Phương pháp đo độ cứng của vật liệu bằng Vickers, Brinell, Rockwell. Đo độ cứng Vickers Đo độ cứng Vickers


Khi kiểm tra độ cứng bằng phương pháp Vickers, một hình chóp tứ diện kim cương có góc đỉnh =136 0 được ép vào bề mặt vật liệu (Hình 1.1). Sau khi loại bỏ tải trọng vết lõm, đo đường chéo của vết lõm d 1. Số độ cứng Vickers HV được tính bằng tỷ số giữa tải trọng và diện tích bề mặt của dấu ấn hình chóp M:

Số độ cứng Vickers được ký hiệu bằng ký hiệu HV biểu thị tải trọng P và thời gian giữ dưới tải, còn kích thước của số độ cứng (kgf/mm 2) không được chỉ định. Thời gian giữ vết lõm dưới tải là 10–15 giây đối với thép và 30 giây đối với kim loại màu.

Ví dụ, 450 HV 10/15 có nghĩa là đạt được số độ cứng Vickers là 450 khi P = 10 kgf (98,1 N) tác dụng lên kim tự tháp kim cương trong 15 giây.

Ưu điểm của phương pháp Vickers so với phương pháp Brinell là phương pháp Vickers có thể kiểm tra các vật liệu có độ cứng cao hơn do sử dụng kim tự tháp kim cương.

2.3 Kiểm tra độ cứng Rockwell

Trong phương pháp này, vết lõm là một hình nón kim cương hoặc một quả bóng thép cứng. Không giống như các phép đo sử dụng phương pháp Brinell, độ cứng được xác định bởi độ sâu của vết lõm chứ không phải bởi diện tích của nó. Độ sâu của vết lõm được đo trong chính quá trình thụt đầu dòng, điều này giúp đơn giản hóa rất nhiều việc kiểm tra. Tải trọng được áp dụng tuần tự theo hai giai đoạn (GOST 9013-59): sơ bộ đầu tiên, thường bằng 10 kgf (để loại bỏ ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi và mức độ nhám khác nhau), sau đó là chính (Hình 3).

Cơm. 3 Vị trí của đầu nhọn khi xác định độ cứng Rockwell: Trình tự tải I-IV.

Sau khi áp dụng tải trước, chỉ báo đo độ sâu thụt đầu dòng được đặt thành 0. Khi đã đạt được vết lõm bằng cách tác dụng tải trọng cuối cùng, tải trọng chính được loại bỏ và độ sâu xuyên qua đầu còn lại được đo.

Cơm. 4 Sơ đồ thiết bị đo độ cứng Rockwell

Độ cứng được đo trên thiết bị Rockwell (Hình 4), ở phần dưới của trạm có lắp một bảng 5. Ở phần trên của trạm có đèn báo 3, bộ điều chỉnh dầu 2 và một thanh 4, trong đó một đầu có hình nón kim cương được lắp đặt (có góc đỉnh là 120 0 và bán kính làm tròn 0,2 mm) hoặc một quả bóng thép có đường kính 1,588 mm. Chỉ báo 3 là mặt số có hai thang đo (đen và đỏ) và hai mũi tên - một mũi tên lớn (chỉ báo độ cứng) và một mũi tên nhỏ - để kiểm soát lượng tải trước truyền vào do chuyển động quay của bánh đà 6. Bảng có mẫu đo lắp trên đó được nâng lên bằng cách quay bánh đà cho đến khi kim nhỏ đối diện với chấm đỏ trên cân. Điều này có nghĩa là đầu nhọn được ấn vào mẫu dưới tải trước 10 kgf.

Sau đó, xoay thang đo chỉ báo (vòng tròn quay số) cho đến khi số 0 trên thang màu đen trùng với mũi tên lớn. Sau đó tải chính, được xác định bởi tải 1, được bật và sau khi dừng, các mũi tên đọc giá trị độ cứng Rockwell, là một số. Bàn chứa mẫu được hạ xuống bằng cách xoay tay quay ngược chiều kim đồng hồ.

Máy đo độ cứng Rockwell đo sự khác biệt giữa độ sâu của vết lõm thu được từ vết lõm của đầu dưới tác động của tải chính và tải trước. Mỗi áp suất (đơn vị tỷ lệ) của chỉ báo tương ứng với độ sâu vết lõm là 2 µm. Tuy nhiên, số độ cứng Rockwell (HR) không biểu thị độ sâu vết lõm t quy định mà là giá trị 100 - t trên thang màu đen khi đo bằng hình nón và giá trị 130 - t trên thang màu đỏ khi đo bằng thước đo. quả bóng.

Số độ cứng Rockwell không có kích thước và ý nghĩa vật lý như số độ cứng Brinell, nhưng bạn có thể tìm thấy mối quan hệ giữa chúng bằng cách sử dụng các bảng đặc biệt.

Độ cứng Rockwell có thể được đo:

    nón kim cương với tổng tải trọng 150 kgf. Độ cứng được đo theo thang C và HRC được chỉ định (ví dụ: 65 HRC). Bằng cách này, độ cứng của thép tôi và thép tôi, vật liệu có độ cứng trung bình và các lớp bề mặt có độ dày hơn 0,5 mm được xác định;

    quả bóng thép có tổng tải trọng 100 kgf. Độ cứng được chỉ định là HRB và được đo trên thang màu đỏ B. Đây là cách xác định độ cứng của thép nhẹ (ủ) và hợp kim màu.

Khi đo độ cứng bằng thiết bị Rockwell, bề mặt của mẫu không có cặn, vết nứt, vết lõm, v.v. Cần phải kiểm soát độ vuông góc của tải trọng tác dụng và bề mặt của mẫu cũng như độ ổn định của nó. vị trí trên bàn dụng cụ. Khoảng cách vết lõm tối thiểu phải là 1,5 mm khi nhấn nón và ít nhất 4 mm khi nhấn bóng.

Độ cứng phải được đo ít nhất 3 lần trên một mẫu, lấy kết quả trung bình.

Ưu điểm của phương pháp Rockwell so với phương pháp Brinell và Vickers là giá trị độ cứng theo phương pháp Rockwell được ghi trực tiếp bằng kim chỉ báo, loại bỏ nhu cầu đo quang kích thước in

Tất cả các tài liệu được trình bày trong danh mục không phải là ấn phẩm chính thức của họ và chỉ nhằm mục đích cung cấp thông tin. Bản sao điện tử của những tài liệu này có thể được phân phối mà không có bất kỳ hạn chế nào. Bạn có thể đăng thông tin từ trang này lên bất kỳ trang nào khác.

LIÊN BANGHÃNG
QUA
KỸ THUẬTQUY ĐỊNHĐO LƯỜNG

QUỐC GIA

TIÊU CHUẨN

tiếng Nga

LIÊN ĐOÀN

GOST R ISO

6507-1

2007

Kim loại và hợp kim

ĐO ĐỘ CỨNG VICKERS

Phần 1

Phương phápđo

ISO 6507-1:2005
Vật liệu kim loại - Kiểm tra độ cứng Vickers - Phần 1: Phương pháp kiểm tra

(IDT)

Mátxcơva

Thông tin tiêu chuẩn

2008

Lời nói đầu

Mục tiêu và nguyên tắc tiêu chuẩn hóa ở Liên bang Nga được thiết lập theo Luật Liên bang số 184-FZ ngày 27 tháng 12 năm 2002 “Về quy định kỹ thuật” và các quy tắc áp dụng tiêu chuẩn quốc gia của Liên bang Nga là GOST R 1.0-2004 “Tiêu chuẩn hóa ở Liên bang Nga. quy định cơ bản”

Thông tin chuẩn

1 ĐƯỢC CHUẨN BỊ bởi Viện Nghiên cứu Đo lường Kỹ thuật Vật lý, Kỹ thuật và Vô tuyến Toàn Nga của Cơ quan Quy định Kỹ thuật và Đo lường Liên bang trên cơ sở bản dịch xác thực của chính họ về tiêu chuẩn quy định tại đoạn 4

2 GIỚI THIỆU bởi Cục Đo lường thuộc Cơ quan Đo lường và Quy chuẩn Kỹ thuật Liên bang

3 ĐƯỢC PHÊ DUYỆT VÀ CÓ HIỆU LỰC theo Lệnh của Cơ quan Quy chuẩn Kỹ thuật và Đo lường Liên bang ngày 29 tháng 11 năm 2007 Số 336-st

4 Tiêu chuẩn này giống với tiêu chuẩn quốc tế ISO 6507-1:2005 “Vật liệu kim loại. Xác định độ cứng Vickers Phần 1. Phương pháp thử "(ISO 6507-1:2005 "Vật liệu kim loại - Thử độ cứng Vickers - Phần 1: Phương pháp thử").

Tên của tiêu chuẩn này đã được thay đổi so với tên của tiêu chuẩn quốc tế được chỉ định để tuân thủ GOST R 1.5-2004 (tiểu mục 3.5)

5 GIỚI THIỆU LẦN ĐẦU TIÊN

Thông tin về những thay đổi đối với tiêu chuẩn này được công bố trong mục thông tin được công bố hàng năm “Tiêu chuẩn quốc gia” và nội dung thay đổi và sửa đổi được công bố trong mục thông tin được công bố hàng tháng “Tiêu chuẩn quốc gia”. Trong trường hợp sửa đổi (thay thế) hoặc hủy bỏ tiêu chuẩn này, thông báo tương ứng sẽ được công bố trong mục thông tin xuất bản hàng tháng “Tiêu chuẩn quốc gia”. Thông tin, thông báo và văn bản liên quan cũng được đăng trong hệ thống thông tin công cộng - trên trang web chính thức của Cơ quan Quy chuẩn và Đo lường Kỹ thuật Liên bang trên Internet

2 Tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn này sử dụng tài liệu tham khảo quy chuẩn cho các tiêu chuẩn quốc tế sau:

ISO 6507-2:2005 Vật liệu kim loại. Xác định độ cứng Vickers Phần 2. Kiểm định và hiệu chuẩn máy kiểm tra

ISO 6507-3:2005 Vật liệu kim loại. Xác định độ cứng Vickers Phần 3. Hiệu chuẩn mẫu đối chứng

ISO 6507-4:2005 Vật liệu kim loại. Xác định độ cứng Vickers Phần 4. Bảng xác định độ cứng

3 Phương pháp đo

3.1 Khi đo độ cứng và độ cứng vi mô của Vickers, một đầu kim cương có hình chóp tứ diện đều có góc a giữa các mặt đối diện tại đỉnh được ép vào bề mặt của mẫu thử dưới tác dụng của tải trọng (lực tĩnh) F. Sơ đồ tác dụng tải trọng được thể hiện trên Hình 1. Tải trọng được tác dụng vuông góc với bề mặt của mẫu thử. Sau khi loại bỏ tải, đo chiều dài các đường chéo của bản ind 1 và d 2 .

Hình 1 - Sơ đồ tải ứng dụng

Độ cứng Vickers tỷ lệ thuận với thương số của tải trọng chia cho diện tích bề mặt bên của bản in. Diện tích bề mặt bên được tính từ chiều dài của các đường chéo, giả sử rằng bản in có hình kim tự tháp đều, có hình vuông ở đáy và có góc đỉnh trùng với góc đỉnh ở đầu.

4 Định nghĩa và ký hiệu

4.1 Hình 1 và Bảng 2 trình bày các định nghĩa và ký hiệu cơ bản được sử dụng khi đo độ cứng bằng thang đo Vickers.

ban 2

chỉ định

Sự định nghĩa

α

Góc giữa các mặt đối diện ở đỉnh chóp hình chóp (136°)

F

Tải trọng (lực tĩnh) được sử dụng trong phép đo là N

D

Trung bình cộng của hai đường chéod 1 và d 2 (Hình 1), mm

H.V.

Ghi chú -

Số độ cứng Vickers H.V. được xác định bởi công thức

Ở đâu k= 0,1891 - hằng số;

F- tải sử dụng trong quá trình đo, N;

d- giá trị trung bình số học của độ dài các đường chéod 1 và d 2, mm.

4.2 Ký hiệu số độ cứng Vickers - H.V.

Ví dụ


Ghi chú - Ban đầu, tải trọng được biểu thị bằng kilôgam lực (kgf). Hiện nay, người ta thường biểu thị tải trọng thử nghiệm bằng Newton, nhưng các ký hiệu được chấp nhận trước đây của thang đo độ cứng Vickers không thay đổi. Ví dụ: trong tài liệu, thay vì 30 kgf, bạn nên sử dụng 294,2 N.

5 máy đo độ cứng

5.1 Máy đo độ cứng phải cung cấp tải trọng quy định hoặc tải trọng nằm trong phạm vi yêu cầu trong ISO 6507-2.

5.2 Đầu kim tự tháp có hình chóp tứ diện đều phải đáp ứng các yêu cầu của ISO 6507-2.

5.3 Thiết bị đo - phù hợp với ISO 6507-2.

Ghi chú - Một quy trình có thể được sử dụng để giám sát định kỳ máy đo độ cứng được nêu trong D.

6 Yêu cầu đối với đối tượng đo

6.1 Các phép đo phải được thực hiện trên bề mặt phẳng, nhẵn không có chất lạ và tạp chất. Bề mặt sau quá trình xử lý cuối cùng phải cung cấp số đo chính xác về chiều dài đường chéo của bản in.

6.2 Khi chuẩn bị bề mặt mẫu, cần loại trừ, nếu có thể, những thay đổi về độ cứng của nó do gia nhiệt hoặc làm nguội.

Các vết lõm có độ cứng vi mô của Vickers rất nông nên việc chuẩn bị bề mặt phải được thực hiện hết sức cẩn thận. Nên sử dụng phương pháp đánh bóng hoặc đánh bóng điện tùy thuộc vào tính chất của vật liệu.

6.3 Độ dày của mẫu thử hoặc lớp phủ phải bằng 1,5 lần chiều dài trung bình của các đường chéo in (). Không được phép có biến dạng nhìn thấy được ở mặt sau của mẫu thử nghiệm.

6.4 Đối với các mẫu có bề mặt cong, Phụ lục B đưa ra bảng hệ số hiệu chỉnh.

6.5 Không được có hư hỏng nhìn thấy được trên bề mặt đỡ của mẫu. Mẫu không được uốn cong hoặc đàn hồi trong quá trình đo độ cứng. Mẫu phải nằm chắc chắn trên giá đỡ để không bị xê dịch khi đo độ cứng.

7 Đo độ cứng

7.1 Phép đo độ cứng có thể được thực hiện ở nhiệt độ môi trường xung quanh từ 10°С đến 35°С. Phép đo được thực hiện ở nhiệt độ (23± 5) С

bàn số 3

Ký hiệu thang đo độ cứng

F, H

Ký hiệu thang đo độ cứng

Xếp hạng tải

F, N

Ký hiệu thang đo độ cứng

Xếp hạng tải

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

Ghi chú - Nếu cần thiết, có thể sử dụng các tải khác, ví dụ: H.V. 2,5(24,52 N) và tải lớn hơn 980,7 N.

7.3 Mẫu thử phải được đặt trên một giá đỡ cứng. Bề mặt của giá đỡ phải nhẵn và không có dầu mỡ. Mẫu thử phải nằm bất động trên giá đỡ, sự chuyển động của nó trong quá trình đo là không thể chấp nhận được.

7.4 Trong quá trình thử, đưa đầu nhọn tiếp xúc với bề mặt của mẫu thử và tăng tải trọng theo hướng vuông góc với bề mặt, không bị giật hoặc rung cho đến khi tải trọng tác dụng đạt đến một giá trị nhất định.

Thời gian từ khi bắt đầu tác dụng tải đến khi đạt giá trị tải danh nghĩa không được nhỏ hơn 2 và không quá 8 s.

Đối với các phép đo Vickers với tải trọng thấp và độ cứng vi mô, thời gian này không được vượt quá 10 c.

Đối với phép đo Vickers với tải trọng thấp và độ cứng vi mô, tốc độ xuyên qua của đầu dò vào mẫu không được vượt quá 0,2 mm/s.

Ghi chú - Để đo độ cứng vi mô, đầu đo phải tiếp xúc với mẫu với tốc độ từ 15 đến 70 µm/s.

Thời gian giữ dưới tải phải từ 10 đến 15 giây. Một số vật liệu yêu cầu thời gian dừng lâu hơn khi chịu tải; dung sai cho thời gian dừng trong những trường hợp như vậy phải là ± 2 s.

7.5 Trong chu trình đo, bao gồm tác dụng tải, giữ tải và dỡ tải, máy đo độ cứng phải được bảo vệ khỏi ảnh hưởng của rung động.

7.6 Khoảng cách từ tâm vết lõm đến mép mẫu ít nhất bằng 2,5 lần chiều dài trung bình đường chéo vết lõm đối với thép, đồng, hợp kim đồng và ít nhất ba chiều dài trung bình đường chéo vết lõm đối với kim loại nhẹ, chì. , thiếc và hợp kim của chúng.

Khoảng cách giữa tâm của hai bản in liền kề phải bằng ít nhất ba chiều dài trung bình của đường chéo in đối với thép, đồng và hợp kim đồng và ít nhất sáu chiều dài trung bình của đường chéo in đối với kim loại nhẹ, chì, thiếc và hợp kim của chúng. Nếu hai bản in liền kề có kích thước khác nhau thì khoảng cách phải được xác định bằng độ dài đường chéo trung bình của bản in lớn hơn.

7.7 Đo độ dài của hai đường chéo. Giá trị trung bình số học của hai phép đo nên được sử dụng để tính độ cứng Vickers. Đối với các bề mặt phẳng, chênh lệch độ dài của các đường chéo không được vượt quá 5% chiều dài của đường chéo ngắn hơn. Nếu chênh lệch lớn hơn thì điều này phải được ghi lại trong quy trình đo.

Ghi chú - Độ phóng đại của kính hiển vi phải đảm bảo chiều dài đường chéo của bản in tối thiểu là 25% và không quá 75% chiều rộng vùng làm việc.

7.8 Khi đo độ cứng trên bề mặt cong phải sử dụng bàn. Các bảng được cung cấp để xác định số độ cứng Vickers tùy thuộc vào tải thử và chiều dài trung bình của các đường chéo vết lõm.

8. Đánh giá độ không đảm bảo đo của kết quả đo

Việc đánh giá đầy đủ độ không đảm bảo của phép đo độ cứng phải được thực hiện theo các yêu cầu của sổ tay.

Có hai cách tiếp cận để đánh giá độ không đảm bảo của kết quả đo:

Một cách tiếp cận dựa trên việc đánh giá độ không đảm bảo của tất cả các nguồn có thể phát sinh trong quá trình hiệu chuẩn hệ thống ứng dụng tải, hệ thống đo máy đo độ cứng và các thông số của kim tự tháp kim cương. Quy trình đánh giá được quy định tại;

Một cách tiếp cận khác dựa trên việc đánh giá độ không đảm bảo bằng cách sử dụng thước đo độ cứng tham chiếu -. Hướng dẫn về định nghĩa được cung cấp trong D.

Ghi chú - Không phải lúc nào cũng có thể ước tính sự đóng góp từ các nguồn khác nhau vào độ không đảm bảo đo. Trong trường hợp này, việc đánh giá độ không đảm bảo Loại A có thể được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích thống kê của một số vết lõm so với thước đo độ cứng tham chiếu. Khi độ không đảm bảo đo ước tính từ loại A và loại B được cộng lại với nhau thì sự đóng góp từ các nguồn khác nhau sẽ không được tính đến hai lần (xem Chú thích 4).

Các phương pháp đánh giá độ không đảm bảo được đưa ra trong D.

9 Báo cáo đo lường

Báo cáo đo phải có các thông tin sau:

b e) tất cả các thuộc tính cần thiết để nhận biết thước đo độ cứng chuẩn;

c ) kết quả;

d e) tất cả các thao tác không được quy định trong tiêu chuẩn này;

e e) chi tiết về phép đo hoặc hoàn cảnh có thể ảnh hưởng đến kết quả;

f ) nhiệt độ tại đó phép đo được thực hiện nếu nó nằm ngoài phạm vi quy định trong 7.1.

Lưu ý 1 - So sánh số lượng độ cứng H.V. chỉ có thể thực hiện được đối với các phép đo có cùng tải.

Lưu ý 2 - Không có phương pháp chuyển đổi chính xác các số đo độ cứng từ thang Vickers này sang thang đo Vickers khác. Do đó, nên tránh cách dịch như vậy trừ khi có cơ sở đáng tin cậy cho bản dịch thu được bằng các phép đo so sánh.

Lưu ý 3 - Cần lưu ý rằng đối với các vật liệu dị hướng thu được bằng phương pháp cán nguội, có thể có sự chênh lệch đáng kể giữa chiều dài hai đường chéo của bản in. Trong trường hợp này, nếu có thể, việc chèn đầu nên được thực hiện sao cho các đường chéo xấp xỉ 45°. C hướng cho thuê. Thông số kỹ thuật của sản phẩm phải có các hạn chế về chênh lệch độ dài của các đường chéo.

Phụ lục A
(yêu cầu)
Độ dày tối thiểu của vật đo tùy thuộc vào độ cứng và cường độ tải trọng của chúng


TrụcX- độ dày của mẫu thử, mm; trục Y- độ cứngH.V.

Hình A.1 - Độ dày tối thiểu của mẫu thử tùy thuộc vào tải trọng thử và độ cứng (đối với thang đo từ H.V.0,2 đếnH.V.100)


1 - số độ cứng H.V.; 2 - độ dày mẫu tối thiểu t , mm; 3 - chiều dài đường chéo in d , mm; 4 - ký hiệu thang đo độ cứng H.V.; F , N

Hình A.2 - Biểu đồ để xác định các đặc tính của phép đo độ cứng Vickers dựa trên độ dày tối thiểu của mẫu (đối với thang đo từ H.V.0,01 đếnH.V.100)

Phụ lục B
(yêu cầu)
Bảng hệ số hiệu chỉnh cho phép đo trên bề mặt cong

B.1 Bề mặt hình cầu

Bảng B.1 và B.2 đưa ra hệ số hiệu chỉnh khi thực hiện phép đo độ cứng trên bề mặt hình cầu.

D mẫu hình cầu trên đó các phép đo được thực hiện.

Ví dụ:

Đường kính mẫu hình cầu D -10 mm.

F = 98,07 N

d = 0,150 mm.

Độ cứng Vickers -

Hệ số hiệu chỉnh lấy từ Bảng B.1 bằng phép nội suy = 0,983.

Độ cứng của mẫu hình cầu -824 ´ 0,983 = 810 H.V. 10.

Bảng B.1 - Bề mặt hình cầu lồi

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Bảng B.2 - Mặt cầu lõm

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Cuối bảng B.2

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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 Bề mặt hình trụ

Bảng B.3 - B.6 đưa ra hệ số hiệu chỉnh khi thực hiện phép đo độ cứng trên bề mặt hình trụ.

Các hệ số hiệu chỉnh được đưa ra cho tỷ lệ giữa chiều dài trung bình của đường chéo in với đường kính D mẫu hình trụ trên đó các phép đo được thực hiện.

Ví dụ:

Mẫu hình trụ, một trong các đường chéo vết lõm song song với trục hình trụ D = 5mm.

Độ dài trung bình của đường chéo in d = 0,415 mm.

F = 294,2 N

Độ cứng Vickers =

Hệ số hiệu chỉnh được lấy từ bảng B.6 = 1,075.

Độ cứng của mẫu hình trụ = 323 × 1,075= 347 H.V. 30.

Bảng B.3 - Bề mặt hình trụ lồi. Các đường chéo được quay 45° so với trục hình trụ

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Bảng B.4 - Bề mặt hình trụ lõm. Các đường chéo được quay 45° so với trục hình trụ

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Cuối bảng B.4

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Bảng B.5 - Bề mặt hình trụ lồi. Một trong các đường chéo song song với trục hình trụ

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Bảng B.6 - Bề mặt hình trụ lõm. Một trong các đường chéo song song với trục hình trụ

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

d/ D

hệ số hiệu chỉnh

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

Phụ lục C
(nhiều thông tin)
Quy trình giám sát định kỳ máy đo độ cứng đang hoạt động

Máy đo độ cứng phải được kiểm tra hàng ngày khi sử dụng. Mỗi mức độ cứng và từng phạm vi hoặc thang đo độ cứng được đo phải được theo dõi.

Trước khi thử nghiệm, máy đo độ cứng phải được kiểm tra bằng các tiêu chuẩn về độ cứng (đối với từng phạm vi/thang đo và cấp độ cứng). Để thực hiện điều này, các bản in tham chiếu phải được áp dụng cho thước đo độ cứng tham chiếu, được hiệu chuẩn (xác minh) theo ISO 6507-3. Kết quả đo phải tương ứng với giá trị được ấn định cho tiêu chuẩn trong quá trình hiệu chuẩn (kiểm định) với sai số tối đa cho phép trong Bảng 3 của ISO 6507-2. Nếu máy đo độ cứng không đáp ứng các yêu cầu này thì phải thực hiện hành động để loại bỏ sự khác biệt.

Khi tiến hành thử nghiệm, phải tạo ít nhất một ấn tượng trên tấm chuẩn độ cứng đã được hiệu chuẩn theo ISO 6507-3. Máy đo độ cứng được coi là sẵn sàng cho các phép đo nếu chênh lệch giữa giá trị trung bình (trung bình) và số độ cứng được ấn định cho thước đo trong quá trình hiệu chuẩn (kiểm tra) thỏa mãn sai số tối đa cho phép theo ISO 6507-2, Bảng 5. Nếu không thỏa mãn thì cần phải hiệu chỉnh máy đo độ cứng bằng các thước đo độ cứng

Những kết quả này phải được ghi lại trong một khoảng thời gian dài để xác định khả năng đo của máy đo độ cứng và để theo dõi độ lệch của cài đặt máy đo độ cứng.

Phụ lục D
(nhiều thông tin)
Độ không đảm bảo đo độ cứng Vickers

D.1 Yêu cầu chung

Phương pháp tính toán độ không đảm bảo đo gián tiếp được thảo luận trong phụ lục này liên quan đến độ không đảm bảo đo của kết quả đo độ cứng liên quan đến khả năng đo của máy đo độ cứng khi hiệu chuẩn các tấm chuẩn độ cứng ( CRM ). Độ không đảm bảo đo được tính toán bằng phương pháp này phản ánh ảnh hưởng tổng hợp của tất cả các nguồn độ không đảm bảo đo.

Phương pháp gián tiếp không thay thế phương pháp trực tiếp để ước tính sự đóng góp của các nguồn độ không đảm bảo đo riêng lẻ vào độ không đảm bảo đo tổng thể của phép đo độ cứng đối với máy đo độ cứng. Phương pháp gián tiếp được khuyến nghị để theo dõi máy đo độ cứng trong khoảng thời gian giữa các lần hiệu chuẩn.

D.2 Thuật toán tính toán độ không đảm bảo đo

Thuật toán được thiết kế để tính toán độ không đảm bảobạn tôi phương pháp gián tiếp, được thể hiện trong bảng D .1. Sự không chắc chắn mở rộngbạnthu được bằng cách nhânbạn tôi tiếp tục Hệ số giãn nởk= 2. Bảng D .1 chứa tất cả thông tin cần thiết cho việc tính toán.

D.3 Độ lệch của máy đo độ cứng dựa trên các phép đo sử dụng phép thử độ cứng tham chiếu

Độ lệchb Máy đo độ cứng (thường được gọi là sai số) thu được bằng cách trừ:

- giá trị trung bình của kết quả đo của năm vết lõm trong quá trình thử nghiệm máy đo độ cứng sử dụng thước đo độ cứng tiêu chuẩn;

- giá trị được ấn định cho thước đo độ cứng tiêu chuẩn trong quá trình hiệu chuẩn.

Dựa trên độ lệch, việc hiệu chỉnh được xác định được thực hiện đối với kết quả đo và được tính đến khi tính toán độ không đảm bảo đo.

D .4 Thuật toán tính toán độ không đảm bảo đo

D .4.1 Quy trình không sử dụng số liệu thống kê đo cho thước đo độ cứng tham chiếu (phương pháp 1)

Phương pháp 1 (M1) là phương pháp đơn giản hóa không được sử dụng khi tính toán độ không đảm bảo đo.

Trong M1, sai số được xác định dựa trên sai số cho phép của máy đo độ cứng so với thang đo lý thuyết, được sử dụng để xác định nguồn của độ không đảm bảo đobạn E . Trong trường hợp này, không có quy định nào về việc xác định sự hiệu chỉnh cần thực hiện trong quá trình đo.

(D.1)

Trong trường hợp này, kết quả đo như sau

(D.2)

D .4.2 Thuật toán dựa trên thống kê đo lường sử dụng thước đo độ cứng tiêu chuẩn (phương pháp 2)

Ngược lại với phương pháp 1 (M1), việc sử dụng phương pháp 2 (M2) dẫn đến giá trị độ không đảm bảo đo thấp hơn. Lỗi (sai lệch)b (bànD.1, giai đoạn 10) có lẽ mang tính hệ thống. Nên điều chỉnh kết quả đo để sửa lỗi hệ thống. Trong M2 giả định rằng các hiệu chỉnh được xác định và sau đó khi tính toán độ không đảm bảo đo, nếu các hiệu chỉnh được đưa vào kết quả đo thì sai số hệ thống được coi là bằng 0 hoặcbạn ôi tăng bởib . Thuật toán tính toánbạn đúng giải thích trong bảngD.1 và cũng xem , .

(D.3)

Trong trường hợp này, kết quả đo được xác định theo dạng sau

(D.4)

hoặc

(D.5)

Tùy thuộc vào việc có bao gồm độ lệch (lỗi) hay không để hiệu chỉnh thang đo của máy đo độ cứng, một hoặc một biểu thức khác được sử dụng để biểu thị kết quả đo.

Bộ Giáo dục Liên bang Nga

Đại học kỹ thuật vô tuyến bang Taganrog

Khoa Cơ khí

Tiểu luận

Hoàn thành:

Sinh viên gr. R-99

Đã kiểm tra:

Phó Giáo sư Bộ môn Cơ học

Taganrog 2001

Phương pháp xác định độ cứng của kim loại

VỀ Một trong những đặc điểm phổ biến nhất quyết định chất lượng của kim loại và hợp kim cũng như khả năng sử dụng chúng trong các cấu trúc khác nhau và trong các điều kiện vận hành khác nhau là độ cứng. Kiểm tra độ cứng được thực hiện thường xuyên hơn việc xác định các đặc tính cơ học khác của kim loại: độ bền, độ giãn dài, v.v.

Độ cứng của vật liệu gọi là khả năng chống lại sự xâm nhập cơ học của vật rắn khác vào lớp bề mặt của nó. Để xác định độ cứng, một vật thể (vết lõm) được chế tạo dưới dạng quả bóng thép, hình nón kim cương, hình chóp hoặc kim được ép vào bề mặt vật liệu với một lực nhất định. Độ cứng của vật liệu được đánh giá bằng kích thước của dấu ấn thu được trên bề mặt. Tùy thuộc vào phương pháp đo độ cứng của vật liệu mà đặc trưng về mặt định lượng số độ cứng Brinell (HB), Rockwell (HRC) hoặc Vickers (HV) .

Các đặc tính cơ học được chỉ định được kết nối với nhau, do đó, giá trị cụ thể của chúng có thể được tìm thấy bằng cách tính toán dựa trên dữ liệu độ cứng bằng cách sử dụng các công thức thu được cho một vật liệu cụ thể với cách xử lý nhiệt nhất định. Vì vậy, ví dụ, giới hạn độ bền uốn của thép có độ cứng 180-350 HB xấp xỉ 1,8 HB, với độ cứng 45-55 HRC - 18 HRC+150, mối quan hệ giữa giới hạn độ bền và độ bền kéo của thép được mô tả bằng quan hệ:


Các mẫu vật liệu kết cấu cụ thể, cũng như các sản phẩm làm từ chúng, có độ bền và đặc tính đàn hồi riêng. Sự chênh lệch giá trị của chúng đối với các mẫu khác nhau được làm từ cùng một vật liệu là do tính chất thống kê về độ bền của chất rắn và sự khác biệt về cấu trúc của các mẫu bề ngoài giống hệt nhau. Do sự không chắc chắn về các đặc tính cơ học thực tế của vật liệu, sự không chắc chắn của một số tải trọng bên ngoài tác dụng lên đối tượng kỹ thuật và các lỗi tính toán, để đảm bảo vận hành an toàn các kết cấu được thiết kế, phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa tương ứng với giai đoạn thiết kế của đảm bảo độ tin cậy. Biện pháp này được sử dụng giáng chức ở n lần so với ứng suất nguy hiểm của vật liệu (độ bền kéo, giới hạn chảy, giới hạn độ bền hoặc giới hạn tỷ lệ) giá trị của ứng suất tối đa cho phép được sử dụng trong điều kiện độ bền. Kích cỡ Nđã nhận Tên hệ số an toàn tiêu chuẩn , được chọn từ bảng hoặc được tính là tích

n = n1 * n2 * n3,

Ở đâu n1- tính đến độ chính xác trung bình của việc xác định ứng suất, n2- tính đến độ không đảm bảo của các đặc tính cơ học của vật liệu, n3- tính đến giá trị trung bình

mức độ trách nhiệm của bộ phận thiết kế.

Có một số cách để đo độ cứng, khác nhau về bản chất tác động của đầu nhọn. Độ cứng có thể được đo bằng vết lõm của đầu đo (phương pháp ép), tác động hoặc bằng cách bật lại đầu bi. Độ cứng, được xác định bằng cách trầy xước, đặc trưng cho khả năng chống gãy, bởi tính chất đàn hồi - đàn hồi, bằng vết lõm - khả năng chống biến dạng dẻo. Tùy thuộc vào tốc độ tác dụng của tải lên đầu đo, độ cứng được phân biệt giữa tĩnh (tải được tác dụng trơn tru) và động (tải được tác dụng có tác động).

Việc sử dụng rộng rãi các phép thử độ cứng được giải thích bởi một số ưu điểm của chúng so với các loại thử nghiệm khác:

Ø sự đơn giản của các phép đo không yêu cầu mẫu đặc biệt và có thể được thực hiện trực tiếp trên các bộ phận đang được thử nghiệm;

Ø hiệu suất cao;

Ø phép đo độ cứng thường không đòi hỏi phải phá hủy bộ phận và sau khi đo, nó có thể được sử dụng cho mục đích đã định;

Ø khả năng ước tính đại khái các đặc tính khác của kim loại bằng độ cứng, chủ yếu là độ bền kéo.

Vì vậy, ví dụ, biết độ cứng Brinell ( HB ), có thể xác định được độ bền kéo (độ bền kéo).

ở đâu k - hệ số phụ thuộc vào vật liệu;

k = 0,34 – thép HB 120…175;

k = 0,35 – thép HB 175…450;

k = 0,55 – đồng đã ủ, đồng thau và đồng thau;

k = 0,33 ... 0,36 – nhôm và hợp kim của nó.

Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là đo độ cứng bằng cách ấn một đầu đo có dạng quả bóng, hình nón và hình chóp vào kim loại thử nghiệm (phương pháp Brinell, Rockwell và Vickers tương ứng). Do bị lõm bởi một tải trọng đủ lớn, các lớp bề mặt của kim loại nằm bên dưới và gần đầu bị biến dạng dẻo. Sau khi loại bỏ tải, dấu ấn vẫn còn. Mức độ xuyên thấu của đầu nhọn vào bề mặt kim loại sẽ ít hơn, vật liệu được kiểm tra càng cứng.

Như vậy dưới độ cứng hiểu khả năng chống lại sự biến dạng dẻo cục bộ của vật liệu xảy ra khi một vật thể cứng hơn, vật bị lõm, được đưa vào trong nó.

Kiểm tra độ cứng Brinell

font-size:13.0pt"> Độ cứng theo phương pháp Brinell (GOST 9012-59) được đo bằng cách ấn một viên bi thép có đường kính nhất định vào mẫu thử

D dưới một tải nhất định P trong một thời gian nhất định (Hình 1). Bằng cách ấn quả bóng lên bề mặt mẫu, sẽ thu được một dấu ấn (lỗ). Số độ cứng Brinell, được chỉ định HB , đại diện cho tỷ lệ tải P đến diện tích bề mặt của một dấu ấn hình cầu F và được đo bằng kgf/mm2 hoặc MPa:

(2)

Diện tích của đoạn hình cầu sẽ là:

mm2 (3)

ở đâu D - đường kính bi, (mm);

h - độ sâu vết lõm, (mm).

Vì khó đo được độ sâu của bản in nên việc đo đường kính của bản in sẽ dễ dàng hơn d, thể hiện h qua đường kính bóng D và dấu ấn d:

, (mm) (4)

Sau đó , (mm2) (5)

Chỉ số độ cứng Brinell được xác định theo công thức:

, (kgf/mm2) (6)

Để chuyển đổi độ cứng Brinell sang đơn vị SI, cần nhân số độ cứng tính bằng kgf/mm2 với 9,81, tức là HB =9,81* HB (MPa).

Để có được kết quả so sánh khi xác định độ cứng HB các viên bi có đường kính khác nhau cần phải tuân theo điều kiện giống nhau.

Sự giống nhau của dấu vân tay dưới các D và P sẽ được đảm bảo nếu góc j không đổi (Hình 1.1). Thay vào công thức (6), ta được biểu thức sau:

font-size:13.0pt">Từ công thức này có thể thấy rằng giá trị HB sẽ không đổi nếu https://pandia.ru/text/79/338/images/image017_18.gif" width="65" Height="19 src=">.

Trong thực tế, khi xác định độ cứng, họ không tính toán theo công thức (6) mà sử dụng các bảng được biên soạn cho đường kính đã thiết lập của bi, bản in và tải trọng. Bóng được sử dụng với đường kính 10,5 và 2,5 mm. Đường kính bi và tải trọng được lựa chọn phù hợp với độ dày và độ cứng của mẫu (Bảng 1). Đồng thời, để thu được cùng các chỉ số độ cứng cho một vật liệu khi thử nghiệm với các viên bi có đường kính khác nhau, cần tuân thủ quy luật tương tự giữa các đường kính thu được của các vết lõm. Do đó, độ cứng được đo ở tỷ lệ không đổi giữa độ lớn của tải trọng P và bình phương đường kính quả bóng D 2 . Tỷ lệ này sẽ khác nhau đối với các kim loại có độ cứng khác nhau.

Bảng 1

Điều kiện kiểm tra độ cứng Brinell của kim loại


Số độ cứng Brinell đo được trong một thử nghiệm tiêu chuẩn ( D = 10 mm, P = 3000 kgf), viết như sau: HB 350. Nếu các thử nghiệm được thực hiện trong các điều kiện khác, hồ sơ sẽ như sau: HB 5/250/30-200, nghĩa là đạt được số độ cứng 200 khi thử nghiệm với một quả bóng có đường kính 5 mm dưới tải trọng 250 kgf và thời gian tải là 30 giây.

Khi đo độ cứng bằng phương pháp Brinell phải đáp ứng các điều kiện sau:

Ø mẫu có độ cứng cao hơn HB 450 kgf/mm2 (4500 MPa) bị cấm thử nghiệm;

Ø bề mặt của mẫu phải phẳng, không có cặn và các chất lạ khác;

Ø đường kính in phải nằm trong 0,2 D £ d £ 0,6 D ;

Ø mẫu phải có độ dày ít nhất gấp 10 lần chiều sâu vết in (hoặc nhỏ hơn đường kính quả bóng);

Ø khoảng cách giữa tâm các bản in liền kề và giữa tâm bản in với mép mẫu phải ít nhất là 4 d.

Xác định độ cứng HB được thực hiện trên máy ép Brinell (máy đo độ cứng loại TSh) theo thứ tự sau. Mẫu thử nghiệm (một phần) được đặt trên bàn 1 (Hình 2) với mặt đất hướng lên trên. Bằng cách quay bánh đà 2 theo chiều kim đồng hồ, bàn dụng cụ được nâng lên sao cho quả bóng 4 có thể được ép vào bề mặt đang được thử. Bánh đà 2 quay hết cỡ và bằng cách nhấn nút, động cơ điện sẽ được bật, động cơ sẽ di chuyển cánh tay đòn và tải dần dần thanh có quả bóng cố định trong đó. Quả bóng, dưới tác dụng của tải trọng 3, do trọng lượng mang tới cần lắc, được ép vào vật liệu đang được thử. Tải hoạt động trong một thời gian nhất định (10 ... 60 giây), được thiết lập bởi rơle thời gian, sau đó trục động cơ quay theo hướng ngược lại sẽ di chuyển cần gạt tương ứng và loại bỏ tải. Sau khi động cơ tự động tắt, quay bánh đà số 2 ngược chiều kim đồng hồ, hạ bàn máy xuống và lấy mẫu ra.

Đường kính của bản in được đo bằng kính hiển vi đọc (kính lúp Brinell), thị kính có thang đo với các vạch chia tương ứng với một phần mười milimét. Phép đo được thực hiện với độ chính xác 0,05 mm theo hai hướng vuông góc với nhau; để xác định độ cứng cần lấy giá trị trung bình của các giá trị thu được.

Đo độ cứng Vickers

Khi kiểm tra độ cứng bằng phương pháp Vickers, một hình chóp tứ diện kim cương có góc đỉnh được ép vào bề mặt vật liệu Một =1360 (Hình 1.1). Sau khi loại bỏ tải trọng thụt, đường chéo của vết lõm được đo d 1 . Số độ cứng Vickers H.V. được tính bằng tỷ số của tải trọng Z với diện tích bề mặt của dấu ấn hình chóp M:

Số độ cứng Vickers được biểu thị bằng ký hiệu H.V. chỉ ra tải P và thời gian giữ tải và không quy định kích thước của số độ cứng (kgf/mm2). Thời gian giữ vết lõm dưới tải là 10–15 giây đối với thép và 30 giây đối với kim loại màu.

Ví dụ: 450 HV 15/10 có nghĩa là đạt được số độ cứng Vickers là 450 với P = 10 kgf (98,1 N) tác dụng lên kim tự tháp kim cương trong 15 s.

Ưu điểm của phương pháp Vickers so với phương pháp Brinell là phương pháp Vickers có thể kiểm tra các vật liệu có độ cứng cao hơn do sử dụng kim tự tháp kim cương.

Kiểm tra độ cứng Rockwell

font-size:13.0pt"> Với phương pháp này, vết lõm là một hình nón kim cương hoặc một quả bóng thép cứng. Không giống như các phép đo sử dụng phương pháp Brinell, độ cứng được xác định bởi độ sâu của vết lõm chứ không phải bởi diện tích của nó. Độ sâu vết lõm được đo trong chính quá trình thụt đầu dòng, giúp đơn giản hóa đáng kể việc thử nghiệm Tải được áp dụng tuần tự theo hai giai đoạn (GOST 9013-59): sơ bộ đầu tiên, thường bằng 10 kgf (để loại bỏ ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi và mức độ nhám khác nhau), và sau đó là cái chính (Hình 3).

font-size:13.0pt"> Sau khi áp dụng tải trước, chỉ báo đo độ sâu của vết lõm được đặt thành 0. Khi tạo ra vết lõm bằng cách áp dụng tải cuối cùng, tải trọng chính sẽ được loại bỏ và độ sâu thâm nhập còn lại của đầu nhọn t được đo.

Độ cứng được đo trên thiết bị Rockwell (Hình 4), ở phần dưới của trạm có bảng 5. Ở phần trên của trạm có chỉ báo 3, bộ điều chỉnh dầu 2 và thanh 4, trong đó một đầu có hình nón kim cương được lắp đặt (có góc đỉnh là 1200 và bán kính cong 0,2 mm) hoặc một quả bóng thép có đường kính 1,588 mm. Chỉ báo 3 là mặt số có hai thang đo (đen và đỏ) và hai mũi tên - một mũi tên lớn (chỉ báo độ cứng) và một mũi tên nhỏ - để kiểm soát lượng tải trước truyền vào do chuyển động quay của bánh đà 6. Bảng có mẫu đo lắp trên đó được nâng lên bằng cách quay bánh đà cho đến khi kim nhỏ đối diện với chấm đỏ trên cân. Điều này có nghĩa là đầu nhọn được ấn vào mẫu dưới tải trước 10 kgf.

Sau đó, xoay thang đo chỉ báo (vòng tròn quay số) cho đến khi số 0 trên thang màu đen trùng với mũi tên lớn. Sau đó tải chính, được xác định bởi tải 1, được bật và sau khi dừng, các mũi tên đọc giá trị độ cứng Rockwell, là một số. Bàn chứa mẫu được hạ xuống bằng cách xoay tay quay ngược chiều kim đồng hồ.

Máy đo độ cứng Rockwell đo sự khác biệt giữa độ sâu của vết lõm thu được từ vết lõm của đầu dưới tác động của tải chính và tải trước. Mỗi áp suất (đơn vị tỷ lệ) của chỉ báo tương ứng với độ sâu vết lõm là 2 µm. Tuy nhiên, số độ cứng Rockwell thông thường ( nhân sự ) biểu thị độ sâu thụt không xác định t và giá trị 100 là t trên thang màu đen khi đo bằng hình nón và có giá trị 130 – t trên thang màu đỏ khi đo bằng quả bóng.

Số độ cứng Rockwell không có kích thước và ý nghĩa vật lý như số độ cứng Brinell, nhưng bạn có thể tìm thấy mối quan hệ giữa chúng bằng cách sử dụng các bảng đặc biệt.

Độ cứng Rockwell có thể được đo:

- nón kim cương với tổng tải trọng 150 kgf. Độ cứng được đo trên thang C và được ký hiệu HRC (ví dụ: 65 HRC ). Bằng cách này, độ cứng của thép tôi và thép tôi, vật liệu có độ cứng trung bình và các lớp bề mặt có độ dày hơn 0,5 mm được xác định;

- nón kim cương có tổng tải trọng 60 kgf. Độ cứng được đo theo thang A, trùng với thang C và được ký hiệu là nhân sự . Dùng để đánh giá độ cứng của vật liệu rất cứng, lớp bề mặt mỏng (0,3 ... 0,5 mm) và vật liệu tấm mỏng;

- quả bóng thép có tổng tải trọng 100 kgf. Độ cứng được chỉ định HRB và được đo trên thang màu đỏ B . Đây là cách xác định độ cứng của thép nhẹ (ủ) và hợp kim màu.

Khi đo độ cứng bằng thiết bị Rockwell, bề mặt của mẫu không có cặn, vết nứt, vết lõm, v.v. Cần phải kiểm soát độ vuông góc của tải trọng tác dụng và bề mặt của mẫu cũng như độ ổn định của nó. vị trí trên bàn dụng cụ. Khoảng cách vết lõm tối thiểu phải là 1,5 mm khi nhấn nón và ít nhất 4 mm khi nhấn bóng.

Độ cứng phải được đo ít nhất 3 lần trên một mẫu, lấy kết quả trung bình.

Ưu điểm của phương pháp Rockwell so với phương pháp Brinell và Vickers là giá trị độ cứng theo phương pháp Rockwell được ghi trực tiếp bằng kim chỉ báo, loại bỏ nhu cầu đo quang học của kích thước vết lõm.

Thư mục

1. Geler. Phương pháp phân tích, công việc và nhiệm vụ trong phòng thí nghiệm. M.: Luyện kim, 1984.

2. Luyện kim và nhiệt luyện thép: Tài liệu tham khảo. M. L Bernstein, M.: Luyện kim, 1983.

Đã xuất bản 19.09.2016 13:08

Độ cứng là khả năng chống lại sự thay đổi hình dạng (biến dạng) hoặc sự phá hủy của lớp bề mặt dưới tác động của lực tiếp xúc cục bộ. Áp dụng định nghĩa này vào các phương pháp thử nghiệm không phá hủy, chúng ta có thể thu được định nghĩa sau về độ cứng: đây là đặc tính của vật liệu chống lại biến dạng dẻo.

Các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định độ cứng của kim loại là các phương pháp dựa trên việc ấn một mũi nhọn ở dạng quả bóng thép (phương pháp Brinell và Rockwell), một viên kim cương hình kim tự tháp (phương pháp Vickers) hoặc một viên kim cương có đầu tròn (cũng phương pháp Rockwell) vào mẫu thử.

Chúng ta hãy xem xét từng phương pháp này một cách riêng biệt.

Phương pháp Rockwell- phương pháp xác định độ cứng của vật liệu, chủ yếu là kim loại, dựa trên việc ấn một mũi nhọn đặc biệt - một viên kim cương hình nón hoặc một viên bi thép cứng - vào bề mặt của mẫu thử dưới một tải trọng nhất định. Phương pháp này được đặt theo tên của nhà luyện kim người Mỹ Stanley Rockwell, người đã phát triển nó vào năm 1919. Sự khác biệt giữa phương pháp này là việc sử dụng tải thử nghiệm nhỏ (60, 100 và 150 kgf), cho phép sử dụng nó để thử nghiệm các mẫu mỏng và thành phẩm, cũng như sử dụng thang đo độ cứng đặc biệt chỉ liên quan đến độ sâu của vết lõm.

Cân độ cứng Rockwell.

Có 11 thang đo chính để xác định độ cứng bằng phương pháp Rockwell. Đây là thang âm A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T, trong khi, như đã đề cập trước đó, thang được sử dụng phổ biến nhất trong số đó là thang A, B và C với tải trọng thử nghiệm lần lượt là 60, 100 và 150 kgf.

Bảng 1. Thang đo độ cứng Rockwell được sử dụng rộng rãi nhất.

Điều quan trọng cần lưu ý là vật liệu càng cứng thì độ sâu của đầu càng thâm nhập vào nó càng ít. Để đảm bảo rằng độ cứng cao hơn của vật liệu không dẫn đến số độ cứng Rockwell thấp hơn, thang đo độ sâu thông thường được giới thiệu, lấy độ sâu bằng 0,002 mm làm một vạch chia. Khi thử nghiệm với hình nón kim cương, độ sâu xuyên thấu tối đa là 0,2 mm, hoặc 0,2/0,002 = 100 vạch chia; khi thử nghiệm với một quả bóng, nó là 0,26 mm, hoặc 0,26/0,002 = 130 vạch chia.

Văn bản quy định về phương pháp Rockwell.

  • GOST 9013-59. Kim loại. Phương pháp đo độ cứng Rockwell;
  • ISO 6508-1: Vật liệu kim loại - Kiểm tra độ cứng Rockwell. Phần 1: Phương pháp thi (Thang A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T);
  • Phương pháp tiêu chuẩn ASTM E-18 về độ cứng Rockwell và độ cứng bề mặt Rockwell của vật liệu kim loại;
  • Bảng chuyển đổi độ cứng tiêu chuẩn ASTM E-140 cho kim loại. Mối quan hệ giữa độ cứng Brinell, độ cứng Vickers, độ cứng Rockwell, độ cứng bề ngoài, độ cứng Knoop và độ cứng của kính hiển vi.

Phương pháp Vickers – phương pháp đo độ cứng của kim loại và hợp kim, dựa trên việc ép một kim tự tháp kim cương tứ diện đều với góc 136° giữa các mặt đối diện vào vật liệu thử. Trong trường hợp này, giá trị độ cứng được tính bằng cách chia tải trọng tác dụng cho diện tích bề mặt của dấu ấn hình chóp thu được.

Phương pháp đo này phù hợp để xác định giá trị độ cứng của các bộ phận mỏng làm bằng kim loại màu và kim loại màu và hợp kim; các bộ phận được làm cứng đến độ sâu nông, cũng như các bộ phận có lớp phủ điện mỏng. Nhược điểm chính của phương pháp Vickers là sự phụ thuộc của độ cứng đo được vào tải trọng tác dụng hoặc độ sâu thâm nhập của mũi nhọn (hiện tượng hiệu ứng kích thước).

Văn bản quy định về phương pháp Vickers.

  • GOST 2999-75 (ST SEV 470-77) – Kim loại và hợp kim. Phương pháp đo độ cứng Vickers;
  • ISO 6507-1:2005 Vật liệu kim loại. Kiểm tra độ cứng Vickers. Phần 1: Phương pháp kiểm tra.

Phương pháp Brinell – một trong những phương pháp chính để xác định độ cứng của vật liệu, dựa trên việc ấn một quả bóng kim loại làm bằng hợp kim cứng có đường kính nhất định vào bề mặt vật liệu thử và đo thêm đường kính của dấu ấn thu được. Bóng cacbua có đường kính 1; 2; 2,5; 5 và 10mm. Độ lớn của tải trọng và đường kính của quả bóng được chọn tùy thuộc vào vật liệu đang nghiên cứu. Trong trường hợp này, bản thân các tài liệu được chia thành 5 nhóm chính:

  • hợp kim thép, niken và titan;
  • gang thép;
  • đồng và hợp kim đồng;
  • kim loại nhẹ và hợp kim của chúng;
  • tiên phong.

Ngoài ra, các nhóm trên có thể được chia thành các nhóm nhỏ tùy theo độ cứng của mẫu.

Tài liệu quy định về phương pháp Brinell.

  • ISO 6506-1:2014 “Vật liệu kim loại - Kiểm tra độ cứng Brinell - Phần 1: Phương pháp thử”;
  • DSTU ISO 6506-1:2007 “Đánh giá độ cứng Brinell. Phần 1. Phương pháp thử nghiệm”;
  • ASTM E-10 "Phương pháp thử tiêu chuẩn về độ cứng Brinell của vật liệu kim loại";
  • ASTM E140-07 "Bảng chuyển đổi độ cứng tiêu chuẩn cho mối quan hệ kim loại giữa độ cứng Brinell, độ cứng Vickers, độ cứng Rockwell, độ cứng bề mặt, độ cứng Knoop và độ cứng Sclerscope."

Cũng cần lưu ý rằng theo ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59), các tải trọng cơ bản sau đây đối với phương pháp Brinell được quy định: 9,807 N; 24,52N; 49,03 N; 61,29N; 98,07N; 153,2N; 245,2N; 294,2N; 306,5N; 612,9N; 980,7N; 1226 N; 2452 N; 4903 N; 7355 N; 9807 N; 14 710 N; 29 420 N.

Trong số những nhược điểm của phương pháp, có thể lưu ý những điểm sau: áp dụng cho vật liệu có độ cứng không quá 450 HB; các giá trị độ cứng đo được phụ thuộc trực tiếp vào tải trọng tác dụng (hiệu ứng kích thước nghịch đảo); các đống và độ võng được hình thành dọc theo các cạnh của vết lõm, gây khó khăn cho việc đo cả đường kính và độ sâu của vết lõm; Do đường kính bi được sử dụng tương đối lớn nên phương pháp này không áp dụng được cho các mẫu mỏng.

Để đo độ cứng của vật liệu bằng các phương pháp này, người ta sử dụng các dụng cụ đặc biệt: máy đo độ cứng cầm tay và cố định. Chúng tôi sẽ cho bạn biết thêm về từng loại trong các bài viết sau.

Bề mặt của mẫu phải phẳng, không có cặn và các chất lạ khác;

Đường kính của bản in phải nằm trong khoảng 0,2D£d£0,6D;

Mẫu phải có độ dày ít nhất gấp 10 lần chiều sâu vết lõm (hoặc nhỏ hơn đường kính quả cầu);

Khoảng cách giữa tâm các bản in liền kề và giữa tâm bản in với mép mẫu phải ít nhất là 4d.

Việc xác định độ cứng HB được thực hiện trên máy ép Brinell (máy đo độ cứng loại TSh) theo thứ tự sau. Mẫu thử nghiệm (một phần) được đặt trên bàn 1 (Hình 2) với mặt đất hướng lên trên. Bằng cách quay bánh đà 2 theo chiều kim đồng hồ, bàn dụng cụ được nâng lên sao cho quả bóng 4 có thể được ép vào bề mặt đang được thử. Bánh đà 2 quay hết cỡ và bằng cách nhấn nút, động cơ điện 6. Động cơ sẽ di chuyển cánh tay đòn và tải dần dần thanh có quả bóng cố định trong đó. Quả bóng, dưới tác dụng của tải trọng 3, do trọng lượng mang tới cần lắc, được ép vào vật liệu đang được thử. Tải hoạt động trong một thời gian nhất định (10 ... 60 giây), được thiết lập bởi rơle thời gian, sau đó trục động cơ quay theo hướng ngược lại sẽ di chuyển cần gạt tương ứng và loại bỏ tải. Sau khi động cơ tự động tắt, quay bánh đà số 2 ngược chiều kim đồng hồ, hạ bàn máy xuống và lấy mẫu ra.

Đường kính của bản in được đo bằng kính hiển vi đọc (kính lúp Brinell), thị kính có thang đo với các vạch chia tương ứng với một phần mười milimét. Phép đo được thực hiện với độ chính xác 0,05 mm theo hai hướng vuông góc với nhau; để xác định độ cứng cần lấy giá trị trung bình của các giá trị thu được.

Đo độ cứng Vickers

Khi kiểm tra độ cứng bằng phương pháp Vickers, một hình chóp tứ diện kim cương có góc đỉnh a=136 0 được ép vào bề mặt vật liệu (Hình 1.1). Sau khi loại bỏ tải trọng vết lõm, đo đường chéo của vết lõm d 1. Số độ cứng Vickers HV được tính bằng tỷ lệ của tải trọng Z với diện tích bề mặt của dấu ấn hình chóp M:

Số độ cứng Vickers được ký hiệu bằng ký hiệu HV biểu thị tải trọng P và thời gian giữ dưới tải, còn kích thước của số độ cứng (kgf/mm 2) không được chỉ định. Thời gian giữ vết lõm dưới tải là 10–15 giây đối với thép và 30 giây đối với kim loại màu.

Ví dụ, 450 HV 10/15 có nghĩa là đạt được số độ cứng Vickers là 450 khi P = 10 kgf (98,1 N) tác dụng lên kim tự tháp kim cương trong 15 giây.

Ưu điểm của phương pháp Vickers so với phương pháp Brinell là phương pháp Vickers có thể kiểm tra các vật liệu có độ cứng cao hơn do sử dụng kim tự tháp kim cương.

Kiểm tra độ cứng Rockwell


Trong phương pháp này, vết lõm là một hình nón kim cương hoặc một quả bóng thép cứng. Không giống như các phép đo sử dụng phương pháp Brinell, độ cứng được xác định bởi độ sâu của vết lõm chứ không phải bởi diện tích của nó. Độ sâu của vết lõm được đo trong chính quá trình thụt đầu dòng, điều này giúp đơn giản hóa rất nhiều việc kiểm tra. Tải trọng được áp dụng tuần tự theo hai giai đoạn (GOST 9013-59): sơ bộ đầu tiên, thường bằng 10 kgf (để loại bỏ ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi và mức độ nhám khác nhau), sau đó là chính (Hình 3). Sau khi áp dụng tải trước, chỉ báo đo độ sâu thụt đầu dòng được đặt thành 0. Khi đã đạt được vết lõm bằng cách tác dụng tải trọng cuối cùng, tải trọng chính được loại bỏ và độ sâu xuyên thấu còn lại t được đo.

Độ cứng được đo trên thiết bị Rockwell (Hình 4), ở phần dưới của trạm có lắp một bảng 5. Ở phần trên của trạm có đèn báo 3, bộ điều chỉnh dầu 2 và một thanh 4, trong đó một đầu có hình nón kim cương được lắp đặt (có góc đỉnh là 120 0 và bán kính làm tròn 0,2 mm) hoặc một quả bóng thép có đường kính 1,588 mm. Chỉ báo 3 là mặt số có hai thang đo (đen và đỏ) và hai mũi tên - một mũi tên lớn (chỉ báo độ cứng) và một mũi tên nhỏ - để kiểm soát lượng tải trước truyền vào do chuyển động quay của bánh đà 6. Bảng có mẫu đo lắp trên đó được nâng lên bằng cách quay bánh đà cho đến khi kim nhỏ đối diện với chấm đỏ trên cân. Điều này có nghĩa là đầu nhọn được ấn vào mẫu dưới tải trước 10 kgf.

Sau đó, xoay thang đo chỉ báo (vòng tròn quay số) cho đến khi số 0 trên thang màu đen trùng với mũi tên lớn. Sau đó tải chính, được xác định bởi tải 1, được bật và sau khi dừng, các mũi tên đọc giá trị độ cứng Rockwell, là một số. Bàn chứa mẫu được hạ xuống bằng cách xoay tay quay ngược chiều kim đồng hồ.

Máy đo độ cứng Rockwell đo sự khác biệt giữa độ sâu của vết lõm thu được từ vết lõm của đầu dưới tác động của tải chính và tải trước. Mỗi áp suất (đơn vị tỷ lệ) của chỉ báo tương ứng với độ sâu vết lõm là 2 µm. Tuy nhiên, số độ cứng Rockwell (HR) không biểu thị độ sâu vết lõm t quy định mà là giá trị 100 - t trên thang màu đen khi đo bằng hình nón và giá trị 130 - t trên thang màu đỏ khi đo bằng thước đo. quả bóng.

Số độ cứng Rockwell không có kích thước và ý nghĩa vật lý như số độ cứng Brinell, nhưng bạn có thể tìm thấy mối quan hệ giữa chúng bằng cách sử dụng các bảng đặc biệt.

Độ cứng Rockwell có thể được đo:

Nón kim cương có tổng tải trọng 150 kgf. Độ cứng được đo theo thang C và HRC được chỉ định (ví dụ: 65 HRC). Bằng cách này, độ cứng của thép tôi và thép tôi, vật liệu có độ cứng trung bình và các lớp bề mặt có độ dày hơn 0,5 mm được xác định;

Nón kim cương có tổng tải trọng 60 kgf. Độ cứng được đo theo thang A, giống như thang C và được ký hiệu là HRA. Dùng để đánh giá độ cứng của vật liệu rất cứng, lớp bề mặt mỏng (0,3 ... 0,5 mm) và vật liệu tấm mỏng;

Bi thép có tổng tải trọng 100 kgf. Độ cứng được chỉ định là HRB và được đo trên thang màu đỏ B. Đây là cách xác định độ cứng của thép nhẹ (ủ) và hợp kim màu.

Khi đo độ cứng bằng thiết bị Rockwell, bề mặt của mẫu không có cặn, vết nứt, vết lõm, v.v. Cần phải kiểm soát độ vuông góc của tải trọng tác dụng và bề mặt của mẫu cũng như độ ổn định của nó. vị trí trên bàn dụng cụ. Khoảng cách vết lõm tối thiểu phải là 1,5 mm khi nhấn nón và ít nhất 4 mm khi nhấn bóng.

Độ cứng phải được đo ít nhất 3 lần trên một mẫu, lấy kết quả trung bình.

Ưu điểm của phương pháp Rockwell so với phương pháp Brinell và Vickers là giá trị độ cứng theo phương pháp Rockwell được ghi trực tiếp bằng kim chỉ báo, loại bỏ nhu cầu đo quang học của kích thước vết lõm.

Thư mục

1. Geller Yu.A. Rakhstadt A.G. Khoa học vật liệu. Phương pháp phân tích, công việc và nhiệm vụ trong phòng thí nghiệm. M.: Luyện kim, 1984.

2. Luyện kim và nhiệt luyện thép: Tài liệu tham khảo. M.L. Bernstein, A.G. Rakhstadt M.: Luyện kim, 1983.