- Что такое твердость и способы точного определения
- Метод измерения на основании шкал Роквелла
- Методика Виккерса
- Способ Бринелля
- Метод Шора
- Вывод
Заказывая металлопрокат, нужно не только оценить его размеры, но и обратить внимание на твердость стали. От этой величины зависит, как изделие будет противостоять износу и сильному давлению. Так можно спрогнозировать, какие инструменты потребуются для обработки.
Что такое твердость и способы точного определения
Твердостью называют способность стали противостоять проникновению инородного тела после статического вдавливания. Эту величину определяют, глядя на площадь полученного оттиска, глубину вдавливания предмета в сталь или диагональ оттиска.
На сегодня есть несколько методик выявления данного показателя. Производствам стоит пользоваться самыми простыми и точными вариантами, чтобы изготовить продукцию, которая соответствует установленным нормам ГОСТ.
Выбор контрольного метода зависит от таких показателей:
- исходная упругость, пластичность, прочность металла;
- размер объекта контроля или мест соединения (актуально, если нужно иметь дело с твердостью в зоне сварного шва);
- конечный итог (можно иметь дело с твердостью и самого изделия, и только его поверхности);
- условия (полевые или лабораторные);
- насколько стабильны результаты замеров (будут ли они такими же, если снова захотите провести испытание).
«Стальмет» определяет твердость по Роквеллу. Также поставляет сертифицированный металлопрокат предприятиям Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Мы соберем партию и организуем доставку по нужному адресу. Средний срок получения металлопроката – от 2 до 10 дней.
Чтобы определить твердость, эталонный образец вдавливают в поверхность стали. На этом принципе основаны все известные на сегодня методики.
Варианты определения твердости:
- по Роквеллу;
- на основании методики Виккерса;
- по Бринеллю;
- на основании методики Шора.
Далее расскажем о главных особенностях определения твердости с использованием каждого из способов.
Метод измерения на основании шкал Роквелла
Роквелл предложил измерять твердость алмазным конусом (для закаленных сталей) или твердосплавных шариков (для отожженных сталей). Чтобы сделать замер, используют механический и электронный твердомер. Твердость по Роквеллу предполагает использование нескольких шкал испытаний. Чтобы выявить эту величину для инструментов (зубил, напильников, молотков) и крепежей, чаще всего используют шкалу С. Например, оптимальной твердостью клинка считается показатель 52-58 HRC. Если этот показатель выше, нож считается твердым, но хрупким.
Если задействован алмазный конус, для определения твердости использована шкала А или С. Поэтому можно встретить значения вроде 58 HRC, где 58 – показатель твердости, две буквы после нее (HR) указывают на методику Роквелла, а последняя буква (C) сообщает о использованной шкале испытаний.
Числовые значения разных шкал Роквелла нельзя приравнивать друг к другу. Получается, что 58 HRC и 58 HRA – это не одинаковые показатели.
Как правильно делать замер методом Роквелла?
- надежно зафиксировать заготовку;
- планомерно погружать эталонный образец;
- точно отобразить результаты определения твердости.
Метод Роквелла лежит в основе норм твердости, указанным в ГОСТ. Поэтому можно считать этот вариант самым легким, точным и широко распространенным. Однако, есть еще несколько известных методик, которые тоже заслуживают внимания.
Методика Виккерса
Чтобы узнать, с какой твердостью имеете дело, можно не только проводить замер по Роквеллу, но и использовать метод Виккерса. Этот способ подходит для работы с тонкими листовыми металлами, цементированной поверхностью. Метод основан на вдавливании в поверхность четырехугольной пирамиды. Этот эталонный образец изготовлен из алмаза – материала с максимально известной твердостью.
Требования при измерениях с использованием метода Виккерса:
- длительность давления на поверхность – до 15 секунд;
- приложенная сила – 30 кг;
- минимальная толщина измеримого листа – в 1,2 больше, чем прогнозируемая диагональ оттиска;
- полученная величина напрямую зависит от приложенной силы;
- использование методики с чистой отполированной поверхностью (показатель шероховатости – до 0,16 мкм);
Этот способ подходит для выявления микротвердости. В таком случае пирамидку погружают на глубину до 0,2 мкм. Приложенная сила – до 500 г. Если нужно иметь дело с твердостью таких маленьких величин, используем микроскоп.
Чтобы использовать этот метод и получить точный результат, нужно прилагать регламентированную величину силы, следить за длительностью воздействия. Также необходимо тщательно подготовить поверхность.
Способ Бринелля
Твердостью по Бринеллю называют процесс измерения данного показателя, основанный на вдавливании стального шарика под большой нагрузкой в измеримую поверхность. На поверхности остается полусферический оттиск. Измеряя его диаметр и глубину, можно определить, с какой твердостью работаем.
Требования к проведению измерений:
- отсутствие окалины, изгибов на поверхности;
- выдержка давления – от 10 до 180 секунд;
- образцы, отличающееся повышенной твердостью (от 450 кгс/мм2), не испытываются;
- соотношение между нагрузкой и полученным оттисков должно быть постоянным;
- не нужно измерять показатель твердости у кромки изделия.
Методика подходит для металлов и сплавов. Диаметр шарика и нагрузку определяют в зависимости от материала. Этим способом проводят измерения незакаленной стали.
Метод Шора
Твердостью по Шору называют быстрое, простое измерение данной величины для различных поверхностей, включая криволинейные. Для измерения исследуют отскок бойка, который падает вертикально на измеримую зону. На величину отскока может влиять шероховатость, структура, толщина и другие показатели, не соотносимые с твердостью.
Требования к проведению замеров:
- толщина изделия – от 6 мм;
- проведение измерений на расстоянии от 12 мм от края;
- ровная поверхность в радиусе 6 мм от кончика эталонного образца;
- есть риск отклонения результатов из-за шероховатости, перепадов поверхности;
- важно правильно расположить измерительные приборы.
Этот метод измерения твердости считается быстрым, но не очень точным. Если важно определить, с какой точно твердостью имеете дело, лучше использовать другие способы.
Вместо выводов
Использование одного из перечисленных методов определения твердости позволяет проводить испытания и получать точные результаты в полевых или лабораторных условиях. Однако при исследованиях важную роль играет и сам эталонный образец (расположение, диаметр), и приложенная сила давления, и характеристики измеримой поверхности. Обычно проведение измерений занимает до 2 минут. Так можно убедиться в том, что образец соответствует требованиям, изложенным в ГОСТ.