Metódy merania tvrdosti materiálov pomocou Vickers, Brinell, Rockwell. Meranie tvrdosti podľa Vickersa Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Pri skúšaní tvrdosti Vickersovou metódou sa do povrchu materiálu vtlačí diamantový štvorsten s vrcholovým uhlom =136 0 (obr. 1.1). Po odstránení zaťaženia vtlačením sa zmeria uhlopriečka vtlačenia d 1. Vickersovo číslo tvrdosti HV sa vypočíta ako pomer zaťaženia k ploche pyramídového odtlačku M:

Číslo tvrdosti podľa Vickersa je označené symbolom HV označujúcim zaťaženie P a dobu výdrže pri zaťažení a rozmer čísla tvrdosti (kgf/mm 2) nie je určený. Trvanie držania indentora pod zaťažením je 10–15 s pre ocele a 30 s pre neželezné kovy.

Napríklad 450 HV 10/15 znamená, že číslo tvrdosti podľa Vickersa 450 sa získa s P = 10 kgf (98,1 N) aplikovaným na diamantovú pyramídu po dobu 15 s.

Výhodou Vickersovej metódy oproti Brinellovej je, že Vickersovou metódou možno testovať materiály vyššej tvrdosti vďaka použitiu diamantovej pyramídy.

2.3 Skúška tvrdosti podľa Rockwella

Pri tejto metóde je indentorom diamantový kužeľ alebo kalená oceľová guľa. Na rozdiel od meraní pomocou Brinellovej metódy je tvrdosť určená hĺbkou vtlačenia a nie jeho plochou. Hĺbka vtlačenia sa meria počas samotného procesu vtláčania, čo značne zjednodušuje testovanie. Zaťaženie sa aplikuje postupne v dvoch fázach (GOST 9013-59): prvá predbežná, zvyčajne rovná 10 kgf (aby sa eliminoval vplyv elastickej deformácie a rôznych stupňov drsnosti), a potom hlavná (obr. 3).

Ryža. 3 Poloha hrotu pri určovaní tvrdosti podľa Rockwella: postupnosť zaťaženia I-IV.

Po aplikovaní predpätia sa indikátor, ktorý meria hĺbku vtlačenia, nastaví na nulu. Keď sa vtlačenie dosiahne aplikáciou konečného zaťaženia, hlavné zaťaženie sa odstráni a zmeria sa hĺbka prieniku reziduálneho hrotu.

Ryža. 4 Schéma prístroja na meranie tvrdosti podľa Rockwella

Tvrdosť sa meria na prístroji Rockwell (obr. 4), v spodnej časti stanice je inštalovaný stôl 5. V hornej časti stanice je indikátor 3, regulátor oleja 2 a tyč 4, v ktorej je nainštalovaný hrot s diamantovým kužeľom (s vrcholovým uhlom 120 0 a polomerom zaoblenia 0,2 mm) alebo oceľovou guľou s priemerom 1,588 mm. Ukazovateľ 3 je číselník, na ktorom sú dve stupnice (čierna a červená) a dve šípky - veľká (ukazovateľ tvrdosti) a malá - na ovládanie množstva predpätia spôsobeného otáčaním zotrvačníka 6. Tabuľka s na ňom namontovaná meraná vzorka sa otáča otáčaním zotrvačník, kým malá ručička nie je oproti červenej bodke na stupnici. To znamená, že hrot je vtlačený do vzorky pod predpätím 10 kgf.

Potom otáčajte stupnicou indikátora (kruhom číselníka), kým sa číslo 0 na čiernej stupnici nezhoduje s veľkou šípkou. Potom sa zapne hlavná záťaž určená záťažou 1 a po zastavení šípky načítajú hodnotu tvrdosti podľa Rockwella, čo je číslo. Stôl so vzorkou sa spustí otáčaním ručného kolieska proti smeru hodinových ručičiek.

Tvrdomer podľa Rockwella meria rozdiel medzi hĺbkou vrúbkov získanou z vrúbkovania hrotu pri pôsobení hlavného zaťaženia a predpätia. Každý tlak (jednotka stupnice) indikátora zodpovedá hĺbke vtlačenia 2 µm. Rockwellovo číslo tvrdosti (HR) však nepredstavuje špecifikovanú hĺbku vtlačenia t, ale skôr hodnotu 100 - t na čiernej stupnici pri meraní kužeľom a hodnotu 130 - t na červenej stupnici pri meraní pomocou loptu.

Čísla tvrdosti podľa Rockwella nemajú rozmerový a fyzikálny význam ako čísla tvrdosti podľa Brinella, ale vzťah medzi nimi môžete nájsť pomocou špeciálnych tabuliek.

Tvrdosť podľa Rockwella možno merať:

diamantový kužeľ s celkovým zaťažením 150 kgf. Tvrdosť sa meria na stupnici C a označuje sa HRC (napríklad 65 HRC). Týmto spôsobom sa zisťuje tvrdosť kalených a popúšťaných ocelí, materiálov strednej tvrdosti a povrchových vrstiev s hrúbkou nad 0,5 mm;

oceľová guľa s celkovým zaťažením 100 kgf. Tvrdosť sa označuje HRB a meria sa na červenej stupnici B. Takto sa určuje tvrdosť mäkkej (žíhanej) ocele a neželezných zliatin.

Pri meraní tvrdosti pomocou prístroja Rockwell je potrebné, aby povrch vzorky bol bez okují, prasklín, ryh a pod. Je potrebné kontrolovať kolmosť aplikovaného zaťaženia a povrch vzorky a stabilitu jeho miesto na prístrojovom stole. Vzdialenosť vtlačenia musí byť najmenej 1,5 mm pri stlačení kužeľa a najmenej 4 mm pri stlačení gule.

Tvrdosť by sa mala merať aspoň 3-krát na jednej vzorke, pričom výsledky by sa mali spriemerovať.

Výhodou Rockwellovej metódy v porovnaní s Brinellovou a Vickersovou metódou je, že hodnota tvrdosti podľa Rockwellovej metódy sa zaznamenáva priamo ihlou indikátora, čím odpadá potreba optického merania veľkosti tlače.

Všetky dokumenty uvedené v katalógu nie sú ich oficiálnym zverejnením a slúžia len na informačné účely. Elektronické kópie týchto dokumentov je možné šíriť bez akýchkoľvek obmedzení. Informácie z tejto lokality môžete uverejniť na akejkoľvek inej lokalite.

FEDERÁLNYAGENTÚRA
BYTECHNICKÝNARIADENIEAMETROLOGY

NÁRODNÝ

ŠTANDARDNÝ

ruský

FEDERATION

GOST R ISO

6507-1

2007

Kovy a zliatiny

MERANIE TVRDOSTI VICKERS

Časť 1

Metódamerania

ISO 6507-1:2005
Kovové materiály - Vickersova skúška tvrdosti - Časť 1: Skúšobná metóda
(IDT)

Moskva

Standardinform

2008

Predslov

Ciele a princípy normalizácie v Ruskej federácii stanovuje federálny zákon č. 184-FZ z 27. decembra 2002 „O technickom predpise“ a pravidlá uplatňovania národných noriem Ruskej federácie sú GOST R 1.0-2004 „Štandardizácia“. v Ruskej federácii. Základné ustanovenia"

Štandardné informácie

1 VYPRACOVANÝ Všeruským výskumným ústavom fyzikálnych, technických a rádiotechnických meraní Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu na základe vlastného autentického prekladu normy uvedenej v ods.

2 PREDSTAVENÉ oddelením metrológie Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu

3 SCHVÁLENÉ A NADOBUDNUTÉ ÚČINNOSTI nariadením Spolkovej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu zo dňa 29. novembra 2007 č. 336-st.

4 Táto norma je totožná s medzinárodnou normou ISO 6507-1:2005 „Kovové materiály. Určenie tvrdosti podľa Vickersa. Časť 1. Testovacia metóda "(ISO 6507-1:2005 "Kovové materiály - Vickersova skúška tvrdosti - Časť 1: Skúšobná metóda").

Názov tejto normy bol zmenený vzhľadom na názov špecifikovanej medzinárodnej normy, aby bol v súlade s GOST R 1.5-2004 (pododdiel 3.5).

5 PRVÝ KRÁT PREDSTAVENÉ

Informácie o zmenách tohto štandardu sú zverejnené v každoročne zverejňovanom informačnom indexe „Národné štandardy“ a znenie zmien a doplnkov je zverejnené v mesačne zverejňovanom informačnom indexe „Národné štandardy“. V prípade revízie (nahradenia) alebo zrušenia tohto štandardu bude príslušné oznámenie uverejnené v mesačne zverejňovanom informačnom indexe „Národné štandardy“. Príslušné informácie, oznámenia a texty sú zverejnené aj vo verejnom informačnom systéme - na oficiálnej webovej stránke Federálnej agentúry pre technickú reguláciu a metrológiu na internete

2 Normatívne odkazy

Táto norma používa normatívne odkazy na nasledujúce medzinárodné normy:

ISO 6507-2:2005 Kovové materiály. Určenie tvrdosti podľa Vickersa. Časť 2. Overovanie a kalibrácia skúšobných strojov

ISO 6507-3:2005 Kovové materiály. Určenie tvrdosti podľa Vickersa. Časť 3. Kalibrácia kontrolných vzoriek

ISO 6507-4:2005 Kovové materiály. Určenie tvrdosti podľa Vickersa. Časť 4. Tabuľky na stanovenie tvrdosti

3 Metóda merania

3.1 Pri meraní tvrdosti a mikrotvrdosti podľa Vickersa sa pôsobením zaťaženia (statickej sily) do povrchu skúšobnej vzorky vtlačí diamantový hrot v tvare pravidelného štvorstenu s uhlom a medzi protiľahlými plochami na vrchole. F. Diagram pôsobenia zaťaženia je znázornený na obrázku 1. Zaťaženie pôsobí kolmo na povrch testovanej vzorky. Po odstránení záťaže zmerajte dĺžky uhlopriečok potlačed 1 a d 2 .

Obrázok 1 - Diagram aplikácie zaťaženia

Tvrdosť podľa Vickersa je úmerná podielu zaťaženia deleného plochou bočného povrchu potlače. Bočný povrch sa vypočíta z dĺžok uhlopriečok za predpokladu, že tlač má tvar pravidelného ihlana so štvorcom na základni a s vrcholovým uhlom zhodným s vrcholovým uhlom na špičke.

4 Definície a označenia

4.1 Obrázok 1 a tabuľka 2 zobrazujú základné definície a symboly používané pri meraní tvrdosti pomocou Vickersovej stupnice.

tabuľka 2

Označenie	Definícia
α	Uhol medzi protiľahlými plochami v hornej časti pyramídového hrotu (136°)
F	Záťaž (statická sila) použitá pri meraní je N
D	Aritmetický priemer dvoch dĺžok uhlopriečokd 1 a d 2 (obrázok 1), mm
H.V.
Poznámka -

Číslo tvrdosti podľa Vickersa H.V. určený vzorcom

Kde k= 0,1891 - konštanta;

F- zaťaženie použité počas merania, N;

d- aritmetický priemer dĺžok uhlopriečokd 1 a d 2, mm.

4.2 Označenia čísel tvrdosti podľa Vickersa - H.V.

Príklad

Poznámka - Spočiatku bolo zaťaženie vyjadrené v kilogramoch sily (kgf). V súčasnosti je zvykom vyjadrovať skúšobné zaťaženie v newtonoch, ale dovtedy akceptované označenia Vickersových stupníc tvrdosti sa nemenia. Napríklad v dokumentoch by ste namiesto 30 kgf mali použiť 294,2 N.

5 tvrdomerov

5.1 Tvrdomery musia poskytnúť predpísané zaťaženia alebo zaťaženia v požadovanom rozsahu v ISO 6507-2.

5.2 Pyramídový hrot v tvare pravidelného štvorstenného ihlana musí spĺňať požiadavky normy ISO 6507-2.

5.3 Meracie zariadenie - v súlade s ISO 6507-2.

Poznámka - Postup, ktorý možno použiť na pravidelné monitorovanie tvrdomeru, je uvedený v D.

6 Požiadavky na objekty merania

6.1 Merania sa musia vykonávať na rovnom, hladkom povrchu bez cudzích látok a inklúzií. Povrch po konečnom spracovaní musí poskytovať presné meranie dĺžky uhlopriečok výtlačkov.

6.2 Pri príprave povrchu vzorky je potrebné, pokiaľ je to možné, vylúčiť zmeny jej tvrdosti vplyvom zahrievania alebo ochladzovania.

Vrúbky mikrotvrdosti podľa Vickersa sú plytké, takže príprava povrchu musí byť vykonaná mimoriadne opatrne. V závislosti od vlastností materiálu sa odporúča použiť leštenie alebo elektrolytické leštenie.

6.3 Hrúbka skúšobnej vzorky alebo povlaku musí byť 1,5-násobok priemernej dĺžky uhlopriečok tlače (). Viditeľná deformácia zadnej plochy testovaných vzoriek nie je povolená.

6.4 Pre vzorky so zakriveným povrchom sú v prílohe B uvedené tabuľky korekčných faktorov.

6.5 Na nosnom povrchu vzorky by nemalo byť žiadne viditeľné poškodenie. Počas merania tvrdosti by sa vzorka nemala ohýbať ani pružiť. Vzorka musí pevne ležať na stojane, aby sa zabránilo jej pohybu pri meraní tvrdosti.

7 Meranie tvrdosti

7.1 Meranie tvrdosti je možné vykonávať pri teplote okolia od 10ºС do 35ºС. Merania sa vykonávajú pri teplote (23± 5)ºС

Tabuľka 3

Označenie stupnice tvrdosti	F, H	Označenie stupnice tvrdosti	Hodnotenie zaťaženia F, N	Označenie stupnice tvrdosti	Hodnotenie zaťaženia 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
Poznámka - V prípade potreby možno použiť iné záťaže, napr. H.V. 2,5 (24,52 N) a zaťaženie väčšie ako 980,7 N.

7.3 Skúšobná vzorka musí byť umiestnená na pevnom podklade. Povrch podpery musí byť hladký a zbavený mastnoty. Skúšobná vzorka musí ležať nehybne na podložke, jej pohyb počas merania je neprijateľný.

7.4 Počas skúšky priveďte hrot do kontaktu s povrchom skúšobnej vzorky a zvyšujte zaťaženie v smere kolmom na povrch bez trhania alebo vibrácií, kým aplikované zaťaženie nedosiahne určitú hodnotu.

Čas od začiatku pôsobenia zaťaženia do dosiahnutia menovitej hodnoty zaťaženia nesmie byť kratší ako 2 a viac ako 8 s.

Pri meraniach podľa Vickersa s nízkym zaťažením a mikrotvrdosťou by tento čas nemal presiahnuť 10 c.

Pri meraniach podľa Vickersa s nízkym zaťažením a mikrotvrdosťou by rýchlosť prieniku hrotu do vzorky nemala presiahnuť 0,2 mm/s.

Poznámka - Na meranie mikrotvrdosti musí hrot prísť do kontaktu so vzorkou rýchlosťou 15 až 70 µm/s.

Výdrž pri zaťažení by mala byť od 10 do 15 s. Niektoré materiály vyžadujú dlhší čas zotrvania pri zaťažení, tolerancia času zotrvania by v takýchto prípadoch mala byť ± 2 s.

7.5 Počas meracieho cyklu, ktorý zahŕňa aplikáciu záťaže, jej držanie pod záťažou a odstránenie záťaže, musí byť tvrdomer chránený pred vplyvmi vibrácií.

7.6 Vzdialenosť medzi stredom vtlačenia a okrajom vzorky musí byť najmenej 2,5-násobok priemernej dĺžky uhlopriečok vtlačenia pre oceľ, meď a zliatiny medi a najmenej tri priemerné dĺžky uhlopriečok vtlačenia pre ľahké kovy, olovo. cín a ich zliatiny.

Vzdialenosť medzi stredmi dvoch susedných výtlačkov musí byť najmenej tri priemerné dĺžky uhlopriečok tlače pre oceľ, meď a zliatiny medi a najmenej šesť priemerných dĺžok uhlopriečok tlače pre ľahké kovy, olovo, cín a ich zliatiny. Ak sa dva susedné výtlačky líšia veľkosťou, vzdialenosť by mala byť určená priemernou dĺžkou uhlopriečky väčšieho výtlačku.

7.7 Zmerajte dĺžky dvoch uhlopriečok. Na výpočet tvrdosti podľa Vickersa by sa mal použiť aritmetický priemer týchto dvoch meraní. Pri rovných plochách by rozdiel medzi dĺžkami uhlopriečok nemal presiahnuť 5 % dĺžky kratšej. Ak je rozdiel väčší, treba to zaznamenať do protokolu o meraní.

Poznámka - Zväčšenie mikroskopu musí byť také, aby uhlopriečka tlače bola najmenej 25 % a najviac 75 % šírky pracovného poľa.

7.8 Pri meraní tvrdosti na zakrivených plochách je potrebné použiť tabuľky. Na určenie čísel tvrdosti podľa Vickersa v závislosti od skúšobného zaťaženia a priemernej dĺžky uhlopriečok vtlačenia sú poskytnuté tabuľky.

8 Odhad neistoty výsledkov merania

Úplné posúdenie neistoty meraní tvrdosti by sa malo vykonať v súlade s požiadavkami príručky.

Existujú dva prístupy na posúdenie neistoty výsledkov merania:

Jeden prístup je založený na posúdení neistoty všetkých možných zdrojov vznikajúcich pri kalibrácii systému aplikácie zaťaženia, meracieho systému tvrdomeru a parametrov diamantovej pyramídy. Postup hodnotenia je uvedený v;

Iný prístup je založený na hodnotení neistoty pomocou referenčnej miery tvrdosti -. Usmernenie k definícii je uvedené v D.

Poznámka - Nie je vždy možné odhadnúť podiel rôznych zdrojov na neistote merania. V tomto prípade je možné vykonať posúdenie neistoty typu A pomocou štatistickej analýzy niekoľkých vrúbkov oproti referenčnej miere tvrdosti. Keď sa neistoty odhadnuté z typu A a typu B spočítajú, príspevky z rôznych zdrojov sa neberú do úvahy dvakrát (pozri poznámku 4).

Metódy hodnotenia neistoty sú uvedené v D.

9 Správa o meraní

Správa o meraní musí obsahovať tieto informácie:

b ) všetky atribúty potrebné na identifikáciu referenčnej miery tvrdosti;

c ) výsledky;

d ) všetky operácie, ktoré nie sú uvedené v tejto norme;

e ) podrobnosti o meraniach alebo okolnostiach, ktoré by mohli ovplyvniť výsledok;

f ) teplota, pri ktorej sa vykonávajú merania, ak je mimo rozsahu špecifikovaného v 7.1.

Poznámka 1 - Porovnanie čísel tvrdosti H.V. možné len pri meraniach s rovnakým zaťažením.

Poznámka 2 - Neexistuje žiadna metóda na presný prevod čísel tvrdosti z jednej Vickersovej stupnice na inú. Preto by sa takémuto prekladu malo vyhnúť, pokiaľ neexistuje spoľahlivý základ pre preklad získaný porovnávacími meraniami.

Poznámka 3 - Treba poznamenať, že pre anizotropné materiály získané valcovaním za studena je možný významný rozdiel medzi dĺžkami dvoch uhlopriečok tlače. V tomto prípade, ak je to možné, by sa malo vloženie hrotu vykonať tak, aby uhlopriečky boli približne 45° C smer prenájmu. Špecifikácie produktu musia obsahovať obmedzenia týkajúce sa rozdielu medzi dĺžkami uhlopriečok.

Príloha A
(požadovaný)
Minimálna hrúbka meraných predmetov v závislosti od ich tvrdosti a veľkosti zaťaženia

OsX- hrúbka skúšobnej vzorky, mm; os Y- tvrdosťH.V.

Obrázok A.1 - Minimálna hrúbka skúšobných telies v závislosti od skúšobného zaťaženia a tvrdosti (pre váhy od H.V.0,2 ažH.V.100)

1 - číslo tvrdosti H.V.; 2 - minimálna hrúbka vzorky t , mm; 3 - dĺžka uhlopriečky tlače d , mm; 4 - označenie stupnice tvrdosti H.V.; F , N

Obrázok A.2 - Nomogram na určenie charakteristík merania tvrdosti podľa Vickersa na základe minimálnej hrúbky vzoriek (pre stupnice od r. H.V.0,01 ažH.V.100)

Príloha B
(požadovaný)
Tabuľka korekčných faktorov pre merania na zakrivených plochách

B.1 Guľové plochy

Tabuľky B.1 a B.2 uvádzajú korekčné faktory, keď sa merania tvrdosti vykonávajú na guľových povrchoch.

D guľová vzorka, na ktorej sa vykonávajú merania.

Príklad:

Priemer guľovej vzorky D -10 mm.

F = 98,07 N.

d = 0,150 mm.

Tvrdosť podľa Vickersa -

Korekčný faktor sa získa z tabuľky B.1 interpoláciou = 0,983.

Tvrdosť guľovej vzorky -824 ´ 0,983 = 810 H.V. 10.

Tabuľka B.1 - Konvexné guľové plochy

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Tabuľka B.2 - Konkávne guľové plochy

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Koniec tabuľky B.2

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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 Valcové plochy

V tabuľkách B.3 - B.6 sú uvedené korekčné faktory, keď sa merania tvrdosti vykonávajú na valcových plochách.

Korekčné faktory sú uvedené pre pomer priemernej dĺžky uhlopriečok tlače k priemeru D valcová vzorka, na ktorej sa vykonávajú merania.

Príklad:

Valcová vzorka, jedna z uhlopriečok vtlačenia je rovnobežná s osou valca D = 5 mm.

Priemerná dĺžka uhlopriečok tlače d = 0,415 mm.

F = 294,2 N.

Tvrdosť podľa Vickersa =

Korekčný faktor sa získa z tabuľky B.6 = 1,075.

Tvrdosť valcovej vzorky = 323 × 1,075= 347 H.V. 30.

Tabuľka B.3 - Konvexné valcové plochy. Uhlopriečky sú otočené o 45° vzhľadom na os valca

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Tabuľka B.4 - Konkávne valcové plochy. Uhlopriečky sú otočené o 45° vzhľadom na os valca

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Koniec tabuľky B.4

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Tabuľka B.5 - Konvexné valcové plochy. Jedna z uhlopriečok je rovnobežná s osou valca

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Tabuľka B.6 - Konkávne valcové plochy. Jedna z uhlopriečok je rovnobežná s osou valca

d/ D	Korekčný faktor	d/ D	Korekčný faktor
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

Príloha C
(informatívne)
Postup pri periodickom monitorovaní tvrdomeru v prevádzke

Tvrdomer by sa mal kontrolovať každý deň, keď sa používa. Je potrebné monitorovať každú úroveň tvrdosti a každý rozsah alebo stupnicu, v ktorej sa tvrdosť meria.

Pred testovaním musí byť tvrdomer overený pomocou noriem tvrdosti (pre každý rozsah/stupnicu a úroveň tvrdosti). Na tento účel by sa mali použiť referenčné výtlačky na referenčné meranie tvrdosti, kalibrované (overené) v súlade s ISO 6507-3. Výsledok merania musí zodpovedať hodnote priradenej etalónu pri kalibrácii (verifikácii) s najväčšou dovolenou chybou v ISO 6507-2, tabuľka 3. Ak tvrdomer nespĺňa tieto požiadavky, je potrebné vykonať opatrenia na odstránenie nezrovnalosti.

Pri vykonávaní skúšok by sa mal urobiť aspoň jeden odtlačok na referenčnom bloku tvrdosti kalibrovanom v súlade s ISO 6507-3. Tvrdomer sa považuje za pripravený na meranie, ak rozdiel medzi priemernou hodnotou (mediánom) a číslom tvrdosti priradeným meraniu pri kalibrácii (overovaní) vyhovuje najväčšej dovolenej chybe podľa ISO 6507-2, tabuľka 5. Ak nevyhovuje vyhovovať, potom je potrebné tvrdomer kalibrovať pomocou meraní tvrdosti

Tieto výsledky by sa mali zaznamenávať počas dlhšieho časového obdobia, aby sa určili meracie schopnosti tvrdomeru a aby sa monitoroval posun nastavení tvrdomeru.

Príloha D
(informatívne)
Neistota merania tvrdosti podľa Vickersa

D.1 Všeobecné požiadavky

Nepriama metóda výpočtu neistoty diskutovaná v tejto prílohe sa týka neistoty výsledku merania tvrdosti spojenej s meracími schopnosťami tvrdomerov pri kalibrácii referenčných blokov tvrdosti ( CRM ). Neistota vypočítaná pomocou tejto metódy odráža kombinovaný účinok všetkých zdrojov neistoty.

Nepriama metóda nenahrádza priamu metódu odhadu príspevku jednotlivých zdrojov neistoty k celkovej neistote merania tvrdosti pre tvrdomer. Nepriama metóda sa odporúča na monitorovanie tvrdomerov počas obdobia medzi kalibráciami.

D.2 Algoritmus na výpočet neistoty

Algoritmus určený na výpočet neistotyu l nepriamy spôsob, uvedený v tabuľke D .1. Rozšírená neistotaUzískané násobenímu som na expanzný koeficientk= 2. Tabuľka D .1 obsahuje všetky informácie potrebné na výpočet.

D.3 Odchýlka tvrdomeru na základe meraní pomocou referenčnej skúšky tvrdosti

Odchýlkab Tvrdomer (často označovaný ako chyba) sa získa odpočítaním:

- priemerná hodnota výsledkov merania piatich vtlačkov pri skúšaní tvrdomeru štandardnou mierou tvrdosti;

- hodnota priradená štandardnému meraniu tvrdosti počas kalibrácie.

Na základe odchýlky sa určí korekcia, ktorá sa robí k výsledku merania a ktorá sa zohľadňuje pri výpočte neistoty.

D .4 Algoritmy na výpočet neistoty

D .4.1 Postup bez použitia štatistiky merania pre referenčné meranie tvrdosti (metóda 1)

Metóda 1 (M1) je zjednodušená metóda, ktorá sa pri výpočte neistoty nepoužíva.

V M1 sa chyba určuje na základe dovolenej chyby tvrdomeru vzhľadom na teoretickú stupnicu, ktorá sa používa na určenie zdroja neistoty.u E . V tomto prípade neexistuje žiadne ustanovenie na určenie korekcie, ktorá by sa mala vykonať počas meraní.

(D.1)

V tomto prípade je výsledok merania nasledovný

(D.2)

D .4.2 Algoritmus založený na štatistike merania s použitím štandardnej miery tvrdosti (metóda 2)

Na rozdiel od metódy 1 (M1) vedie použitie metódy 2 (M2) k nižším hodnotám neistoty. Chyba (odchýlka)b (tabuľkaD.1, etapa 10) je pravdepodobne systematická. Odporúča sa vykonať úpravy výsledku merania, aby sa opravila systematická chyba. V M2 sa predpokladá, že sú určené korekcie a potom pri výpočte neistoty, ak sú korekcie zahrnuté vo výsledku merania, sa systematická chyba považuje za rovnajúcu sa 0 resp.U sogg zvýšiť ob . Algoritmus výpočtuU kor vysvetlené v tabuľkeD.1 a tiež pozri , .

(D.3)

V tomto prípade sa výsledok merania určí v nasledujúcom formulári

(D.4)

alebo

(D.5)

Podľa toho, či je započítaná odchýlka (chyba). ako korekcia na stupnici tvrdomeru sa na vyjadrenie výsledku merania používa jeden alebo druhý výraz.

Ministerstvo školstva Ruskej federácie

Štátna rádiotechnická univerzita v Taganrogu

Katedra mechaniky

Esej

Dokončené:

Študent gr. R-99

Skontrolované:

docent katedry mechaniky

Taganrog 2001

Metódy určovania tvrdosti kovov

O Jednou z najbežnejších charakteristík, ktoré určujú kvalitu kovov a zliatin a možnosť ich použitia v rôznych konštrukciách a za rôznych prevádzkových podmienok, je tvrdosť. Skúšky tvrdosti sa vykonávajú častejšie ako určovanie iných mechanických vlastností kovov: pevnosť, ťažnosť atď.

Tvrdosť materiálu nazývaná schopnosť odolávať mechanickému prenikaniu iného pevného telesa do jeho povrchovej vrstvy. Na stanovenie tvrdosti sa do povrchu materiálu určitou silou vtlačí teleso (indentor) vyrobené vo forme oceľovej gule, diamantového kužeľa, pyramídy alebo ihly. Tvrdosť materiálu sa posudzuje podľa veľkosti odtlačku získaného na povrchu. V závislosti od spôsobu merania tvrdosti materiálu sa charakterizuje kvantitatívne číslo tvrdosti Brinell (HB), Rockwell (HRC) alebo Vickers (HV) .

Uvedené mechanické charakteristiky sú vzájomne prepojené, preto ich konkrétne hodnoty možno zistiť výpočtom na základe údajov o tvrdosti pomocou vzorcov získaných pre konkrétny materiál s určitým tepelným spracovaním. Takže napríklad medza ohybovej odolnosti ocelí s tvrdosťou 180-350 HB je približne 1,8 HB, s tvrdosťou 45-55 HRC - 18 HRC+150, vzťah medzi medzou odolnosti a pevnosťou v ťahu ocele. je opísaná vzťahmi:

Špecifické vzorky konštrukčných materiálov, ako aj výrobky z nich, majú individuálne pevnostné a elastické vlastnosti. Rozpätie ich hodnôt pre rôzne vzorky vyrobené z rovnakého materiálu je spôsobené štatistickým charakterom pevnosti pevných látok a rozdielom v štruktúrach navonok identických vzoriek. Vzhľadom na neistotu skutočných mechanických charakteristík materiálu, neistotu niektorých vonkajších zaťažení pôsobiacich na technický objekt a chyby vo výpočtoch je na zabezpečenie bezpečnej prevádzky navrhovaných konštrukcií potrebné prijať preventívne opatrenia zodpovedajúce štádiu návrhu zabezpečenie spoľahlivosti. Toto opatrenie sa používa degradácia v n časy vo vzťahu k nebezpečnému namáhaniu materiálu (pevnosť v ťahu, medza klzu, medza únosnosti alebo medza proporcionality) hodnota maximálnych dovolených napätí použitých v podmienke pevnosti. Rozsah n prijaté názov štandardného bezpečnostného faktora , ktorý sa vyberie z tabuľky alebo vypočíta ako súčin

n = n1 * n2 * n3,

Kde n1- berie do úvahy priemernú presnosť určenia stresu, n2- zohľadňuje neistotu mechanických vlastností materiálu, n3-zohľadňuje priemer

mieru zodpovednosti navrhovanej časti.

Existuje niekoľko spôsobov merania tvrdosti, ktoré sa líšia povahou nárazu hrotu. Tvrdosť možno merať vtlačením indentoru (metóda lisovania), nárazom alebo odrazom hrotu - gule. Tvrdosť, stanovená poškriabaním, charakterizuje odolnosť proti lomu, odrazom - elastické vlastnosti, vtlačením - odolnosť proti plastickej deformácii. V závislosti od rýchlosti pôsobenia zaťaženia na indentor sa tvrdosť rozlišuje na statickú (zaťaženie pôsobí plynulo) a dynamickú (zaťaženie pôsobí nárazom).

Široké používanie skúšok tvrdosti sa vysvetľuje množstvom ich výhod oproti iným typom skúšok:

Ø jednoduchosť meraní, ktoré nevyžadujú špeciálnu vzorku a môžu byť vykonané priamo na testovaných častiach;

Ø vysoký výkon;

Ø meranie tvrdosti zvyčajne nespôsobuje zničenie dielu a po meraní ho možno použiť na určený účel;

Ø schopnosť približne odhadnúť ďalšie vlastnosti kovu podľa tvrdosti, predovšetkým pevnosť v ťahu.

Takže napríklad poznať tvrdosť podľa Brinella ( HB ), možno určiť pevnosť v ťahu (pevnosť v ťahu).

kde k – koeficient v závislosti od materiálu;

k = 0,34 – oceľ HB 120 ... 175;

k = 0,35 – oceľ HB 175 ... 450;

k = 0,55 – žíhaná meď, mosadz a bronz;

k = 0,33 ... 0,36 – hliník a jeho zliatiny.

Najpoužívanejšou metódou je meranie tvrdosti vtláčaním indentora vo forme guľôčky, kužeľa a pyramídy do testovaného kovu (metóda Brinell, Rockwell a Vickers). V dôsledku vtlačenia dostatočne veľkým zaťažením dochádza k plastickej deformácii povrchových vrstiev kovu nachádzajúcich sa pod hrotom a v jeho blízkosti. Po odstránení nákladu zostane odtlačok. Množstvo prieniku hrotu do kovového povrchu bude tým menšie, čím tvrdší je testovaný materiál.

Teda pod tvrdosť rozumieť odolnosti materiálu voči lokálnej plastickej deformácii, ku ktorej dochádza, keď sa do neho zavedie tvrdšie teleso, indentor.

Skúška tvrdosti podľa Brinella

font-size:13.0pt"> Tvrdosť podľa Brinellovej metódy (GOST 9012-59) sa meria vtlačením oceľovej guľôčky určitého priemeru do skúšobnej vzorky

D pri danom zaťažení P na určitý čas (obr. 1). V dôsledku pritlačenia gule na povrch vzorky sa získa odtlačok (otvor). Označené číslo tvrdosti podľa Brinella HB , predstavuje pomer zaťaženia P na povrch guľového odtlačku F a meria sa v kgf/mm2 alebo MPa:

(2)

Oblasť sférického segmentu bude:

mm2 (3)

kde D – priemer gule, (mm);

h – hĺbka vtlačenia, (mm).

Keďže je ťažké merať hĺbku tlače, je jednoduchšie merať priemer tlače d, expresné h cez priemer gule D a potlač d:

, (mm) (4)

Potom , (mm2) (5)

Číslo tvrdosti podľa Brinella sa určuje podľa vzorca:

, (kgf/mm2) (6)

Pre prevod tvrdosti podľa Brinella na jednotky SI je potrebné číslo tvrdosti v kgf/mm2 vynásobiť číslom 9,81, t.j. HB = 9,81 x HB (MPa).

Na získanie porovnateľných výsledkov pri určovaní tvrdosti HB guľôčky rôznych priemerov, je potrebné dodržať podmienku podobnosti.

Podobnosť odtlačkov prstov pod rôznymi D a P bude zabezpečené, ak uhol j zostáva konštantná (obr. 1.1). Dosadením do vzorca (6) dostaneme nasledujúci výraz:

font-size:13.0pt"> Z tohto vzorca je vidieť, že hodnota HB zostane konštantná, ak https://pandia.ru/text/79/338/images/image017_18.gif" width="65" height="19 src=">.

V praxi pri určovaní tvrdosti nerobia výpočty podľa vzorca (6), ale používajú tabuľky zostavené pre stanovené priemery guľôčok, výtlačkov a zaťaženia. Používajú sa guľôčky s priemerom 10,5 a 2,5 mm. Priemer gule a zaťaženie sa volí v súlade s hrúbkou a tvrdosťou vzorky (tabuľka 1). Zároveň, aby sme získali rovnaké čísla tvrdosti pre jeden materiál pri skúšaní guľôčkami rôznych priemerov, je potrebné dodržať zákon podobnosti medzi výslednými priemermi priehlbín. Preto sa tvrdosť meria v konštantnom pomere medzi veľkosťou zaťaženia P a štvorec priemeru gule D 2 . Tento pomer by mal byť odlišný pre kovy rôznej tvrdosti.

stôl 1

Podmienky skúšania kovov na tvrdosť podľa Brinella

Číslo tvrdosti podľa Brinella merané štandardným testom ( D = 10 mm, P = 3000 kgf), napísané takto: HB 350. Ak boli testy vykonané za iných podmienok, záznam bude vyzerať takto: HB 5/250/30-200, čo znamená, že pri testovaní s guľou s priemerom 5 mm pri zaťažení 250 kgf a trvaní zaťaženia 30 s sa získalo číslo tvrdosti 200.

Pri meraní tvrdosti metódou podľa Brinella musia byť splnené nasledujúce podmienky:

Ø vzorky s vyššou tvrdosťou HB 450 kgf/mm2 (4500 MPa) je zakázané skúšať;

Ø povrch vzorky musí byť rovný a bez vodného kameňa a iných cudzích látok;

Ø priemer tlače musí byť v rozmedzí 0,2 D £ d £ 0,6 D ;

Ø vzorky musia mať hrúbku najmenej 10-násobku hĺbky odtlačku (alebo menšiu ako priemer gule);

Ø vzdialenosť medzi stredmi susedných odtlačkov a medzi stredom odtlačku a okrajom vzorky musí byť aspoň 4 d.

Stanovenie tvrdosti HB sa vykonáva na Brinellovom lise (tvrdomer typu TSh) v nasledujúcom poradí. Skúšobná vzorka (časť) sa položí na stôl 1 (obr. 2) brúseným povrchom nahor. Otáčaním zotrvačníka 2 v smere hodinových ručičiek sa doska prístroja zdvihne tak, aby sa gulička 4 mohla vtlačiť do testovaného povrchu. Zotrvačník 2 sa otočí až na doraz a stlačením tlačidla sa zapne elektromotor, ktorý posúva vahadlo a postupne zaťažuje tyč s upevnenou guľôčkou. Guľôčka sa pod vplyvom zaťaženia 3, udeľovaného váhou prinesenou na vahadlo, vtlačí do testovaného materiálu. Záťaž pracuje po určitú dobu (10 ... 60 s), nastavenú časovým relé, po ktorom hriadeľ motora, otáčajúci sa v opačnom smere, zodpovedajúcim spôsobom pohybuje vahadlom a odstraňuje zaťaženie. Keď sa motor automaticky vypne, otočte zotrvačník 2 proti smeru hodinových ručičiek, znížte dosku prístroja a vyberte vzorku.

Priemer výtlačku sa meria pomocou čítacieho mikroskopu (Brinellova lupa), ktorého okulár má stupnicu s dielikmi zodpovedajúcimi desatinám milimetra. Meranie sa vykonáva s presnosťou 0,05 mm v dvoch navzájom kolmých smeroch; na určenie tvrdosti by sa mal vziať priemer získaných hodnôt.

Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Pri skúšaní tvrdosti Vickersovou metódou sa do povrchu materiálu vtlačí diamantová štvorstenná pyramída s vrcholovým uhlom. a = 1360 (obr. 1.1). Po odstránení záťaže vtlačenia sa meria uhlopriečka vtlačenia d 1 . Číslo tvrdosti podľa Vickersa H.V. sa vypočíta ako pomer zaťaženia Z k ploche pyramídového odtlačku M:

Číslo tvrdosti podľa Vickersa je označené symbolom H.V. označujúce zaťaženie P a doba výdrže pri zaťažení a rozmer čísla tvrdosti (kgf/mm2) nie je špecifikovaný. Trvanie držania indentora pod zaťažením je 10–15 s pre ocele a 30 s pre neželezné kovy.

Napríklad 450 HV 10/15 znamená, že sa získa číslo tvrdosti podľa Vickersa 450 P = 10 kgf (98,1 N) aplikovaného na diamantovú pyramídu po dobu 15 s.

Výhodou Vickersovej metódy oproti Brinellovej je, že Vickersovou metódou možno testovať materiály vyššej tvrdosti vďaka použitiu diamantovej pyramídy.

Rockwellova skúška tvrdosti

font-size:13.0pt"> Pri tejto metóde je indentorom diamantový kužeľ alebo kalená oceľová gulička. Na rozdiel od meraní pomocou Brinellovej metódy je tvrdosť určená hĺbkou vtlačenia a nie jeho plochou. Hĺbka vtlačenia sa meria počas samotného procesu vtláčania, čo značne zjednodušuje testovanie Zaťaženie sa aplikuje postupne v dvoch fázach (GOST 9013-59): prvá predbežná, zvyčajne rovná 10 kgf (aby sa eliminoval vplyv elastickej deformácie a rôznych stupňov drsnosti), a potom hlavný (obr. 3).

font-size:13.0pt"> Po aplikácii predpätia sa indikátor merajúci hĺbku vtlačenia nastaví na nulu. Keď sa vtlačenie dosiahne aplikáciou konečného zaťaženia, hlavné zaťaženie sa odstráni a zvyšková hĺbka vniknutia hrotu t sa meria.

Tvrdosť sa meria na prístroji Rockwell (obr. 4), v spodnej časti stanice je tabuľka 5. V hornej časti stanice je indikátor 3, regulátor oleja 2 a tyč 4, v ktorej je nainštalovaný hrot s diamantovým kužeľom (s vrcholovým uhlom 1200 a polomerom zakrivenia 0,2 mm) alebo oceľovou guľou s priemerom 1,588 mm. Ukazovateľ 3 je číselník, na ktorom sú dve stupnice (čierna a červená) a dve šípky - veľká (ukazovateľ tvrdosti) a malá - na ovládanie množstva predpätia spôsobeného otáčaním zotrvačníka 6. Tabuľka s na ňom namontovaná meraná vzorka sa otáča otáčaním zotrvačník, kým malá ručička nie je oproti červenej bodke na stupnici. To znamená, že hrot je vtlačený do vzorky pod predpätím 10 kgf.

Tvrdomer podľa Rockwella meria rozdiel medzi hĺbkou vrúbkov získanou z vrúbkovania hrotu pri pôsobení hlavného zaťaženia a predpätia. Každý tlak (jednotka stupnice) indikátora zodpovedá hĺbke vtlačenia 2 µm. Avšak konvenčné číslo tvrdosti podľa Rockwella ( HR ) predstavuje nešpecifikovanú hĺbku vtlačenia t a hodnota 100 je t na čiernej stupnici pri meraní s kužeľom a hodnotou 130 – t na červenej stupnici pri meraní loptičkou.

Čísla tvrdosti podľa Rockwella nemajú rozmerový a fyzikálny význam ako čísla tvrdosti podľa Brinella, ale vzťah medzi nimi môžete nájsť pomocou špeciálnych tabuliek.

Tvrdosť podľa Rockwella možno merať:

- diamantový kužeľ s celkovým zaťažením 150 kgf. Tvrdosť sa meria na stupnici C a označuje sa HRC (napr. 65 HRC ). Týmto spôsobom sa zisťuje tvrdosť kalených a popúšťaných ocelí, materiálov strednej tvrdosti a povrchových vrstiev s hrúbkou nad 0,5 mm;

- diamantový kužeľ s celkovým zaťažením 60 kgf. Tvrdosť sa meria na stupnici A, ktorá sa zhoduje so stupnicou C a je označená HRA . Používa sa na hodnotenie tvrdosti veľmi tvrdých materiálov, tenkých povrchových vrstiev (0,3 ... 0,5 mm) a tenkých plechových materiálov;

- oceľová guľa s celkovým zaťažením 100 kgf. Tvrdosť je uvedená HRB a meria sa na červenej stupnici B . Takto sa určuje tvrdosť mäkkej (žíhanej) ocele a neželezných zliatin.

Tvrdosť by sa mala merať aspoň 3-krát na jednej vzorke, pričom výsledky by sa mali spriemerovať.

Výhodou Rockwellovej metódy oproti metóde podľa Brinella a Vickersa je, že hodnota tvrdosti podľa Rockwellovej metódy sa zaznamenáva priamo ihlou indikátora, čím odpadá potreba optického merania rozmerov vtlačku.

Bibliografia

1. Geller. Metódy analýzy, laboratórne práce a úlohy. M.: Hutníctvo, 1984.

2. Metalurgia a tepelné spracovanie ocele: Referencia. M. L Bernstein, M.: Hutníctvo, 1983.

Zverejnené 19.09.2016 13:08

Tvrdosť je odolnosť pevného telesa voči zmene tvaru (deformácii) alebo deštrukcii v povrchovej vrstve pri lokálnych silových kontaktných vplyvoch. Premietnutím tejto definície do nedeštruktívnych testovacích metód môžeme získať nasledujúcu definíciu tvrdosti: je to vlastnosť materiálu odolávať plastickej deformácii.

Najpoužívanejšie metódy na stanovenie tvrdosti kovov sú metódy založené na lisovaní indentora vo forme oceľovej guľôčky (metóda Brinell a Rockwell), diamantu v tvare pyramídy (metóda Vickers) alebo diamantu so zaobleným vrcholom (tiež Rockwellova metóda) do testovanej vzorky.

Pozrime sa na každú z týchto metód samostatne.

Rockwellova metóda– metóda zisťovania tvrdosti materiálov, najmä kovov, založená na vtláčaní špeciálneho indentora – kužeľovitého diamantu alebo kalenej oceľovej guľôčky – do povrchu skúšobnej vzorky pri danom zaťažení. Metóda je pomenovaná podľa amerického metalurga Stanleyho Rockwella, ktorý ju vyvinul v roku 1919. Rozdiel medzi touto metódou je použitie malých skúšobných zaťažení (60, 100 a 150 kgf), čo umožňuje jej použitie na testovanie tenkých vzoriek a hotových výrobkov, ako aj použitie špeciálnych stupnic tvrdosti vzťahujúcich sa iba na hĺbku odsadenie.

Rockwellove stupnice tvrdosti.

Existuje 11 hlavných stupníc na určenie tvrdosti pomocou Rockwellovej metódy. Toto sú váhy A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T, zatiaľ čo, ako už bolo spomenuté, najbežnejšie používané z nich sú váhy A, B a C so skúšobným zaťažením 60, 100 a 150 kgf.

Tabuľka 1. Najpoužívanejšie Rockwellove stupnice tvrdosti.

Je dôležité si uvedomiť, že čím tvrdší materiál, tým menšia hĺbka do neho hrot prenikne. Aby sa zabezpečilo, že vyššia tvrdosť materiálu nebude mať za následok nižšie číslo tvrdosti podľa Rockwella, zavádza sa konvenčná stupnica hĺbky, ktorá berie hĺbku rovnajúcu sa 0,002 mm ako jeden dielik. Pri skúšaní diamantovým kužeľom je maximálna hĺbka prieniku 0,2 mm alebo 0,2/0,002 = 100 dielikov, pri skúšaní guľou je to 0,26 mm alebo 0,26/0,002 = 130 dielikov.

Regulačné dokumenty pre Rockwellovu metódu.

GOST 9013-59. Kovy. metóda merania tvrdosti podľa Rockwella;
ISO 6508-1: Kovové materiály – Rockwellova skúška tvrdosti. Časť 1: Skúšobná metóda (stupnice A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T);
Štandardné metódy ASTM E-18 pre Rockwellovu tvrdosť a Rockwellovu povrchovú tvrdosť kovových materiálov;
ASTM E-140 Štandardné konverzné tabuľky tvrdosti pre kovy. Vzťah medzi tvrdosťou podľa Brinella, tvrdosťou podľa Vickersa, tvrdosťou podľa Rockwella, povrchovou tvrdosťou, tvrdosťou podľa Knoopa a tvrdosťou skleroskopu.

Vickersova metóda - metóda merania tvrdosti kovov a zliatin, založená na vtláčaní pravidelného štvorstenného diamantového ihlanu s uhlom 136° medzi protiľahlými plochami do testovaného materiálu. V tomto prípade sa samotná hodnota tvrdosti vypočíta vydelením aplikovaného zaťaženia plochou povrchu výsledného pyramídového odtlačku.

Táto metóda merania je vhodná na stanovenie hodnôt tvrdosti tenkých častí vyrobených zo železných a neželezných kovov a zliatin; diely kalené do malej hĺbky, ako aj diely s tenkými vrstvami galvanických povlakov. Hlavnou nevýhodou Vickersovej metódy je závislosť nameranej tvrdosti od aplikovaného zaťaženia alebo hĺbky prieniku indentoru (fenomén efektu veľkosti).

Regulačné dokumenty pre Vickersovu metódu.

GOST 2999-75 (ST SEV 470-77) – Kovy a zliatiny. metóda merania tvrdosti podľa Vickersa;
ISO 6507-1:2005 Kovové materiály. Vickersova skúška tvrdosti. Časť 1: Skúšobná metóda.

Brinellova metóda - jedna z hlavných metód zisťovania tvrdosti materiálov, založená na vtlačení kovovej guľôčky z tvrdej zliatiny s určitým priemerom do povrchu testovaného materiálu a ďalšom meraní priemeru výsledného odtlačku. Karbidové guľôčky s priemerom 1; 2; 2,5; 5 a 10 mm. Veľkosť zaťaženia a priemer gule sa vyberajú v závislosti od študovaného materiálu. V tomto prípade sú samotné materiály rozdelené do 5 hlavných skupín:

zliatiny ocele, niklu a titánu;
liatina;
meď a zliatiny medi;
ľahké kovy a ich zliatiny;
olovo, cín.

Okrem toho možno vyššie uvedené skupiny rozdeliť do podskupín v závislosti od tvrdosti vzoriek.

Regulačné dokumenty pre Brinellovu metódu.

ISO 6506-1:2014 „Kovové materiály – Skúška tvrdosti podľa Brinella – Časť 1: Skúšobná metóda“;
DSTU ISO 6506-1:2007 „Hodnotenie tvrdosti podľa Brinella. Časť 1. Skúšobná metóda“;
ASTM E-10 "Štandardná skúšobná metóda pre tvrdosť kovových materiálov podľa Brinella";
ASTM E140-07 "Štandardné prevodné tabuľky tvrdosti pre vzťah kovov medzi tvrdosťou podľa Brinella, tvrdosťou podľa Vickersa, tvrdosťou Rockwella, povrchovou tvrdosťou, tvrdosťou podľa Knoopa a tvrdosťou skleroskopu."

Je tiež dôležité poznamenať, že podľa normy ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59) sú pre Brinellovu metódu regulované tieto základné zaťaženia: 9,807 N; 24,52 N; 49,03 N; 61,29 N; 98,07 N; 153,2 N; 245,2 N; 294,2 N; 306,5 N; 612,9 N; 980,7 N; 1226 N; 2452 N; 4903 N; 7355 N; 9807 N; 14 710 N; 29 420 N.

Medzi nevýhody metódy možno zaznamenať nasledovné: je použiteľná pre materiály s tvrdosťou nie vyššou ako 450 HB; namerané hodnoty tvrdosti priamo závisia od aplikovaného zaťaženia (inverzný efekt veľkosti); pozdĺž okrajov odtlačku vtlačku sa vytvárajú hromady a previsy, čo sťažuje meranie priemeru aj hĺbky vtlačenia; Vzhľadom na pomerne veľký priemer použitých guľôčok nie je táto metóda použiteľná pre tenké vzorky.

Na meranie tvrdosti materiálov pomocou týchto metód sa používajú špeciálne prístroje: prenosné a stacionárne tvrdomery. O každom type vám povieme viac v nasledujúcich článkoch.

Povrch vzorky musí byť rovný a bez vodného kameňa a iných cudzích látok;

Priemery výtlačkov musia byť v rozmedzí 0,2D£d£0,6D;

Vzorky musia mať hrúbku najmenej 10-násobku hĺbky vrúbku (alebo menšiu ako priemer gule);

Vzdialenosť medzi stredmi susedných odtlačkov a medzi stredom odtlačku a okrajom vzorky musí byť aspoň 4 d.

Stanovenie tvrdosti HB sa vykonáva na Brinellovom lise (tvrdomer typ TSh) v nasledujúcom poradí. Skúšobná vzorka (časť) sa položí na stôl 1 (obr. 2) brúseným povrchom nahor. Otáčaním zotrvačníka 2 v smere hodinových ručičiek sa doska prístroja zdvihne tak, aby sa gulička 4 mohla vtlačiť do testovaného povrchu. Zotrvačník 2 sa otočí až na doraz a stlačením tlačidla sa zapne elektromotor 6. Motor pohybuje vahadlom a postupne zaťažuje tyč s upevnenou guľôčkou. Guľôčka sa pod vplyvom zaťaženia 3, udeľovaného váhou prinesenou na vahadlo, vtlačí do testovaného materiálu. Záťaž pracuje po určitú dobu (10 ... 60 s), nastavenú časovým relé, po ktorom hriadeľ motora, otáčajúci sa v opačnom smere, zodpovedajúcim spôsobom pohybuje vahadlom a odstraňuje zaťaženie. Keď sa motor automaticky vypne, otočte zotrvačník 2 proti smeru hodinových ručičiek, znížte dosku prístroja a vyberte vzorku.

Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Pri skúšaní tvrdosti Vickersovou metódou sa do povrchu materiálu vtlačí diamantový štvorsten s vrcholovým uhlom a=136 0 (obr. 1.1). Po odstránení zaťaženia vtlačením sa zmeria uhlopriečka vtlačenia d 1. Vickersovo číslo tvrdosti HV sa vypočíta ako pomer zaťaženia Z k ploche pyramídového odtlačku M:

Napríklad 450 HV 10/15 znamená, že číslo tvrdosti podľa Vickersa 450 sa získa s P = 10 kgf (98,1 N) aplikovaným na diamantovú pyramídu po dobu 15 s.

Výhodou Vickersovej metódy oproti Brinellovej je, že Vickersovou metódou možno testovať materiály vyššej tvrdosti vďaka použitiu diamantovej pyramídy.

Rockwellova skúška tvrdosti

Čísla tvrdosti podľa Rockwella nemajú rozmerový a fyzikálny význam ako čísla tvrdosti podľa Brinella, ale vzťah medzi nimi môžete nájsť pomocou špeciálnych tabuliek.

Tvrdosť podľa Rockwella možno merať:

Diamantový kužeľ s celkovým zaťažením 150 kgf. Tvrdosť sa meria na stupnici C a označuje sa HRC (napríklad 65 HRC). Týmto spôsobom sa zisťuje tvrdosť kalených a popúšťaných ocelí, materiálov strednej tvrdosti a povrchových vrstiev s hrúbkou nad 0,5 mm;

Diamantový kužeľ s celkovým zaťažením 60 kgf. Tvrdosť sa meria na stupnici A, ktorá je rovnaká ako stupnica C a označuje sa HRA. Používa sa na hodnotenie tvrdosti veľmi tvrdých materiálov, tenkých povrchových vrstiev (0,3 ... 0,5 mm) a tenkých plechových materiálov;

Oceľová guľa s celkovým zaťažením 100 kgf. Tvrdosť sa označuje HRB a meria sa na červenej stupnici B. Takto sa určuje tvrdosť mäkkej (žíhanej) ocele a neželezných zliatin.

Tvrdosť by sa mala merať aspoň 3-krát na jednej vzorke, pričom výsledky by sa mali spriemerovať.

Bibliografia

1. Geller Yu.A. Rakhstadt A.G. Náuka o materiáloch. Metódy analýzy, laboratórne práce a úlohy. M.: Hutníctvo, 1984.

2. Metalurgia a tepelné spracovanie ocele: Referencia. M. L. Bernstein, A.G. Rakhstadt M.: Metalurgia, 1983.

2.3 Skúška tvrdosti podľa Rockwella

2 Normatívne odkazy

3 Metóda merania

4 Definície a označenia

H.V.

5 tvrdomerov

6 Požiadavky na objekty merania

7 Meranie tvrdosti

HV 0,2

8 Odhad neistoty výsledkov merania

9 Správa o meraní

Príloha A (požadovaný) Minimálna hrúbka meraných predmetov v závislosti od ich tvrdosti a veľkosti zaťaženia

Príloha B (požadovaný) Tabuľka korekčných faktorov pre merania na zakrivených plochách

Príloha C (informatívne) Postup pri periodickom monitorovaní tvrdomeru v prevádzke

Príloha D (informatívne) Neistota merania tvrdosti podľa Vickersa

Katedra mechaniky

Esej

Skúška tvrdosti podľa Brinella

Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Napríklad 450 HV 10/15 znamená, že sa získa číslo tvrdosti podľa Vickersa 450 P = 10 kgf (98,1 N) aplikovaného na diamantovú pyramídu po dobu 15 s.

Rockwellova skúška tvrdosti

Príloha A
(požadovaný)
Minimálna hrúbka meraných predmetov v závislosti od ich tvrdosti a veľkosti zaťaženia

Príloha B
(požadovaný)
Tabuľka korekčných faktorov pre merania na zakrivených plochách

Príloha C
(informatívne)
Postup pri periodickom monitorovaní tvrdomeru v prevádzke

Príloha D
(informatívne)
Neistota merania tvrdosti podľa Vickersa