проектных учреждений, которые занимаются разработками современных методов и процессов изготовления твердых сплавов. Предприятия оборонной промышленности постоянно проводят лабораторные испытания поступающего металлического сплава для производства техники. Развитие приоритета качества продукции промышленного и исследовательского плана будет требовать все большей точности для испытаний и проведения проверки прочности выпускаемой промышленностью продукции для машиностроения и новейших технологий.

Понятие твердости

Твердость – свойство материалов, характеризующее способность проникновения одного, более твердого, тела в другое. Также эта характеристика определяет устойчивость к пластической деформации или разрушению поверхностных слоев при оказании сильного давления.

Все методы определения твердости материалов можно разделить на несколько основных групп:

1. Статические. Подобные методы характеризуются тем, что нагрузка постепенно возрастает. Время выдержки может быть разным — все зависит от особенностей применяемого метода.
2. Динамические характеризуются тем, что нагрузка на образец подается с определенной кинетической энергией. При этом показатель твердости является менее точным, так как при динамической нагрузке возникает определенная отдача из-за упругости материала. Результаты подобных испытаний зачастую называют твердостью материалов при ударе.
3. Кинетические основаны на непрерывной регистрации показателей во время проведения испытаний, что позволяет получить не только конечный, но и промежуточный результат. Для этого применяется специальное оборудование.

Измерение твердости инструмента

Кроме этого, классификация методов определения твердости проводится по принципу приложенной нагрузки. Выделяют следующие способы испытания образца:

1. Вдавливание является на сегодняшний день наиболее распространенным способом определения рассматриваемого показателя.
2. При отскоке проводится замер того, как высоко боек отлетит от поверхности испытуемого образца. В данном случае просчет твердости проводится по показателю сопротивления упругой деформации. Методы подобного типа довольно часто применяются для контроля качества прокатных валиков и изделий с большими размерами.
3. Методы, основанные на царапании и резании, сегодня применяются крайне редко. Были они разработаны два столетия назад.

Как правило, в твердомерах есть деталь, которая оказывает воздействие на испытываемую заготовку. Примером можно назвать стальные шарики различного диаметра и алмазные наконечники с формой пирамиды. Некоторые из применяемых на сегодняшний день методов рассмотрим подробнее.

Комплектность

Твердомер Роквелла и Бринелля ТРБ 5010

или ТРБ 5010А……………………………………………………………………..- 1 шт. (модификация по заказу).

Наконечник с алмазной пирамидой Роквелла………………………………………………………………..- 1 шт.

Наконечник с шариком 01,588 мм………………………………………………………………………………..- 1 шт.

Наконечник с шариком 02,5 мм……………………………………………………………………………………- 1 шт.

Микроскоп МПБ-3……………………………………………………………………………………………………….- 1 шт.

Плоский рабочий столик………………………………………………………………………………………………- 1 шт.

V- образный рабочий столик…………………………………………………………………………………………- 1 шт.

Комплект мер 2-го разряда МТР-1…………………………………………………………………………..- 1 компл.

Комплект мер 2-го разряда МТБ-1…………………………………………………………………………..- 1 компл.

Руководство по эксплуатации 427113-004-89088878-11 РЭ

(427113-005-89088878-11 РЭ)……………………………………………….- 1 экз.(в зависимости от заказа).

Технические характеристики

Испытательные нагрузки для шкал Роквелла, Н:

предварительная…………………………………………………………………………………………………..98,1;

основные…………………………………………………………………………………………588,4; 980,7; 1471.

Диапазоны измерений твердости по шкалам Роквелла:

HRC…………………………………………………………………………………………………………..от 20 до 70;

HRA…………………………………………………………………………………………………………..от 20 до 88;

HRB………………………………………………………………………………………………………….от 20 до100.

Диапазоны измерений твердости

по шкале Бринелля HBW 2,5/62,5 (нагрузка 613 Н)…………………………………..от 32 до 200;

по шкале Бринелля HBW 2,5/187,5 (нагрузка 1839 Н)……………………………….от 95 до 600.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения твёрдости по шкалам Роквелла:

от 20 до 75 HRA……………………………………………………………………………………………± 2.0;

от 75 до 88 HRA…………………………………………………………………………………………….± 1.5;

от 20 до 80 HRB……………………………………………………………………………………………± 3.0;

от 80 до 100 HRB…………………………………………………………………………………………….± 2.0;

от 20 до 35 HRC…………………………………………………………………………………………… ± 2.0;

от 35 до 55 HRC……………………………………………………………………………………………± 1.5;

от 55 до 70 HRC……………………………………………………………………………………………± 1.0;

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений по шкалам Бринелля приведены в таблице 2.

Таблица 2

Пределы допускаемой погрешности измерений

измерительного микроскопа МПБ-3, мм………………………………………………………………………..±0,02.

Рабочее пространство по вертикали, мм………………………………………………………………………….240.

Глубина рабочего пространства, мм…………………………………………………………………………………145.

Рабочие условия эксплуатации:

температура воздуха, °С…………………………………………………………………………….от 10 до 35;

относительная влажность воздуха, %………………………………………………………….от 50 до 80.

Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более………………………………490х170х780.

Масса, кг, не более…………………………………………………………………………………………………………….85.

Описание

Твердомеры представляют собой стационарные средства измерений, состоящие из системы приложения нагрузки и измерительного блока.

Принцип действия твердомеров основан на статическом вдавливании алмазного или шарикового наконечников в образец с последующим измерением глубины внедрения наконечника.

При измерениях по методу Роквелла система приложения нагрузки обеспечивает приложение предварительной нагрузки и трёх основных нагрузок.

Твердомеры оснащены циферблатной измерительной шкалой, которая служит для контроля предварительной нагрузки и отображения результатов измерений твёрдости. Внешний вид твердомеров приведён на рисунке 1.

Испытательные нагрузки для шкал Роквелла, Н

предварительная ……………………………………………………………………………………………….98,1;

основные………………………………………………………………………………………588,4; 980,7; 1471.

Диапазоны измерений твердости по шкалам Роквелла:

HRA……………………………………………………………………………………………………….от 20 до 88;

HRB ………………………………………………………………………………………………………от 20 до100;

HRC………………………………………………………………………………………………………..от 20 до 70.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения твёрдости: по шкалам Роквелла:

от 20 до 75 HRA………………………………………………………………………………………….± 2.0;

от 75 до 88 HRA…………………………………………………………………………………………± 1,5;

от 20 до 80 HRB…………………………………………………………………………………………± 3,0;

от 80 до 100 HRB…………………………………………………………………………………………± 2,0;

от 20 до 35 HRC…………………………………………………………………………………………± 2,0;

от 35 до 55 HRC…………………………………………………………………………………………± 1,5;

от 55 до 70 HRC…………………………………………………………………………………………± 1,0.

Рабочее пространство по вертикали, мм………………………………………………………………………..240.

Глубина рабочего пространства, мм………………………………………………………………………………145.

Рабочие условия применения:

температура воздуха, °С………………………………………………………………………….от 10 до 35;

относительная влажность воздуха, %……………………………………………………………….60±25.

Габаритные размеры:

(длинахширинахвысота), мм, не более:…………………………………………………490х170х780.

Масса, кг, не более………………………………………………………………………………………………………….75.

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.

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.

Сущность методов определения твёрдости металлов

Испытания могут проводиться как на эталонных образцах (изготовленных из того же металла, и подвергнутых такому же режиму термической обработки), так и непосредственно на готовых деталях. В последнем случае необходимо принять меры к тому, чтобы испытуемое изделие не имело затем внешних повреждений.

Выбор метода испытания твёрдости зависит от:

Исходных механических показателей прочности, упругости и пластичности изделия.
Габаритных размеров детали (или места соединения смежных элементов конструкции, если устанавливается твёрдость в зоне, например, сварного шва).
Конечного результата: установить твёрдость самого изделия, либо твёрдость только его поверхности (выполняется для деталей, прошедших термическую обработку или иной вид поверхностного упрочнения).
Требований к условиям, времени и месту проведения испытания. Например, в полевых условиях более подходят не стационарные, а портативные твердомеры.
Стабильности результатов измерений и их воспроизводимости при повторных испытаниях.

Твёрдость может быть измерена тремя группами методов – механическими (статическими и динамическими), а также ультразвуковыми. Кроме того, различают твёрдость при комнатных и повышенных температурах (так называемую «горячую твёрдость»). Независимо от этого, физическая сущность всех методов одна – в образец внедряется деформирующий элемент, перемещение которого считывается по специальной шкале.

Твёрдость рассматривается как сопротивление металла необратимым пластическим деформациям, а потому отличается от других измерений наличием специальных унифицированных приборов – твердомеров для металлов.

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.

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.

Что такое твердость по Роквеллу?

В отличие от методов Бринелла и Виккерса метод Роквелла не измерял размер отпечатка, а глубину проникновения индентора. Поэтому в случае Rockwell твердость считывается по шкале твердости после ее выпуска.

Индукторы изготовлены из алмазного стержня или шара из акации. У бриллиантов стержня есть пиковый угол 1200 и радиус 0,2 мм вокруг, а диаметр шарика – 1/16 “и 1/8”. Тест HRB (ball) используется для мягких и средних твердых металлов, тогда как HRC (конус) используется для лиственных пород и обычно термически обработанных материалов.

Общая возможная глубина проникновения индентеров составляет 0,2 мм (HRC) или 0,26 мм (HRB) и делится на 100 частей методом HRC или 130 для метода HRB, поэтому твердость по методу Роквелла составляет: 1e = 0,002 м. В методе HRC индентор имеет форму алмазного ствола, который загружается с предварительной нагрузкой F0 = 98,07 N в течение 3 секунд, таким образом получая начальную точку, из которой измеряется глубина проникновения.

Суммарная нагрузка F следует, добавив основную нагрузку F1 = 1373N, в течение 4 ± 2 секунд, и количество твердости определяет глубину проникновения индентора hR после снятия основной нагрузки F1, когда засыпка происходит из-за эластичность материала. Для метода HRB принцип измерения один и тот же, за исключением того, что стальной шар запечатлен с предварительным напряжением F0 = 98,07N или основной нагрузкой F1 = 882,6N, так что общая нагрузка равна F = 980,7N.

Что такое твердость Бринелла?

Твердость по Бринеллю (HBW) представляет собой отношение между приложенной силой и поверхностью отпечатка. Индентор представляет собой шарик из твердого металла с диаметром D, который запечатлен силой F в поверхностные слои материала. Диаметр мяча стандартизирован и составляет: 10; 5; 2,5; 1мм.

При импринтинг материала для испытаний генерируется отпечаток формы кубического диаметра базового диаметра дБ и глубины hB. Измеритель твердости Бринелла использует импульсную силу от 9,807 н. До 29420 Н в зависимости от материала испытания и диаметра шарика рабочего колеса.

Нагрузка обычно применяется в течение 10-15 секунд в случае испытания стальных или стальных материалов, а для других более мягких материалов нагрузка должна наноситься не менее 30 секунд. Испытуемый должен быть очищен и обезжирен, а поверхность гладкая, чтобы измерение было максимально точным, чтобы определить диаметр чаши калота.

Во время измерения вибрации не должно быть, поскольку они могут чрезмерно влиять на значения измеренной твердости. Твердость Бринелла – безразмерный размер. По сравнению с другими методами испытаний на твердость, мяч Бринелла оставляет самую глубокую и самую большую печать и, следовательно, функционально и / или эстетически обезображает поверхность (если твердость измеряется на продукте, а не на образце).

Программное обеспечение

Программное обеспечение твердомеров моделей ТРТС-10 и ТРТС-11 встроено в пульт управления и жестко привязано к электрической схеме. Доступ в корпус твердомеров в месте расположения пульта управления, в который встроено программное обеспечение твердомера, защищен заводской невосстанавливаемой наклейкой или пломбой с оттиском клейма поверителя. Программное обеспечение не может быть модифицировано, загружено или прочитано через какой-либо интерфейс после поверки динамометра без нарушения пломбы. Целостность пломбы определяется визуально.

Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1

Таблица 1

Идентификация программы: номер версии программного обеспечения отображается на дисплее при включении твердомера или может быть вызвано через меню программного обеспечения.

Доступ к программному обеспечению закрыт административным паролем, который необходимо ввести с клавиатуры пульта управления при проведении работ по калибровке твердомеров.

Контрольная сумма – случайное число, которое автоматически обновляется после каждого сохранения изменений характеристики твердомеров при калибровке, является электронным клеймом.

После завершения работ по поверке значение контрольной суммы (электронного клейма) заносится поверителем в руководство по эксплуатации твердомеров и подтверждается оттиском поверительного клейма.

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «А» по МИ 3286-2010.

Соотношение значений твердости

При выборе метода измерения твердости поверхности следует учитывать, что между полученными данными нет никакой связи. Другими словами, выполнить точный перевод одной единицы измерения в другую нельзя. Применяемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании применяется разная нагрузка, различные формы наконечников.

Существующие таблицы следует применять с большой осторожностью, так как они дают только приблизительные результаты. В некоторых случаях рассматриваемый перевод может оказаться весьма точным, что связано с близкими физико-механическими свойствами испытуемых металлов

В заключение отметим, что значение твердости связано со многими другими механическими свойствами, к примеру, прочностью, упругостью и пластичностью. Поэтому для определения основных свойств металла довольно часто проводят измерение именно твердости. Однако прямой зависимости между всеми механическими свойствами металлов и сплавов нет, что следует учитывать при проведении измерений.

Измерение твердости по Шору

Метод определения твердости по Шору применяется для тестирования прокатных валиков на момент их изготовления. Кроме этого, проверка рассматриваемого показателя может проводиться при эксплуатации валиков на прокатных станках, так как из-за оказываемого воздействия структура металла может изменяться, ухудшая эксплуатационные качества. Регламентирован метод Шора ГОСТ 23273.

Шкала твердости по Шору

Рассматривая измерение твердости по Шору, следует отметить следующие моменты:

1. В отличие от предыдущих способов, рассматриваемый основан на свободном падении алмазного индикатора на тестируемую поверхность с определенной высоты. Для тестирования применяется специальное оборудование, которое позволяет фиксировать точно высоту отскока.
2. Масса применяемого бойка с алмазным наконечником составляет 36 грамм. Этот показатель важен, так как учитывается при проводимых расчетах.
3. Твердость определяется по высоте отскока, измерение проводится в условных единицах. Падение образца на поверхность происходит с образованием небольшого углубления, а упругость приводит к обратному отскоку. Этот метод хорош тем, что позволяет проводить тестирование образцов, которые прошли предварительную термическую обработку. При постепенном вдавливании возникающая нагрузка может стать причиной деформирования используемого наконечника или шарика. В этом случае вероятность их деформации весьма мала.
4. За 100 единиц твердости в этом случае принято считать высоту отскока 13,6 мм с возможностью небольшого отклонения в большую или меньшую сторону. Этот показатель можно получить при тестировании углеродистой стали, прошедшей процесс закалки. В качестве обозначения применяется аббревиатура HSD.

Сегодня этот способ измерения твердости применяется довольно редко из-за высокой погрешности и сложности замера высоты отскока байка от тестируемой поверхности.

Как ранее было отмечено, существует довольно большое количество методов измерения рассматриваемого показателя. Однако из-за сложности проведения тестов и большой погрешности многие уже не применяются.

В некоторых случаях проводится тестирование на микротвердость. Для измерения этого показателя прилагается статическая нагрузка к телу с формой пирамиды, и оно входит в испытуемые образец. Время выдержки может варьироваться в большом диапазоне. Показатель вычисляется примерно так же, как при методе Виккерса.