Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

Сравнение шкал измерения твёрдости

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Твёрдость – свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела – индентора.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения), наиболее распространёнными среди которых являются [1]:

  • метод Бринелля (HB) – твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Бринеллю – МПа. Метод не применяется для тонких материалов и материалов с большой твёрдостью;
  • метод Роквелла (HRA, HRB, HRC) – твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость вычисляется по формуле [2]: HR = HRmax – (H – h) / 0,002, где HRmax – максимальная твёрдость по Роквеллу (по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B – 130 единиц), (H – h) – разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении). Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной величиной. Метода Роквелла проще в реализации, но обладает меньшей точностью по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника;
  • метод Виккерса (HV) – твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Виккерсу – МПа. Позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов [3]:, но обладает пониженной точностью в нижнем диапазоне (для мягких материалов).

Результаты измерения твёрдости по методам Роквелла и Виккерса могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методу Бринелля (таблица 1) [4]. Зная твёрдость по Бринеллю, можно рассчитать предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач [5]:

  • для стали:

    σв = 3,33 × HB;
    σт = 1,67 × HB;

  • для алюминиевых сплавов:

    σв = 3,62 × HB;

  • для медных сплавов:

    σв = 2,60 × HB;

где σв – предел прочности, МПа; σт – предел текучести, МПа.

Таблица 1 – Перевод результатов измерения твёрдости
Шкала Бринелля, HB Шкала Роквелла, HRB (HRC) Шкала Виккерса, HV
100 52,4 100
105 57,5 105
110 60,9 110
115 64,1 115
120 67,0 120
125 69,8 125
130 72,4 130
135 74,7 135
140 76,6 140
145 78,3 145
150 79,9 150
155 81,4 155
160 82,8 160
165 84,2 165
170 85,6 170
175 87,0 175
180 88,3 180
185 89,5 185
190 90,6 190
195 91,7 195
200 92,8 200
205 93,8 205
210 94,8 210
215 95,7 215
220 96,6 220
225 97,5 225
230 98,4 230
235 99,2 235
240 100,0 240
245 (21,2) 245
250 (22,1) 250
255 (23,0) 255
260 (23,9) 260
265 (24,8) 265
270 (25,6) 270
275 (26,4) 275
280 (27,2) 280
285 (28,0) 285
290 (28,8) 290
295 (29,5) 295
300 (30,2) 300
310 (31,6) 310
319 (33,0) 320
328 (34,2) 330
336 (35,3) 340
344 (36,3) 350
352 (37,2) 360
360 (38,1) 370
368 (38,9) 380
376 (39,7) 390
384 (40,5) 400
392 (41,3) 410
400 (42,1) 420
408 (42,9) 430
416 (43,7) 440
425 (44,5) 450
434 (45,3) 460
443 (46,1) 470
(47,5) 490
(48,2) 500
(49,6) 520
(50,8) 540
(52,0) 560
(53,1) 580
(54,2) 600
(55,4) 620
(56,5) 640
(57,5) 660
(58,4) 680
(59,3) 700
(60,2) 720
(61,1) 740
(62,0) 760
(62,8) 780
(63,6) 800
(64,3) 820
(65,1) 840
(65,8) 860
(66,4) 880
(67,0) 900
(69,0) 1114
(72,0) 1220

Перевод значений твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. Строго говоря, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла, но, тем не менее, имеет вполне определённую практическую ценность.

Перечень ссылок

  1. Твёрдость // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Твёрдость.
  2. Метод Роквелла // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Роквелла.
  3. Метод Виккерса // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Виккерса.
  4. Тех. справочник / Твёрдости металлов // Инженерно-промышленный центр “Металлообработка”. – http://metalltex.ru/tehspravochnik/tverdostimet.
  5. Метод Бринелля // Википедия: свободная энциклопедия. – http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Бринелля.
< Свойства конструкционных материалов Содержание Цветовая маркировка сталей >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • Введение в материаловедение материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Материаловедение – научная дисциплина, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов. Назначение материала определяется требованиями конструкции (конструкционные критерии – прочность, долговечность, коррозийные свойства и т.п.) и возможностью переработки в изделие (технологические критерии – коэффициент обрабатываемости резанием, сварки и обработки давлением и т.п.). Разновидности материалов: металлические материалы; неметаллические материалы (резина, [...]
  • Основные понятия теории сплавов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сплав – макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов. Сплавы получают путём: плавления – процесса перехода материалов из твёрдого состояния в жидкое при повышенных температурах; спекания – процесса получения твёрдых и пористых материалов из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах; осаждения из газовой фазы – процесса [...]
  • Свойства конструкционных материалов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Механические свойства определяются по результатам механических испытаний, при которых материалы подвергаются воздействию внешних (статических, динамических, циклических) сил, вызывающих напряжение и деформацию. Напряжение – величина нагрузки, отнесённая к единице площади поперечного сечения испытуемого образца. Деформация – изменение формы и размеров твёрдого тела под влиянием внешних сил. Различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, [...]
  • Цветные сплавы материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Алюминиевые сплавы Алюминий (Al) – лёгкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 2,7 т/м3, температура плавления – 660 °С, временное сопротивление разрыву – 80 МПа, относительное удлинение – 45%, твёрдость – 20 НВ. Обладает высокой удельной прочностью (отношением предела прочности к плотности), пластичностью, хорошими тепло- и электропроводимостью, коррозионной стойкостью благодаря образованию [...]
  • Стали материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сталь – сплав железа (не менее 45%) с углеродом (0,022-2,14%) и другими элементами. Обычно сталь имеет плотность 7,6-7,9 т/м3, временное сопротивление растяжению – 800-3000 МПа, относительное удлинение – 5-12%. Сталь является важнейшим конструкционным материалом для тяжёлой промышленности, строительства и прочих отраслей. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей Углерод [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики