Methoden voor het meten van de hardheid van materialen met behulp van Vickers, Brinell, Rockwell. Vickers hardheidsmeting Vickers hardheidsmeting

Bij het testen op hardheid met behulp van de Vickers-methode wordt een diamanten tetraëdrische piramide met een tophoek =136 0 in het oppervlak van het materiaal gedrukt (Fig. 1.1). Na het verwijderen van de indrukbelasting wordt de diagonaal van de indruk dl gemeten. Het Vickers-hardheidsgetal HV wordt berekend als de verhouding van de belasting tot het oppervlak van de piramidale afdruk M:

Het Vickers-hardheidsgetal wordt aangegeven door het symbool HV dat de belasting P en de houdtijd onder belasting aangeeft, en de afmeting van het hardheidsgetal (kgf/mm 2) is niet gespecificeerd. De duur van het onder belasting houden van het indenter is 10-15 s voor staal en 30 s voor non-ferrometalen.

450 HV 10/15 betekent bijvoorbeeld dat een Vickers-hardheidsgetal van 450 wordt verkregen met P = 10 kgf (98,1 N) toegepast op de diamantpiramide gedurende 15 s.

Het voordeel van de Vickers-methode ten opzichte van de Brinell-methode is dat de Vickers-methode materialen met een hogere hardheid kan testen door het gebruik van een diamantpiramide.

2.3 Rockwell-hardheidstest

Bij deze methode is het indenter een diamanten kegel of een kogel van gehard staal. In tegenstelling tot metingen met de Brinell-methode wordt de hardheid bepaald door de diepte van de inkeping, en niet door de oppervlakte ervan. De diepte van de indrukking wordt gemeten tijdens het indrukkingsproces zelf, wat het testen aanzienlijk vereenvoudigt. De belasting wordt opeenvolgend in twee fasen uitgeoefend (GOST 9013-59): eerst voorlopig, meestal gelijk aan 10 kgf (om de invloed van elastische vervorming en verschillende graden van ruwheid te elimineren), en dan hoofd (Fig. 3).

Rijst. 3 Positie van de punt bij het bepalen van de Rockwell-hardheid: I-IV laadvolgorde.

Nadat voorbelasting is toegepast, wordt de indicator die de indrukkingsdiepte meet op nul gezet. Wanneer de indeuking is bereikt door het uitoefenen van de eindbelasting, wordt de hoofdbelasting verwijderd en wordt de resterende puntpenetratiediepte gemeten.

Rijst. 4 Schema van een apparaat voor het meten van de Rockwell-hardheid

De hardheid wordt gemeten op een Rockwell-apparaat (Fig. 4), in het onderste deel van het station is een tafel 5 geïnstalleerd. In het bovenste deel van het station bevindt zich een indicator 3, een olieregelaar 2 en een staaf 4, waarin er wordt een punt met een diamanten kegel geïnstalleerd (met een tophoek van 120 0 en een straal die 0,2 mm afrondt) of een stalen kogel met een diameter van 1,588 mm. Indicator 3 is een wijzerplaat waarop twee schalen staan (zwart en rood) en twee pijlen - een grote (hardheidsindicator) en een kleine - om de hoeveelheid voorspanning te regelen die wordt veroorzaakt door de rotatie van het vliegwiel 6. De tafel met het daarop geïnstalleerde meetmonster wordt door rotatie van het vliegwiel opgetild totdat de kleine naald tegenover de rode stip op de schaalverdeling staat. Dit betekent dat de tip onder een voorbelasting van 10 kgf in het monster wordt gedrukt.

Draai hierna aan de indicatorschaal (draaicirkel) totdat het cijfer 0 op de zwarte schaal samenvalt met de grote pijl. Vervolgens wordt de hoofdbelasting, bepaald door belasting 1, ingeschakeld en na het stoppen lezen de pijlen de Rockwell-hardheidswaarde, wat een getal is. De tafel met het monster wordt neergelaten door het handwiel tegen de klok in te draaien.

De Rockwell-hardheidsmeter meet het verschil tussen de diepte van de inkepingen verkregen door de inkeping van de punt onder invloed van de hoofdbelasting en de voorbelasting. Elke druk (schaaleenheid) van de indicator komt overeen met een indrukkingsdiepte van 2 µm. Het Rockwell-hardheidsgetal (HR) vertegenwoordigt echter niet de gespecificeerde indrukkingsdiepte t, maar eerder een waarde van 100 - t op de zwarte schaal gemeten met een kegel en een waarde van 130 - t op de rode schaal gemeten met een kegel. bal.

Rockwell-hardheidsgetallen hebben niet de dimensie en fysieke betekenis die Brinell-hardheidsgetallen hebben, maar u kunt de relatie daartussen vinden met behulp van speciale tabellen.

Rockwell-hardheid kan worden gemeten:

diamantkegel met een totale belasting van 150 kgf. De hardheid wordt gemeten op de C-schaal en aangeduid met HRC (bijvoorbeeld 65 HRC). Op deze manier wordt de hardheid van gehard en getemperd staal, materialen met gemiddelde hardheid en oppervlaktelagen met een dikte van meer dan 0,5 mm bepaald;

stalen kogel met een totale belasting van 100 kgf. De hardheid wordt HRB genoemd en wordt gemeten op de rode schaal B. Zo wordt de hardheid van zacht (gegloeid) staal en non-ferro legeringen bepaald.

Bij het meten van de hardheid met behulp van een Rockwell-instrument is het noodzakelijk dat het oppervlak van het monster vrij is van aanslag, scheuren, groeven, enz. Het is noodzakelijk om de loodrechtheid van de belasting die op het oppervlak van het monster wordt uitgeoefend en de stabiliteit van zijn oppervlak te controleren. positie op de instrumententafel. De indrukkingsafstand moet minimaal 1,5 mm zijn bij het indrukken van de kegel en minimaal 4 mm bij het indrukken van de kogel.

De hardheid moet minstens drie keer op één monster worden gemeten, waarbij de resultaten worden gemiddeld.

Het voordeel van de Rockwell-methode ten opzichte van de Brinell- en Vickers-methoden is dat de hardheidswaarde volgens de Rockwell-methode direct door de indicatornaald wordt geregistreerd, waardoor optische meting van het afdrukformaat overbodig is

Alle documenten in de catalogus zijn niet hun officiële publicatie en zijn uitsluitend bedoeld voor informatieve doeleinden. Elektronische kopieën van deze documenten kunnen zonder enige beperking worden verspreid. U kunt informatie van deze site op elke andere site plaatsen.

FEDERALEBUREAU
DOORTECHNISCHREGULATIEENMETROLOGIE

NATIONAAL

STANDAARD

Russisch

FEDERATIE

GOST RISO

6507-1

2007

Metalen en legeringen

VICKERS-HARDHEIDSMETING

Deel 1

Methodeafmetingen

ISO6507-1:2005
Metaalmaterialen - Vickers-hardheidstest - Deel 1: Testmethode
(IDT)

Moskou

Standaardinformeren

2008

Voorwoord

De doelen en principes van standaardisatie in de Russische Federatie zijn vastgelegd in federale wet nr. 184-FZ van 27 december 2002 “Over technische regelgeving”, en de regels voor het toepassen van nationale normen van de Russische Federatie zijn GOST R 1.0-2004 “Standaardisatie in de Russische Federatie. Basisvoorzieningen"

Standaard informatie

1 OPGEMAAKT door het All- Russian Research Institute of Physical, Technical and Radio Engineering Measurements van het Federaal Agentschap voor Technische Regelgeving en Metrologie op basis van zijn eigen authentieke vertaling van de norm gespecificeerd in paragraaf 4

2 GEÏNTRODUCEERD door de afdeling Metrologie van het Federaal Agentschap voor Technische Regelgeving en Metrologie

3 GOEDGEKEURD EN IN WERKING GEGAAN bij besluit van het Federaal Agentschap voor Technische Regelgeving en Metrologie van 29 november 2007 nr. 336-st

4 Deze norm is identiek aan de internationale norm ISO 6507-1:2005 “Metallic materials. Bepaling van de Vickers-hardheid. Deel 1. Testmethode "(ISO 6507-1:2005 "Metaalmaterialen - Vickers-hardheidstest - Deel 1: Testmethode").

De naam van deze standaard is gewijzigd ten opzichte van de naam van de gespecificeerde internationale standaard om deze in overeenstemming te brengen met GOST R 1.5-2004 (subsectie 3.5)

5 VOOR HET EERST GEÏNTRODUCEERD

Informatie over wijzigingen in deze standaard wordt gepubliceerd in de jaarlijks gepubliceerde informatie-index “National Standards”, en de tekst van wijzigingen en aanpassingen wordt gepubliceerd in de maandelijks gepubliceerde informatie-index “National Standards”. In geval van herziening (vervanging) of annulering van deze standaard, zal het overeenkomstige bericht worden gepubliceerd in de maandelijks gepubliceerde informatie-index “Nationale Standaarden”. Relevante informatie, meldingen en teksten worden ook geplaatst in het openbare informatiesysteem - op de officiële website van het Federaal Agentschap voor Technische Regelgeving en Metrologie op internet

2 Normatieve referenties

Deze norm maakt gebruik van normatieve verwijzingen naar de volgende internationale normen:

ISO 6507-2:2005 Metalen materialen. Bepaling van de Vickers-hardheid. Deel 2. Verificatie en kalibratie van testmachines

ISO 6507-3:2005 Metalen materialen. Bepaling van de Vickers-hardheid. Deel 3. Kalibratie van controlemonsters

ISO 6507-4:2005 Metalen materialen. Bepaling van de Vickers-hardheid. Deel 4. Tabellen voor het bepalen van de hardheid

3 Meetmethode

3.1 Bij het meten van de Vickers-hardheid en microhardheid wordt een diamantpunt in de vorm van een regelmatige tetraëdrische piramide met een hoek a tussen tegenoverliggende vlakken aan de top onder invloed van een belasting (statische kracht) in het oppervlak van het testmonster gedrukt F. Het belastingsdiagram wordt weergegeven in figuur 1. De belasting wordt loodrecht op het oppervlak van het testmonster uitgeoefend. Meet na het verwijderen van de belasting de lengtes van de diagonalen van de afdrukD 1 en D 2 .

Figuur 1 - Laadtoepassingsdiagram

De Vickers-hardheid is evenredig met het quotiënt van de belasting gedeeld door het oppervlak van het zijoppervlak van de afdruk. Het laterale oppervlak wordt berekend op basis van de lengtes van de diagonalen, ervan uitgaande dat de afdruk de vorm heeft van een regelmatige piramide, met een vierkant aan de basis en met een tophoek die samenvalt met de tophoek aan de punt.

4 Definities en notaties

4.1 Figuur 1 en Tabel 2 tonen de basisdefinities en symbolen die worden gebruikt bij het meten van de hardheid met behulp van de Vickers-schaal.

tafel 2

Aanduiding	Definitie
α	Hoek tussen tegenoverliggende vlakken aan de bovenkant van een piramidevormige punt (136°)
F	De bij de meting gebruikte belasting (statische kracht) is N
D	Rekenkundig gemiddelde van twee diagonale lengtesD 1 en D 2 (Figuur 1), mm
H.V.
Opmerking -

Vickers-hardheidsgetal H.V. bepaald door de formule

Waar k= 0,1891 - constant;

F- tijdens de meting gebruikte belasting, N;

D- rekenkundig gemiddelde van de lengtes van de diagonalenD 1 en D 2 mm.

4.2 Benamingen van Vickers-hardheidsgetallen - H.V.

Voorbeeld

Opmerking - Aanvankelijk werd de belasting uitgedrukt in kilogram kracht (kgf). Momenteel is het gebruikelijk om de testbelasting in Newton uit te drukken, maar de voorheen geaccepteerde aanduidingen van de Vickers-hardheidsschalen veranderen niet. In documenten moet u bijvoorbeeld in plaats van 30 kgf 294,2 N gebruiken.

5 hardheidstesters

5.1 Hardheidstesters moeten de voorgeschreven belastingen of belastingen leveren binnen het vereiste bereik in ISO 6507-2.

5.2 Een piramidevormige punt in de vorm van een regelmatige tetraëdrische piramide moet voldoen aan de eisen van ISO 6507-2.

5.3 Meetapparaat - in overeenstemming met ISO 6507-2.

Opmerking - Een procedure die kan worden gebruikt om de hardheidsmeter periodiek te controleren, wordt beschreven in D.

6 Eisen aan meetobjecten

6.1 Metingen moeten worden uitgevoerd op een vlak, glad oppervlak dat vrij is van vreemde stoffen en insluitsels. De ondergrond moet na de eindbewerking een nauwkeurige meting van de lengte van de diagonalen van de afdrukken mogelijk maken.

6.2 Bij het voorbereiden van het monsteroppervlak is het noodzakelijk om, indien mogelijk, veranderingen in de hardheid als gevolg van verwarming of koeling uit te sluiten.

De microhardheidsinkepingen van Vickers zijn ondiep, dus de voorbereiding van het oppervlak moet met uiterste zorg worden uitgevoerd. Het wordt aanbevolen om te polijsten of elektrolytisch polijsten, afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal.

6.3 De dikte van het proefmonster of de coating dient 1,5 maal de gemiddelde lengte van de printdiagonalen () te zijn. Zichtbare vervorming van het achteroppervlak van de geteste monsters is niet toegestaan.

6.4 Voor monsters met een gebogen oppervlak geeft bijlage B tabellen met correctiefactoren.

6.5 Er mag geen zichtbare schade zijn aan het ondersteunende oppervlak van het monster. Het monster mag tijdens de hardheidsmeting niet buigen of terugveren. Het monster moet stevig op de standaard liggen om te voorkomen dat het beweegt tijdens het meten van de hardheid.

7 Hardheidsmeting

7.1 Hardheidsmetingen kunnen worden uitgevoerd bij omgevingstemperaturen van 10ºC tot 35ºC. Metingen worden uitgevoerd bij een temperatuur (23± 5)ºС

tafel 3

Aanduiding van de hardheidsschaal	F, H	Aanduiding van de hardheidsschaal	Belastingswaarde F, N	Aanduiding van de hardheidsschaal	Belastingswaarde F, H
HV 5	49,03	HV 0,2	1,961	HV 0,01	0,09807
HV 10	98,07	HV 0,3	2,942	HV 0,015	0,1471
HV 20	196,1	HV 0,5	4,903	HV 0,02	0,1961
HV 30	294,2	HV 1	9,807	HV 0,025	0,2452
HV 50	490,3	HV 2	19,61	HV 0,05	0,4903
HV 100	980,7	HV 3	29,42	HV 0,1	0,9807
Opmerking - Indien nodig kunnen andere belastingen worden gebruikt, b.v. H.V. 2,5 (24,52 N) en belastingen groter dan 980,7 N.

7.3 Het proefmonster moet op een stevige ondergrond worden geplaatst. Het oppervlak van de steun moet glad en vetvrij zijn. Het proefmonster moet bewegingloos op de ondergrond liggen; de beweging ervan tijdens de meting is onaanvaardbaar.

7.4 Breng tijdens de test de punt in contact met het oppervlak van het proefstuk en verhoog de belasting in een richting loodrecht op het oppervlak, zonder schokken of trillingen, totdat de uitgeoefende belasting een bepaalde waarde bereikt.

De tijd vanaf het begin van het aanbrengen van de belasting tot het bereiken van de nominale belastingswaarde mag niet minder dan 2 en niet meer dan 8 s bedragen.

Voor Vickers-metingen met lage belasting en microhardheid mag deze tijd niet groter zijn dan 10 C.

Voor Vickers-metingen met lage belasting en microhardheid mag de penetratiesnelheid van de punt in het monster niet hoger zijn dan 0,2 mm/s.

Opmerking - Om de microhardheid te meten, moet de punt met een snelheid van 15 tot 70 µm/s in contact komen met het monster.

De houdtijd onder belasting moet tussen 10 en 15 s liggen. Sommige materialen hebben onder belasting een langere verblijftijd nodig; de tolerantie voor de verblijftijd moet in dergelijke gevallen ± 2 s bedragen.

7.5 Tijdens de meetcyclus, die bestaat uit het aanbrengen van een last, het belasten en het verwijderen van de last, moet de hardheidsmeter worden beschermd tegen trillingsinvloeden.

7.6 De afstand tussen het midden van de indrukking en de rand van het monster moet minimaal 2,5 maal de gemiddelde lengte van de indrukkingsdiagonalen bedragen voor staal, koper en koperlegeringen en minimaal drie gemiddelde lengtes van de indrukkingsdiagonalen voor lichte metalen, lood , tin en hun legeringen.

De afstand tussen de middelpunten van twee aangrenzende afdrukken moet minimaal drie gemiddelde lengtes van de afdrukdiagonalen bedragen voor staal, koper en koperlegeringen en minimaal zes gemiddelde lengtes van de afdrukdiagonalen voor lichte metalen, lood, tin en hun legeringen. Als twee aangrenzende afdrukken qua formaat verschillen, moet de afstand worden bepaald door de gemiddelde diagonale lengte van de grotere afdruk.

7.7 Meet de lengtes van twee diagonalen. Het rekenkundig gemiddelde van de twee metingen moet worden gebruikt om de Vickers-hardheid te berekenen. Voor vlakke oppervlakken mag het verschil tussen de lengtes van de diagonalen niet groter zijn dan 5% van de lengte van de kortere. Indien het verschil groter is, dient dit vastgelegd te worden in het meetprotocol.

Opmerking - De vergroting van de microscoop moet zodanig zijn dat de diagonale lengte van de afdruk minimaal 25% en maximaal 75% van de breedte van het werkveld bedraagt.

7.8 Bij het meten van de hardheid op gebogen oppervlakken moeten tabellen worden gebruikt. Er zijn tabellen beschikbaar voor het bepalen van de Vickers-hardheidsgetallen, afhankelijk van de testbelasting en de gemiddelde lengte van de inkepingsdiagonalen.

8 Schatting van de onzekerheid van meetresultaten

Een volledige beoordeling van de onzekerheid van hardheidsmetingen moet worden uitgevoerd in overeenstemming met de vereisten van de handleiding.

Er zijn twee benaderingen om de onzekerheid van meetresultaten te beoordelen:

Eén benadering is gebaseerd op het beoordelen van de onzekerheid van alle mogelijke bronnen die ontstaan tijdens de kalibratie van het belastingaanbrengsysteem, het meetsysteem van de hardheidstester en de parameters van de diamantpiramide. De beoordelingsprocedure is vastgelegd in;

Een andere benadering is gebaseerd op onzekerheidsbeoordeling met behulp van een referentiehardheidsmaat. Richtlijnen voor de definitie zijn te vinden in D.

Opmerking - Het is niet altijd mogelijk om de bijdrage van verschillende bronnen aan de meetonzekerheid in te schatten. In dit geval kan de onzekerheidsbeoordeling van Type A worden uitgevoerd met behulp van statistische analyse van verschillende inkepingen tegen een referentiehardheidsmaatstaf. Wanneer de op basis van type A en type B geschatte onzekerheden bij elkaar worden opgeteld, worden de bijdragen uit verschillende bronnen niet tweemaal in aanmerking genomen (zie Toelichting 4).

Methoden voor het beoordelen van onzekerheid worden gegeven in D.

9 Meetrapport

Het meetrapport moet de volgende gegevens bevatten:

B ) alle attributen die nodig zijn om de referentiehardheidsmaat te identificeren;

C ) resultaten;

D ) alle handelingen die niet in deze standaard zijn voorzien;

e ) details van metingen of omstandigheden die het resultaat kunnen beïnvloeden;

F ) de temperatuur waarbij metingen worden gedaan als deze buiten het in 7.1 gespecificeerde bereik ligt.

Notitie 1 - Vergelijking van hardheidsgetallen H.V. alleen mogelijk bij metingen met dezelfde belasting.

Opmerking 2 - Er is geen methode voor het nauwkeurig omzetten van hardheidsgetallen van de ene Vickers-schaal naar de andere. Daarom moet een dergelijke vertaling worden vermeden, tenzij er een betrouwbare basis voor vertaling bestaat die door vergelijkende metingen wordt verkregen.

Notitie 3 - Opgemerkt moet worden dat voor anisotrope materialen verkregen door koudwalsen een aanzienlijk verschil tussen de lengtes van de twee diagonalen van de afdruk mogelijk is. In dit geval moet, indien mogelijk, het inbrengen van de punt zo worden uitgevoerd dat de diagonalen ongeveer 45° zijn C verhuur richting. Productspecificaties moeten beperkingen bevatten op het verschil tussen de lengtes van de diagonalen.

Bijlage A
(vereist)
Minimale dikte van meetobjecten afhankelijk van hun hardheid en belastingsgrootte

AsX- dikte van het proefmonster, mm; as Y- hardheidH.V.

Figuur A.1 - Minimale dikte van proefstukken afhankelijk van proefbelasting en hardheid (voor schalen vanaf H.V.0,2 totH.V.100)

1 - hardheidsgetal H.V.; 2 - minimale monsterdikte T , mm; 3 - diagonale lengte afdrukken D , mm; 4 - aanduiding van de hardheidsschaal H.V.; F , N

Figuur A.2 - Nomogram voor het bepalen van de kenmerken van de Vickers-hardheidsmeting op basis van de minimale dikte van monsters (voor schalen van H.V.0,01 totH.V.100)

Bijlage B
(vereist)
Tabel met correctiefactoren voor metingen op gebogen oppervlakken

B.1 Bolvormige oppervlakken

Tabellen B.1 en B.2 geven correctiefactoren wanneer hardheidsmetingen worden uitgevoerd op bolvormige oppervlakken.

D bolvormig monster waarop metingen worden uitgevoerd.

Voorbeeld:

Diameter van bolvormig monster D -10 mm.

F = 98,07 N.

D = 0,150 mm.

Vickers-hardheid -

De correctiefactor wordt verkregen uit Tabel B.1 door interpolatie = 0,983.

Hardheid van het bolvormige monster -824 ´ 0,983 = 810 H.V. 10.

Tabel B.1 - Convexe bolvormige oppervlakken

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,004	0,995	0,086	0,920
0,009	0,990	0,093	0,915
0,013	0,985	0,100	0,910
0,018	0,980	0,107	0,905
0,023	0,975	0,114	0,900
0,028	0,970	0,122	0,895
0,033	0,965	0,130	0,890
0,038	0,960	0,139	0,885
0,043	0,955	0,147	0,880
0,049	0,950	0,156	0,875
0,055	0,945	0,165	0,870
0,061	0,940	0,175	0,865
0,067	0,935	0,185	0,860
0,073	0,930	0,195	0,855
0,079	0,925	0,206	0,850

Tabel B.2 - Holle bolvormige oppervlakken

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,004	1,005	0,038	1,050
0,008	1,010	0,041	1,055
0,012	1,015	0,045	1,060
0,016	1,020	0,048	1,065
0,020	1,025	0,051	1,070
0,024	1,030	0,054	1,075
0,028	1,035	0,057	1,080
0,031	1,040	0,060	1,085
0,035	1,045	0,063	1,090

Einde van tabel B.2

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,066	1,095	0,082	1,125
0,069	1,100	0,084	1,130
0,071	1,105	0,087	1,135
0,074	1,110	0,089	1,140
0,077	1,115	0,091	1,145
0,079	1,120	0,094	1,150

B.2 Cilindrische oppervlakken

Tabellen B.3 t/m B.6 geven correctiefactoren wanneer hardheidsmetingen worden uitgevoerd op cilindrische oppervlakken.

Voor de verhouding tussen de gemiddelde lengte van de printdiagonalen en de diameter worden correctiefactoren gegeven D cilindervormig monster waarop metingen worden uitgevoerd.

Voorbeeld:

Cilindrisch monster, een van de inkepingsdiagonalen is evenwijdig aan de cilinderas D = 5 mm.

Gemiddelde lengte van printdiagonalen D = 0,415mm.

F = 294,2 N.

Vickers-hardheid =

De correctiefactor wordt verkregen uit tabel B.6 = 1,075.

Hardheid van een cilindrisch monster = 323 × 1,075= 347 H.V. 30.

Tabel B.3 - Convexe cilindrische oppervlakken. Diagonalen worden 45° gedraaid ten opzichte van de cilinderas

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,009	0,995	0,119	0,935
0,017	0,990	0,129	0,930
0,026	0,985	0,139	0,925
0,035	0,980	0,149	0,920
0,044	0,975	0,159	0,915
0,053	0,970	0,169	0,910
0,062	0,965	0,179	0,905
0,071	0,960	0,189	0,900
0,081	0,955	0,200	0,895
0,090	0,950
0,100	0,945
0,109	0,940

Tabel B.4 - Concave cilindrische oppervlakken. Diagonalen worden 45° gedraaid ten opzichte van de cilinderas

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,009	1,005	0,082	1,050
0,017	1,010	0,089	1,055
0,025	1,015	0,097	1,060
0,034	1,020	0,104	1,065
0,042	1,025	0,112	1,070
0,050	1,030	0,119	1,075
0,058	1,035	0,127	1,080
0,066	1,040	0,134	1,085
0,074	1,045	0,141	1,090

Einde van tabel B.4

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,148	1,095	0,189	1,125
0,155	1,100	0,196	1,130
0,162	1,105	0,203	1,135
0,169	1,110	0,209	1,140
0,176	1,115	0,216	1,145
0,183	1,120	0,222	1,150

Tabel B.5 - Convexe cilindrische oppervlakken. Eén van de diagonalen is evenwijdig aan de cilinderas

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,009	0,995	0,085	0,965
0,019	0,990	0,104	0,960
0,029	0,985	0,126	0,955
0,041	0,980	0,153	0,950
0,054	0,975	0,189	0,945
0,068	0,970	0,243	0,940

Tabel B.6 - Concave cilindrische oppervlakken. Eén van de diagonalen is evenwijdig aan de cilinderas

D/ D	Correctiefactor	D/ D	Correctiefactor
0,008	1,005	0,087	1,080
0,016	1,010	0,090	1,085
0,023	1,015	0,093	1,090
0,030	1,020	0,097	1,095
0,036	1,025	0,100	1,100
0,042	1,030	0,103	1,105
0,048	1,035	0,105	1,110
0,053	1,040	0,108	1,115
0,058	1,045	0,111	1,120
0,063	1,050	0,113	1,125
0,067	1,055	0,116	1,130
0,071	1,060	0,118	1,135
0,076	1,065	0,120	1,140
0,079	1,070	0,123	1,145
0,083	1,075	0,125	1,150

Bijlage C
(informatief)
Procedure voor periodieke controle van een in bedrijf zijnde hardheidsmeter

De hardheidsmeter moet elke dag dat hij wordt gebruikt worden gecontroleerd. Elk hardheidsniveau en elk bereik of schaal waarop de hardheid wordt gemeten, moeten worden gecontroleerd.

Vóór het testen moet de hardheidsmeter worden geverifieerd aan de hand van hardheidsnormen (voor elk bereik/schaal en hardheidsniveau). Om dit te doen, moeten referentieafdrukken worden aangebracht op een referentiehardheidsmeter, gekalibreerd (geverifieerd) in overeenstemming met ISO 6507-3. Het meetresultaat moet overeenkomen met de waarde die tijdens de kalibratie (verificatie) aan de norm is toegekend met de maximaal toelaatbare fout in ISO 6507-2, tabel 3. Als de hardheidsmeter niet aan deze eisen voldoet, moet er actie worden ondernomen om de discrepantie op te heffen.

Bij het uitvoeren van tests moet ten minste één afdruk worden gemaakt op een hardheidsreferentieblok dat is gekalibreerd in overeenstemming met ISO 6507-3. De hardheidsmeter wordt als gereed voor metingen beschouwd als het verschil tussen de gemiddelde waarde (mediaan) en het hardheidsgetal dat tijdens de kalibratie (verificatie) aan de meting is toegewezen, voldoet aan de maximaal toelaatbare fout volgens ISO 6507-2, tabel 5. Als dit niet het geval is voldoen, dan is het noodzakelijk om de hardheidsmeter te kalibreren met behulp van de hardheidsmetingen

Deze resultaten moeten over een langere periode worden geregistreerd om de meetmogelijkheden van de hardheidsmeter te bepalen en om het verloop van de instellingen van de hardheidsmeter te controleren.

Bijlage D
(informatief)
Meetonzekerheid van de Vickers-hardheid

D.1 Algemene eisen

De indirecte methode voor onzekerheidsberekening die in deze bijlage wordt besproken, heeft betrekking op de onzekerheid van het hardheidsmeetresultaat dat verband houdt met de meetmogelijkheden van hardheidsmeters bij het kalibreren van hardheidsreferentieblokken ( CRM ). De met deze methode berekende onzekerheid weerspiegelt het gecombineerde effect van alle bronnen van onzekerheid.

De indirecte methode vervangt niet de directe methode voor het schatten van de bijdrage van individuele bronnen van onzekerheid aan de totale onzekerheid van de hardheidsmeting voor een hardheidsmeter. De indirecte methode wordt aanbevolen voor het monitoren van hardheidsmeters tijdens de periode tussen kalibraties.

D.2 Algoritme voor het berekenen van onzekerheid

Algoritme ontworpen om onzekerheid te berekenenu l indirecte methode, weergegeven in de tabel D .1. Uitgebreide onzekerheidUverkregen door vermenigvuldigingu ik op uitzettingscoëfficiëntk= 2. Tabel D .1 bevat alle informatie die nodig is voor de berekening.

D.3 Afwijking van de hardheidsmeter gebaseerd op metingen met behulp van een referentiehardheidstest

AfwijkingB De hardheidsmeter (vaak de fout genoemd) wordt verkregen door aftrekken:

- de gemiddelde waarde van de meetresultaten van vijf inkepingen tijdens het testen van een hardheidsmeter met behulp van een standaard hardheidsmeter;

- de waarde die tijdens de kalibratie aan de standaard hardheidsmeting is toegekend.

Op basis van de afwijking wordt een correctie bepaald die op het meetresultaat wordt aangebracht en waarmee rekening wordt gehouden bij het berekenen van de onzekerheid.

D .4 Algoritmen voor het berekenen van onzekerheid

D .4.1 Procedure zonder gebruik van meetstatistieken voor een referentiehardheidsmeting (methode 1)

Methode 1 (M1) is een vereenvoudigde methode die niet wordt gebruikt bij het berekenen van de onzekerheid.

In M1 wordt de fout bepaald op basis van de toelaatbare fout van de hardheidsmeter ten opzichte van de theoretische schaal, die wordt gebruikt om de bron van onzekerheid te bepalenu E . In dit geval is er geen voorziening voor het bepalen van de correctie die tijdens de metingen moet worden uitgevoerd.

(D.1)

In dit geval is het meetresultaat als volgt

(D.2)

D .4.2 Algoritme gebaseerd op meetstatistieken met behulp van een standaard hardheidsmeting (methode 2)

In tegenstelling tot methode 1 (M1) leidt het gebruik van methode 2 (M2) tot lagere onzekerheidswaarden. Fout (afwijking)B (tafelD.1, stadium 10) is vermoedelijk systematisch. Het wordt aanbevolen om aanpassingen aan het meetresultaat aan te brengen om systematische fouten te corrigeren. In M2 wordt ervan uitgegaan dat de correcties zijn bepaald, en bij het berekenen van de onzekerheid wordt, als de correcties in het meetresultaat zijn opgenomen, de systematische fout geacht gelijk te zijn aan 0 ofU zog stijgt metB . BerekeningsalgoritmeU corr uitgelegd in de tabelD.1, en zie ook , .

(D.3)

In dit geval wordt het meetresultaat in de volgende vorm bepaald

(D.4)

(D.5)

Afhankelijk of de afwijking (error) wordt meegenomen als correctie op de schaal van de hardheidsmeter wordt een of andere uitdrukking gebruikt om het meetresultaat weer te geven.

Ministerie van Onderwijs van de Russische Federatie

Radiotechnische Staatsuniversiteit van Taganrog

Afdeling Mechanica

Essay

Voltooid:

Student gr. R-99

Gecontroleerd:

Universitair hoofddocent van de afdeling Mechanica

Taganrog 2001

Methoden voor het bepalen van de hardheid van metalen

OVER Een van de meest voorkomende kenmerken die de kwaliteit van metalen en legeringen bepalen en de mogelijkheid van hun gebruik in verschillende structuren en onder verschillende bedrijfsomstandigheden is hardheid. Hardheidstesten worden vaker uitgevoerd dan de bepaling van andere mechanische eigenschappen van metalen: sterkte, rek, enz.

Hardheid van het materiaal heet het vermogen om mechanische penetratie van een ander vast lichaam in de oppervlaktelaag ervan te weerstaan. Om de hardheid te bepalen, wordt een lichaam (indenter) gemaakt in de vorm van een stalen kogel, diamanten kegel, piramide of naald met een bepaalde kracht in het oppervlak van het materiaal gedrukt. De hardheid van het materiaal wordt beoordeeld aan de hand van de grootte van de afdruk die op het oppervlak wordt verkregen. Afhankelijk van de methode voor het meten van de hardheid van het materiaal, wordt het kwantitatief gekarakteriseerd hardheid nummer Brinell (HB), Rockwell (HRC) of Vickers (HV) .

De aangegeven mechanische eigenschappen zijn met elkaar verbonden, daarom kunnen hun specifieke waarden worden gevonden door berekening op basis van hardheidsgegevens met behulp van formules verkregen voor een specifiek materiaal met een bepaalde warmtebehandeling. Zo is de buiguithoudingsvermogenslimiet van staal met een hardheid van 180-350 HB bijvoorbeeld ongeveer 1,8 HB, met een hardheid van 45-55 HRC - 18 HRC+150, de relatie tussen de uithoudingsvermogenslimiet en de treksterkte van staal wordt beschreven door de relaties:

Specifieke monsters van structurele materialen, evenals producten die daarvan zijn gemaakt, hebben individuele sterkte- en elastische eigenschappen. De spreiding van hun waarden voor verschillende monsters gemaakt van hetzelfde materiaal is te wijten aan de statistische aard van de sterkte van vaste stoffen en het verschil in de structuren van uiterlijk identieke monsters. Vanwege de onzekerheid van de werkelijke mechanische eigenschappen van het materiaal, de onzekerheid van sommige externe belastingen die op een technisch object inwerken, en rekenfouten, moeten, om de veilige werking van de ontworpen constructies te garanderen, voorzorgsmaatregelen worden genomen die overeenkomen met de ontwerpfase van betrouwbaarheid garanderen. Deze maatregel wordt gebruikt degradatie in n maal ten opzichte van de gevaarlijke spanning van het materiaal (treksterkte, vloeigrens, uithoudingsvermogenslimiet of evenredigheidslimiet) de waarde van de maximaal toelaatbare spanningen gebruikt in de sterktetoestand. Grootte N ontvangen naam van de standaardveiligheidsfactor , dat uit de tabel wordt geselecteerd of als product wordt berekend

n = n1 * n2 * n3,

Waar n1- houdt rekening met de gemiddelde nauwkeurigheid van de spanningsbepaling, n2- houdt rekening met de onzekerheid van de mechanische eigenschappen van het materiaal, n3-Houdt rekening met het gemiddelde

mate van verantwoordelijkheid van het ontworpen onderdeel.

Er zijn verschillende manieren om de hardheid te meten, die verschillen in de aard van de impact van de punt. De hardheid kan worden gemeten door het indeuken van het indringlichaam (persmethode), impact of door het terugveren van de puntbal. De hardheid, bepaald door krassen, kenmerkt de weerstand tegen breuk, door rebound-elastische eigenschappen, door inkepingen - weerstand tegen plastische vervorming. Afhankelijk van de snelheid waarmee de belasting op het indenlichaam wordt uitgeoefend, wordt er onderscheid gemaakt tussen de hardheid tussen statisch (de belasting wordt soepel uitgeoefend) en dynamisch (de belasting wordt met een impact uitgeoefend).

Het wijdverbreide gebruik van hardheidstests wordt verklaard door een aantal voordelen ten opzichte van andere soorten tests:

Ø eenvoud van metingen waarvoor geen speciaal monster nodig is en die rechtstreeks op de te testen onderdelen kunnen worden uitgevoerd;

Ø hoge performantie;

Ø hardheidsmeting brengt meestal geen vernietiging van het onderdeel met zich mee en kan na meting worden gebruikt voor het beoogde doel;

Ø het vermogen om andere kenmerken van het metaal grofweg in te schatten op basis van de hardheid, voornamelijk de treksterkte.

Dus bijvoorbeeld het kennen van de Brinell-hardheid ( HB ), kan de treksterkte (treksterkte) worden bepaald.

waar k – coëfficiënt afhankelijk van het materiaal;

k = 0,34 – staal HB 120 ... 175;

k = 0,35 – staal HB 175 ... 450;

k = 0,55 – gegloeid koper, messing en brons;

k = 0,33 ... 0,36 – aluminium en zijn legeringen.

De meest gebruikte methode is het meten van de hardheid door een indruklichaam in de vorm van een bal, kegel en piramide in het testmetaal te drukken (respectievelijk de Brinell-, Rockwell- en Vickers-methode). Als gevolg van indeuking door een voldoende grote belasting worden de oppervlaktelagen van het metaal die zich onder en nabij de punt bevinden, plastisch vervormd. Na het verwijderen van de lading blijft er een afdruk achter. De mate van penetratie van de punt in het metalen oppervlak zal minder zijn, hoe harder het geteste materiaal.

Dus onder hardheid de weerstand van een materiaal begrijpen tegen lokale plastische vervorming die optreedt wanneer er een harder lichaam, een indenter, in wordt geïntroduceerd.

Brinell-hardheidstest

font-size:13.0pt"> De hardheid volgens de Brinell-methode (GOST 9012-59) wordt gemeten door een stalen kogel met een bepaalde diameter in het testmonster te drukken

D onder een bepaalde belasting P gedurende een bepaalde tijd (Fig. 1). Door de bal op het oppervlak van het monster te drukken, wordt een afdruk (gat) verkregen. Brinell-hardheidsnummer, aangegeven HB , vertegenwoordigt de belastingsverhouding P naar het oppervlak van een bolvormige afdruk F en wordt gemeten in kgf/mm2 of MPa:

(2)

Het gebied van het bolvormige segment zal zijn:

mm2 (3)

waar D – kogeldiameter, (mm);

H – inkepingsdiepte, (mm).

Omdat het moeilijk is om de diepte van de afdruk te meten, is het gemakkelijker om de diameter van de afdruk te meten d, druk h uit door de kogeldiameter D en opdruk d:

, (mm) (4)

Dan , (mm2) (5)

Het Brinell-hardheidsgetal wordt bepaald door de formule:

, (kgf/mm2) (6)

Om de Brinell-hardheid om te rekenen naar SI-eenheden is het noodzakelijk om het hardheidsgetal in kgf/mm2 te vermenigvuldigen met 9,81, d.w.z. HB =9,81* HB (MPa).

Om vergelijkbare resultaten te verkrijgen bij het bepalen van de hardheid HB ballen met verschillende diameters, het is noodzakelijk om aan de gelijkenisvoorwaarde te voldoen.

Gelijkenis van vingerafdrukken onder verschillende D en P zal worden verzekerd als de hoek J blijft constant (Fig. 1.1). Als we formule (6) vervangen, verkrijgen we de volgende uitdrukking:

font-size:13.0pt"> Uit deze formule blijkt dat de HB-waarde blijft constant als https://pandia.ru/text/79/338/images/image017_18.gif" width="65" height="19 src=">.

In de praktijk maken ze bij het bepalen van de hardheid geen berekeningen met formule (6), maar gebruiken ze tabellen die zijn samengesteld voor de vastgestelde diameters van de kogels, afdrukken en belastingen. Er worden kogels gebruikt met een diameter van 10,5 en 2,5 mm. De kogeldiameter en belasting worden gekozen in overeenstemming met de dikte en hardheid van het monster (tabel 1). Om dezelfde hardheidsgetallen voor één materiaal te verkrijgen bij het testen met kogels met verschillende diameters, is het tegelijkertijd noodzakelijk om de wet van gelijkenis tussen de resulterende diameters van de inkepingen in acht te nemen. Daarom wordt de hardheid gemeten bij een constante verhouding tussen de grootte van de belasting P en het kwadraat van de kogeldiameter D2 . Deze verhouding moet anders zijn voor metalen met verschillende hardheden.

tafel 1

Voorwaarden voor het testen van metalen op Brinell-hardheid

Brinell-hardheidsgetal gemeten in een standaardtest ( D = 10 mm, P = 3000 kgf), als volgt geschreven: HB 350. Als de tests onder andere omstandigheden zijn uitgevoerd, ziet het verslag er als volgt uit: HB 5/250/30-200, wat betekent dat bij testen met een kogel met een diameter van 5 mm onder een belasting van 250 kgf en een belastingsduur van 30 s een hardheidsgetal van 200 werd verkregen.

Bij het meten van de hardheid met behulp van de Brinell-methode moet aan de volgende voorwaarden worden voldaan:

Ø monsters met een hogere hardheid HB 450 kgf/mm2 (4500 MPa) is verboden voor testen;

Ø het oppervlak van het monster moet vlak zijn en vrij van kalkaanslag en andere vreemde stoffen;

Ø printdiameters moeten binnen 0,2 liggen D £ d £ 0,6 D ;

Ø monsters moeten een dikte hebben van minimaal 10 keer de diepte van de afdruk (of minder dan de diameter van de bal);

Ø de afstand tussen de middelpunten van aangrenzende afdrukken en tussen het midden van de afdruk en de rand van het monster moet minimaal 4 zijn D.

Bepaling van de hardheid HB wordt uitgevoerd op een Brinell-pers (hardheidsmeter type TSh) in de volgende volgorde. Het proefmonster (onderdeel) wordt met de grond naar boven op tafel 1 (Fig. 2) geplaatst. Door vliegwiel 2 met de klok mee te draaien wordt de instrumententafel omhoog gebracht, zodat kogel 4 in het te testen oppervlak kan worden gedrukt. Vliegwiel 2 wordt helemaal rondgedraaid en door op de knop te drukken wordt de elektromotor ingeschakeld. De motor beweegt de tuimelaar en laadt geleidelijk de stang met de kogel erin vast. De kogel wordt onder invloed van belasting 3, uitgeoefend door een op de tuimelaar gebracht gewicht, in het te testen materiaal gedrukt. De belasting werkt gedurende een bepaalde tijd (10 ... 60 s), ingesteld door een tijdrelais, waarna de motoras, die in de tegenovergestelde richting draait, de tuimelaar overeenkomstig beweegt en de belasting verwijdert. Nadat de motor automatisch is uitgeschakeld, draait u vliegwiel 2 tegen de klok in, laat u de instrumententafel zakken en verwijdert u het monster.

De diameter van de afdruk wordt gemeten met behulp van een leesmicroscoop (Brinell-loep), waarvan het oculair een schaal heeft met verdelingen die overeenkomen met tienden van een millimeter. De meting wordt uitgevoerd met een nauwkeurigheid van 0,05 mm in twee onderling loodrechte richtingen; om de hardheid te bepalen, moet het gemiddelde van de verkregen waarden worden genomen.

Vickers-hardheidsmeting

Bij het testen op hardheid met behulp van de Vickers-methode wordt een diamanten tetraëdrische piramide met een tophoek in het oppervlak van het materiaal gedrukt A =1360 (Fig. 1.1). Na het verwijderen van de indrukbelasting wordt de diagonaal van de indruk gemeten d1 . Vickers-hardheidsgetal H.V. wordt berekend als de verhouding van de belasting Z tot het oppervlak van de piramidale afdruk M:

Het Vickers-hardheidsgetal wordt aangegeven door het symbool H.V. die de lading aangeeft P en houdtijd onder belasting, en de afmeting van het hardheidsgetal (kgf/mm2) is niet gespecificeerd. De duur van het onder belasting houden van het indenter is 10-15 s voor staal en 30 s voor non-ferrometalen.

Bijvoorbeeld 450 HV 10/15 betekent dat een Vickers-hardheidsgetal van 450 wordt verkregen P = 10 kgf (98,1 N) toegepast op de diamantpiramide gedurende 15 s.

Het voordeel van de Vickers-methode ten opzichte van de Brinell-methode is dat de Vickers-methode materialen met een hogere hardheid kan testen door het gebruik van een diamantpiramide.

Rockwell-hardheidstest

font-size:13.0pt"> Bij deze methode is de indenter een diamanten kegel of een kogel van gehard staal. In tegenstelling tot metingen met de Brinell-methode wordt de hardheid bepaald door de diepte van de indeuking, en niet door het oppervlak ervan. De indeukdiepte wordt gemeten tijdens het inkepingsproces zelf, wat het testen aanzienlijk vereenvoudigt. De belasting wordt opeenvolgend in twee fasen uitgeoefend (GOST 9013-59): eerste voorlopige, meestal gelijk aan 10 kgf (om de invloed van elastische vervorming en variërende graden van ruwheid te elimineren), en dan de belangrijkste (Fig. 3).

font-size:13.0pt"> Na het aanbrengen van de voorbelasting wordt de indicator die de diepte van de indrukking meet, op nul gezet. Wanneer de indrukking wordt verkregen door het aanbrengen van de eindbelasting, wordt de hoofdbelasting verwijderd en wordt de resterende penetratiediepte van de tip t wordt gemeten.

De hardheid wordt gemeten op een Rockwell-apparaat (Fig. 4), in het onderste deel van het station bevindt zich een tafel 5. In het bovenste deel van het station bevindt zich een indicator 3, een olieregelaar 2 en een staaf 4, waarin er wordt een punt met een diamanten kegel geïnstalleerd (met een tophoek van 1200 en een kromtestraal van 0,2 mm) of een stalen kogel met een diameter van 1,588 mm. Indicator 3 is een wijzerplaat waarop twee schalen staan (zwart en rood) en twee pijlen - een grote (hardheidsindicator) en een kleine - om de hoeveelheid voorspanning te regelen die wordt veroorzaakt door de rotatie van het vliegwiel 6. De tafel met het daarop geïnstalleerde meetmonster wordt door rotatie van het vliegwiel opgetild totdat de kleine naald tegenover de rode stip op de schaalverdeling staat. Dit betekent dat de tip onder een voorbelasting van 10 kgf in het monster wordt gedrukt.

De Rockwell-hardheidsmeter meet het verschil tussen de diepte van de inkepingen verkregen door de inkeping van de punt onder invloed van de hoofdbelasting en de voorbelasting. Elke druk (schaaleenheid) van de indicator komt overeen met een indrukkingsdiepte van 2 µm. Het conventionele Rockwell-hardheidsgetal ( HR ) vertegenwoordigt een niet-gespecificeerde inkepingsdiepte t, en de waarde 100 is t op een zwarte schaal bij meten met een kegel en een waarde van 130 – T op de rode schaalverdeling bij meten met een bal.

Rockwell-hardheidsgetallen hebben niet de dimensie en fysieke betekenis die Brinell-hardheidsgetallen hebben, maar u kunt de relatie daartussen vinden met behulp van speciale tabellen.

Rockwell-hardheid kan worden gemeten:

- diamantkegel met een totale belasting van 150 kgf. De hardheid wordt gemeten op de C-schaal en wordt aangegeven HRC (bijvoorbeeld 65 HRC ). Op deze manier wordt de hardheid van gehard en getemperd staal, materialen met gemiddelde hardheid en oppervlaktelagen met een dikte van meer dan 0,5 mm bepaald;

- diamantkegel met een totale belasting van 60 kgf. De hardheid wordt gemeten op de A-schaal, die samenvalt met de C-schaal, en wordt aangeduid HRA . Wordt gebruikt om de hardheid van zeer harde materialen, dunne oppervlaktelagen (0,3 ... 0,5 mm) en dun plaatmateriaal te evalueren;

- stalen kogel met een totale belasting van 100 kgf. Hardheid is aangegeven HRB en wordt gemeten op een rode schaal B . Zo wordt de hardheid van zacht (gegloeid) staal en non-ferro legeringen bepaald.

De hardheid moet minstens drie keer op één monster worden gemeten, waarbij de resultaten worden gemiddeld.

Het voordeel van de Rockwell-methode ten opzichte van de Brinell- en Vickers-methoden is dat de hardheidswaarde volgens de Rockwell-methode rechtstreeks door de indicatornaald wordt geregistreerd, waardoor optische meting van de inkepingsafmetingen overbodig is.

Bibliografie

1. Geller. Analysemethoden, laboratoriumwerk en taken. M.: Metallurgie, 1984.

2. Metallurgie en warmtebehandeling van staal: referentie. ML Bernstein, M.: Metallurgie, 1983.

Gepubliceerd 19-09-2016 13:08

Hardheid is de weerstand van een vast lichaam tegen vormverandering (vervorming) of vernietiging in de oppervlaktelaag onder plaatselijke krachtcontactinvloeden. Als we deze definitie projecteren op niet-destructieve testmethoden, kunnen we de volgende definitie van hardheid verkrijgen: dit is de eigenschap van een materiaal om plastische vervorming te weerstaan.

De meest gebruikte methoden voor het bepalen van de hardheid van metalen zijn die gebaseerd op het persen van een indenter in de vorm van een stalen kogel (Brinell- en Rockwell-methode), een piramidevormige diamant (Vickers-methode) of een diamant met een afgeronde top (ook wel Rockwell-methode) in het testmonster.

Laten we elk van deze methoden afzonderlijk bekijken.

Rockwell-methode– een methode voor het bepalen van de hardheid van materialen, voornamelijk metalen, gebaseerd op het drukken van een speciaal indringlichaam – een kegelvormige diamant of een kogel van gehard staal – onder een bepaalde belasting in het oppervlak van het testmonster. De methode is vernoemd naar de Amerikaanse metallurg Stanley Rockwell die deze in 1919 ontwikkelde. Het verschil tussen deze methode is het gebruik van kleine testbelastingen (60, 100 en 150 kgf), waardoor deze kan worden gebruikt voor het testen van dunne monsters en eindproducten, evenals het gebruik van speciale hardheidsschalen die alleen betrekking hebben op de diepte van de inkeping.

Rockwell-hardheidsschalen.

Er zijn 11 hoofdschalen voor het bepalen van de hardheid met behulp van de Rockwell-methode. Dit zijn A-weegschalen; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T, terwijl, zoals eerder vermeld, de meest gebruikte schalen A, B en C zijn met testbelastingen van respectievelijk 60, 100 en 150 kgf.

Tabel 1. Meest gebruikte Rockwell-hardheidsschalen.

Het is belangrijk op te merken dat hoe harder het materiaal, hoe minder diep de punt erin zal doordringen. Om ervoor te zorgen dat een hogere hardheid van het materiaal niet resulteert in een lager Rockwell-hardheidsgetal, wordt een conventionele diepteschaal geïntroduceerd, waarbij een diepte gelijk aan 0,002 mm als één schaal wordt genomen. Bij testen met een diamanten kegel is de maximale penetratiediepte 0,2 mm, oftewel 0,2/0,002 = 100 divisies; bij testen met een kogel is deze 0,26 mm, oftewel 0,26/0,002 = 130 divisies.

Regelgevende documenten voor de Rockwell-methode.

GOST 9013-59. Metalen. Rockwell-hardheidsmeetmethode;
ISO 6508-1: Metaalmaterialen - Rockwell-hardheidstest. Deel 1: Testmethode (schalen A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T);
ASTM E-18 standaardmethoden voor Rockwell-hardheid en Rockwell-oppervlakkige hardheid van metalen materialen;
ASTM E-140 standaard hardheidsconversietabellen voor metalen. Relatie tussen Brinell-hardheid, Vickers-hardheid, Rockwell-hardheid, oppervlakkige hardheid, Knoop-hardheid en scleroscoop-hardheid.

Vickers-methode – een methode voor het meten van de hardheid van metalen en legeringen, gebaseerd op het in het testmateriaal drukken van een regelmatige tetraëdrische diamantpiramide met een hoek van 136° tussen tegenoverliggende vlakken. In dit geval wordt de hardheidswaarde zelf berekend door de uitgeoefende belasting te delen door het oppervlak van de resulterende piramidale afdruk.

Deze meetmethode is geschikt voor het bepalen van de hardheidswaarden van dunne onderdelen gemaakt van ferro- en non-ferrometalen en legeringen; onderdelen die tot een geringe diepte zijn uitgehard, evenals onderdelen met dunne lagen galvanische coatings. Het belangrijkste nadeel van de Vickers-methode is de afhankelijkheid van de gemeten hardheid van de uitgeoefende belasting of de penetratiediepte van het indenter (grootte-effectfenomeen).

Regelgevende documenten voor de Vickers-methode.

GOST 2999-75 (ST SEV 470-77) - Metalen en legeringen. Vickers-hardheidsmeetmethode;
ISO 6507-1:2005 Metalen materialen. Vickers-hardheidstest. Deel 1: Testmethode.

Brinell-methode – een van de belangrijkste methoden voor het bepalen van de hardheid van materialen, gebaseerd op het in het oppervlak van het testmateriaal drukken van een metalen kogel gemaakt van een harde legering met een bepaalde diameter en het verder meten van de diameter van de resulterende afdruk. Hardmetalen kogels met een diameter van 1; 2; 2,5; 5 en 10 mm. De grootte van de belasting en de diameter van de bal worden gekozen afhankelijk van het materiaal dat wordt bestudeerd. In dit geval zijn de materialen zelf verdeeld in 5 hoofdgroepen:

staal-, nikkel- en titaniumlegeringen;
gietijzer;
koper en koperlegeringen;
lichte metalen en hun legeringen;
lood, tin.

Bovendien kunnen bovenstaande groepen worden onderverdeeld in subgroepen, afhankelijk van de hardheid van de monsters.

Regelgevende documenten voor de Brinell-methode.

ISO 6506-1:2014 “Metaalmaterialen – Brinell-hardheidstest – Deel 1: Testmethode”;
DSTU ISO 6506-1:2007 “Waardering van Brinell-hardheid. Deel 1. Testmethode”;
ASTM E-10 "Standaardtestmethode voor Brinell-hardheid van metalen materialen";
ASTM E140-07 "Standaard hardheidconversietabellen voor metalenrelaties tussen Brinell-hardheid, Vickers-hardheid, Rockwell-hardheid, oppervlakkige hardheid, Knoop-hardheid en scleroscoop-hardheid."

Het is ook belangrijk op te merken dat volgens ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) de volgende basisbelastingen voor de Brinell-methode worden geregeld: 9.807 N; 24,52 N; 49,03 N; 61,29 N; 98,07 N; 153,2N; 245,2 N; 294,2 N; 306,5 N; 612,9 N; 980,7 N; 1226 N; 2452 N; 4903 N; 7355N; 9807N; 14 710 N; 29 420 N.

Onder de nadelen van de methode kan het volgende worden opgemerkt: deze is toepasbaar voor materialen met een hardheid van niet meer dan 450 HB; de gemeten hardheidswaarden zijn rechtstreeks afhankelijk van de toegepaste belasting (inverse size effect); langs de randen van de indenterafdruk worden hopen en verzakkingen gevormd, wat het moeilijk maakt om zowel de diameter als de diepte van de indeuking te meten; Vanwege de relatief grote diameter van de gebruikte kogels is deze methode niet toepasbaar voor dunne monsters.

Om de hardheid van materialen met deze methoden te meten, worden speciale instrumenten gebruikt: draagbare en stationaire hardheidsmeters. In de volgende artikelen vertellen we je meer over elk type.

Het oppervlak van het monster moet vlak zijn en vrij van kalkaanslag en andere vreemde stoffen;

De diameters van de afdrukken moeten binnen 0,2D£d£0,6D liggen;

Monsters moeten een dikte hebben van minstens 10 keer de diepte van de inkeping (of minder dan de diameter van de bal);

De afstand tussen de middelpunten van aangrenzende afdrukken en tussen het midden van de afdruk en de rand van het monster moet minimaal 4d zijn.

Bepaling van de hardheid HB wordt uitgevoerd op een Brinell-pers (hardheidsmeter type TSh) in de volgende volgorde. Het proefmonster (onderdeel) wordt met de grond naar boven op tafel 1 (Fig. 2) geplaatst. Door vliegwiel 2 met de klok mee te draaien wordt de instrumententafel omhoog gebracht, zodat kogel 4 in het te testen oppervlak kan worden gedrukt. Vliegwiel 2 wordt helemaal rondgedraaid en door op de knop te drukken wordt de elektromotor 6 ingeschakeld. De motor beweegt de tuimelaar en belast geleidelijk de stang met de kogel erin vast. De kogel wordt onder invloed van belasting 3, uitgeoefend door een op de tuimelaar gebracht gewicht, in het te testen materiaal gedrukt. De belasting werkt gedurende een bepaalde tijd (10 ... 60 s), ingesteld door een tijdrelais, waarna de motoras, die in de tegenovergestelde richting draait, de tuimelaar overeenkomstig beweegt en de belasting verwijdert. Nadat de motor automatisch is uitgeschakeld, draait u vliegwiel 2 tegen de klok in, laat u de instrumententafel zakken en verwijdert u het monster.

Vickers-hardheidsmeting

Bij het testen op hardheid met behulp van de Vickers-methode wordt een diamanten tetraëdrische piramide met een tophoek a = 136 0 in het oppervlak van het materiaal gedrukt (Fig. 1.1). Na het verwijderen van de indrukbelasting wordt de diagonaal van de indruk dl gemeten. Het Vickers-hardheidsgetal HV wordt berekend als de verhouding van de belasting Z tot het oppervlak van de piramidale afdruk M:

450 HV 10/15 betekent bijvoorbeeld dat een Vickers-hardheidsgetal van 450 wordt verkregen met P = 10 kgf (98,1 N) toegepast op de diamantpiramide gedurende 15 s.

Het voordeel van de Vickers-methode ten opzichte van de Brinell-methode is dat de Vickers-methode materialen met een hogere hardheid kan testen door het gebruik van een diamantpiramide.

Rockwell-hardheidstest

Rockwell-hardheidsgetallen hebben niet de dimensie en fysieke betekenis die Brinell-hardheidsgetallen hebben, maar u kunt de relatie daartussen vinden met behulp van speciale tabellen.

Rockwell-hardheid kan worden gemeten:

Diamantkegel met een totale belasting van 150 kgf. De hardheid wordt gemeten op de C-schaal en aangeduid met HRC (bijvoorbeeld 65 HRC). Op deze manier wordt de hardheid van gehard en getemperd staal, materialen met gemiddelde hardheid en oppervlaktelagen met een dikte van meer dan 0,5 mm bepaald;

Diamantkegel met een totale belasting van 60 kgf. De hardheid wordt gemeten op de A-schaal, die hetzelfde is als de C-schaal, en wordt HRA genoemd. Wordt gebruikt om de hardheid van zeer harde materialen, dunne oppervlaktelagen (0,3 ... 0,5 mm) en dun plaatmateriaal te evalueren;

Stalen kogel met een totale belasting van 100 kgf. De hardheid wordt HRB genoemd en wordt gemeten op de rode schaal B. Zo wordt de hardheid van zacht (gegloeid) staal en non-ferro legeringen bepaald.

De hardheid moet minstens drie keer op één monster worden gemeten, waarbij de resultaten worden gemiddeld.

Bibliografie

1. Geller Yu.A. Rakhstadt AG Materiaal kunde. Analysemethoden, laboratoriumwerk en taken. M.: Metallurgie, 1984.

2. Metallurgie en warmtebehandeling van staal: referentie. ML Bernstein, AG Rakhstadt M.: Metallurgie, 1983.

2.3 Rockwell-hardheidstest

2 Normatieve referenties

3 Meetmethode

4 Definities en notaties

H.V.

5 hardheidstesters

6 Eisen aan meetobjecten

7 Hardheidsmeting

HV 0,2

8 Schatting van de onzekerheid van meetresultaten

9 Meetrapport

Bijlage A (vereist) Minimale dikte van meetobjecten afhankelijk van hun hardheid en belastingsgrootte

Bijlage B (vereist) Tabel met correctiefactoren voor metingen op gebogen oppervlakken

Bijlage C (informatief) Procedure voor periodieke controle van een in bedrijf zijnde hardheidsmeter

Bijlage D (informatief) Meetonzekerheid van de Vickers-hardheid

Afdeling Mechanica

Essay

Brinell-hardheidstest

Vickers-hardheidsmeting

Bijvoorbeeld 450 HV 10/15 betekent dat een Vickers-hardheidsgetal van 450 wordt verkregen P = 10 kgf (98,1 N) toegepast op de diamantpiramide gedurende 15 s.

Rockwell-hardheidstest

Bijlage A
(vereist)
Minimale dikte van meetobjecten afhankelijk van hun hardheid en belastingsgrootte

Bijlage B
(vereist)
Tabel met correctiefactoren voor metingen op gebogen oppervlakken

Bijlage C
(informatief)
Procedure voor periodieke controle van een in bedrijf zijnde hardheidsmeter

Bijlage D
(informatief)
Meetonzekerheid van de Vickers-hardheid