Методы измерения твердости

Page 1

38
Р а б о т а № 5
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЁРДОСТИ
5.1. Основные положения
Цель работы: определение значения твёрдости материала по Бринеллю
и Роквеллу.
Общие сведения. Под твёрдостью понимают свойство материала сопро-
тивляться проникновению в него более твёрдого наконечника (индентора), не
получающего остаточных деформаций. Испытания на твёрдость получили
большое распространение в промышленности, т.к. они дают возможность изу-
чать свойства материала не только на опытных образцах, но и на готовых кон-
струкциях и деталях. К тому же имеется возможность по результатам испыта-
ний на твёрдость определить величину предела прочности материала без про-
ведения испытаний материала на растяжение.
Наибольшее распространение получили статические методы:
а) метод Бринелля – вдавливание стального закалённого шарика;
б) метод Роквелла – вдавливание стального шарика при контроле мягких
материалов или алмазного конуса при испытании твёрдых;
в) метод Виккерса – вдавливание алмазной пирамиды.
Указанные методы определения твёрдости регламентированы соответст-
вующими ГОСТами. Здесь рассматриваются только наиболее распространён-
ные методы, к которым относятся: метод измерения твёрдости по Бринеллю
(ГОСТ 9012-59) и метод измерения твёрдости по Роквеллу (ГОСТ 9013-59).
5.2. Метод измерения твёрдости по Бринеллю
Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из
твёрдого сплава) в образец или изделие под воздействием нагрузки Р, прило-
женной перпендикулярно поверхности образца, в течение определённого вре-
мени и измерении диаметра отпечатка d после снятия нагрузки (рис. 5.1.). Диа-
метр образующегося сферического отпечатка d измеряется лупой-
компаратором (с помощью микроскопа).
Твёрдость по Бринеллю (НВ) численно равна напряжению, выраженному
отношением приложенной нагрузке Р к площади поверхности А сферического
отпечатка диаметром d (размерность при обозначении твёрдости опускается).
Для случая измерения нагрузки в килограммах
HB
P
A
= .
(5.1)
Для случая измерения нагрузки в ньютонах
А
Р
0,102
НВ =
,
(5.2)

---

Page 2

Работа №5. Методы измерения твердости
39
где
2
2
2
2
1
1 sin
2
2
2
πD D
D
d
πD
А
ϕ


−
−






=
=
−
−




,
ϕ
– угол вдавливания, т. е. угол между двумя радиусами шарика, прове-
дёнными к концам отпечатка.
Рис. 5.1. Схема вдавливания шарика в образец или изделие
Согласно формулам (5.1 и 5.2) для получения одинаковой твёрдости при
использовании шариков различных диаметров (ГОСТ допускает применение
диаметром 1,0; 2,0; 2,5; 5,0 и 10 мм) необходимо, чтобы угол вдавливания ϕ
(рис. 5.1) оставался неизменным при постоянном отношении нагрузки к квад-
рату диаметру шарика, которое обозначается через
2
102
,0
D
Р
К =
, Н/мм
2
(
2
D
Р
К =
,
кГ
/
мм
2
).
Для выбора значений
К
при испытании различных материалов рекомен
-
дуется пользоваться данными табл
. 5.1.
Определившись значением
К
и диамет
-
ром шарика
D,
используемого при испытаниях
,
выбирают нагрузку
Р
согласно
данным табл
. 5.2.
Таблица 5.1
Значения коэффициента К
Металлы и славы
К
НВ
Железо, сталь, чугун и другие высокопрочные сплавы
30
от 96 до 450
Титан и его сплавы
15
50 220
Алюминий, медь, никель и их сплавы
10
32 200
Магний и его сплавы
5
16 100
Подшипниковые сплавы
2,5
8 50
Олово, свинец
1
3,2 20

---

Page 3

Механические испытания материалов
40
Согласно ГОСТу твёрдость по Бринеллю при использовании шарика
D=10
мм под нагрузкой
Р=29420
Н
(3000
кГ
)
с продолжительностью выдержки
под нагрузкой от
10
до
15
секунд обозначается цифрами
,
характеризующими
величину твёрдости
,
и буквами НВ
,
например
: 185
НВ
.
При других условиях
испытания после букв НВ указывается условие испытания в следующем поряд
-
ке
:
диаметр шарика
,
нагрузка и продолжительность выдержки под нагрузкой
,
например
: 185
НВ
5/750/20 –
твёрдость по Бринеллю
,
определённая с примене
-
нием шарика
D = 5
мм
,
при нагрузке
750
кГ и продолжительности выдержки
под нагрузкой
20
с
.
Размерность числа твёрдости во всех случаях опускается
.
Диаметр шарика и нагрузку следует выбирать так
,
чтобы диаметр отпе
-
чатка находился в пределах
0,25D < d < 0,6D.
При несоблюдении этих требова
-
ний необходимо изменить условия испытаний
(D
и
Р).
Твёрдость НВ для многих материалов связана с пределами прочности эм
-
пирическими зависимостями
,
например
,
для сталей
σ
в
=(2,94 – 3,53)
НВ
,
МПа
.
Следует иметь в виду
,
что по Бринеллю нельзя определять твёрдость
очень мягких
(
НВ
< 8)
и очень твёрдых материалов
(
НВ
> 450).
В мягких мате
-
риалах шарик погрузится очень глубоко
,
диаметр отпечатка будет близок к
диаметру шарика
D
и перестанет служить критерием твёрдости
.
Наоборот
,
если
твёрдость материала будет очень большой
,
величина отпечатка получится ма
-
ленькой и края его будут столь нечёткими
,
что не удастся точно измерить диа
-
метр отпечатка
,
к тому же шарик может получить остаточную деформацию
,
ис
-
кажающую результаты испытания
.
Таблица 5.2
Значение нагрузки P
Нагрузка Р, Н (кГ), для К=0,102Р/D
2
, (Р/D
2
)
Диаметр ша-
рика, мм
30
15
10
5
2,5
1
1,000
294,2
(30)
–
98,07
(10)
49,03
(5)
24,52
(2,5)
98,807
(1)
2,000
1177
(120)
–
392,3
(40)
196,1
(20)
98,07
(10)
39,23
(4)
2,500
1839
(187,5)
–
612,9
(62,5)
306,0
(31,2)
153,0
(15,6)
60,80
(6,2)
5,000
7355
(750)
–
2452
(250)
1226
(125)
612,9
(62,5)
245,2
(25)
10,000
29420
(3000
14710
(1500)
9807
(1000)
4903
(500)
2452
(250)
980,7
(100)

---

Page 4

Работа №5. Методы измерения твердости
41
Условия испытаний и требования к образцам. Минимальная толщина
образца должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка и определять
-
ся по формуле
S
≥
10h.
(Р
выражена в Н
);
0,102
10
10
Р
S
DНВ
Р
S
DНВ
π
π
≥ ⋅
≥ ⋅
(Р
выражена в кГ
).
На практике минимальная толщина образца или изделия определяется по
таблице
,
приведённой в приложении
2
ГОСТ
9012-59.
При испытании на твёрдость особое значение имеет качество поверхно
-
сти
.
Чем меньше глубина вдавливания индентора
(
или нагрузка
),
тем выше
должна быть чистота поверхности
.
Немаловажно также
,
чтобы в процессе под
-
готовке поверхности не изменялись свойства поверхностного слоя
(
вследствие
наклёпа или разогрева при шлифовании или полировке
).
Требования к качеству вдавливаемого шарика
,
условиям приложения си
-
лы и качеству испытуемой поверхности регламентируются ГОСТом
.
Продол
-
жительность выдержки под нагрузкой должна быть от
10
до
15
с для черных
металлов
,
для цветных металлов и сплавов
–
от
10
до
180
с
,
в зависимости от
материала и его твёрдости
,
и
должна быть указана в норматив
-
но
-
технической
документации
.
Расстояние между центрами двух
соседних отпечатков должно быть
не менее
4d,
а расстояние от цен
-
тра отпечатка до края образца
(
изделия
) –
не менее
2,5d;
для ме
-
таллов с твёрдостью менее
35
НВ
расстояния должны быть соответ
-
ственно
6d
и
3d.
Число
твёрдости
может
быть определено по формуле
(5.1)
или
(5.2).
Для быстрого определе
-
ния числа твёрдости
,
в зависимо
-
сти от диаметра шарика
D,
испы
-
тательной нагрузки Р
,
величины
К
,
пользуются
специальными
таблицами
(
см
.
табл
. 5.3),
заме
-
няющими вычисления по указан
-
ным формулам
,
приведёнными в
приложении
2
ГОСТ
9012-59.
Рис. 5.2. Прибор для измерения
твердости материалов ТШ-2М

---

Page 5

Механические испытания материалов
42
Прибор для измерения твёрдости металлов ТШ – 2М (тип ТБ). При
-
бор ТШ
– 2
М предназначен для измерения твёрдости металлов по методу Бри
-
нелля
.
Принципиальная схема прибора изображена на рис
. 5.2.
Механизм подъ
-
емного столика
8,
на который помещается образец
,
состоит из пары винт
-
маховик
9, 10.
Испытания осуществляются с помощью механизма
,
приводимо
-
го в работу электродвигателем
1,
включение которого производится нажатием
пусковой кнопки
,
расположенной на левой стороне станины
4.
От двигателя че
-
рез червячный редуктор
2
вращение передаётся на кривошипно
-
шатунный ме
-
ханизм нагружения
5.
Шатун опускается
,
и освобождённая рычажная система
нагружения
6
с грузами
3
передаёт через оправку
7
с шариком на конце задан
-
ную нагрузку образцу
.
Механизм нагружения возвращается в исходное поло
-
жение механизмом переключения вращения ротора электродвигателя
.
Электро
-
двигатель при этом автоматически отключается
.
Время выдержки образца под полной нагрузкой контролируют с помо
-
щью сигнальной лампы
.
Величина нагрузки
,
диаметр шарика и время испыта
-
ния могут меняться путём регулирования пресса в зависимости от твёрдости
материала образца
.
Проведение испытания. Выбираются соответственный шариковый на
-
конечник
,
закрепляют его в шариковой оправке
7,
накладывают на подвеску
требуемое количество грузов и устанавливают необходимую продолжитель
-
ность выдержки образца под нагрузкой
.
Поскольку твёрдость материалов
,
ис
-
пытываемого студентами в лаборатории лежит в пределах от
140<
НВ
<450,
то
испытания проводятся при нагрузке
Р=29240
Н
(3000
кГ
)
и диаметре шарика
D=10
мм
.
Образец кладётся на столик пресса
8
и с помощью маховика
10
до от
-
каза поджимается к шариковой оправке
7.
Нажимом на кнопку включается
электродвигатель
1,
вращение которого через редуктор
2
передаётся на образец
.
По окончании испытания
,
когда погаснет лампочка и включится электродвига
-
тель
,
опускается столик
,
снимается образец и измеряется диаметр полученного
отпечатка с помощью специальной лупы
или микроскопа
.
На рис
. 5.3
дано изобра
-
жение отпечатка
,
видимое в лупу
(d = 4,25
мм
).
Диаметр каждого отпечатка следует
измерить дважды по двум взаимно пер
-
пендикулярным направления с точностью
до сотых долей миллиметра и взять сред
-
нее из двух полученных измерений
(
раз
-
ность измерений не должна превышать
2%).
Число отпечатков каждый раз долж
-
но быть не менее трёх
.
По диаметру отпе
-
Рис. 5.3. Схема измерения отпечатка

---

Page 6

Работа №5. Методы измерения твердости
43
чатка находят число твёрдости по формулам
(5.1)
или
(5.2)
или по табл
. 5.3.
По
числу вычисляют предел прочности материала
.
Для углеродистой стали
σ
в
=3,53
НВ
,
МПа
.
Таблица 5.3
Величины твёрдости по Бринеллю
при диаметре шарика D=10 мм, нагрузке Р=29420 Н (3000 кГ) и К=30
d, мм
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
2,40
653
648
643
637
632
627
621
616
611
606
2,50
601
597
592
587
582
578
573
569
564
560
2,60
555
551
547
543
538
534
530
526
522
518
2,70
514
510
507
503
499
495
492
488
485
481
2,80
477
474
471
467
464
461
457
454
451
448
2,90
444
441
438
435
432
429
426
423
420
417
3,00
415
412
409
406
404
401
398
395
393
390
3,10
388
385
383
380
378
375
373
370
368
366
3,20
363
361
359
356
354
352
350
347
345
343
3,30
341
339
337
335
333
331
329
326
325
323
3,40
321
319
317
315
313
311
309
307
306
304
3,50
302
300
298
297
295
293
292
290
288
286
3,60
285
283
282
280
278
277
275
274
272
271
3,70
269
268
266
265
263
262
260
259
257
256
3,80
255
253
252
250
249
248
246
245
244
242
3,90
241
240
239
237
239
235
234
232
231
230
4,00
229
228
226
225
224
223
222
221
219
218
4,10
217
216
215
214
213
212
211
210
208
204
4,20
207
205
204
203
202
201
200
199
198
198
4,30
197
196
195
194
193
192
191
190
189
188
4,40
187
186
185
185
184
183
182
181
180
179
4,50
179
178
177
176
175
174
174
173
172
171
4,60
170
170
169
168
167
167
166
165
164
164
4,70
163
162
161
161
160
159
158
158
157
156
4,80
156
155
154
154
153
152
152
151
150
150
4,90
149
148
148
147
146
146
145
144
144
143
5,00
143
142
141
141
140
140
139
138
138
137
5,10
137
136
135
135
134
134
133
133
132
132
5,20
131
130
130
129
129
128
128
127
127
126
5,30
126
125
125
124
124
123
123
122
122
121
5,40
121
120
120
119
119
118
118
117
117
116
5,50
116
115
115
114
114
114
113
113
112
112
5,60
111
111
110
110
110
109
109
108
108
107
5,70
107
107
106
106
105
105
105
104
104
103
5,80
103
103
102
102
101
101
101
100
99,9
99,5
5,90
99,2
98,8
98,4
98,0
97,7
97,3
96,9
96,6
96,2
95,9
6,00
95,5
–
–
–
–
–
–
–
–
–

---

Page 7

Механические испытания материалов
44
5.3. Метод измерения твёрдости по Роквеллу
Сущность метода заключается во вдавливании наконечника с алмазным
конусом или со стальным шариком в испытуемый образец
(
изделие
)
под дейст
-
вием последовательно прилагаемых предварительной
(Р
0
)
и основной
(Р
1
)
на
-
грузок и в измерении остаточной глубины проникновения этого наконечника
(е)
после снятия основной нагрузки
(
рис
. 5.4).
При измерении твёрдости по Роквеллу применяют два типа стандартных
наконечников
:
а
)
для материалов небольшой
(
средней
)
твёрдости
–
стальной шарик диа
-
метром
1,588
мм
(1/16
дюйма
);
б
)
для материалов с высокой твёрдостью
(
с твёрдостью по Бринеллю
НВ
>230) –
алмазный наконечник
,
представляющий собой конус с
углом
α = 120
0
и радиусом закругления при вершине
R=0,2
мм
.
При испытании по Роквеллу сначала прикладывается малая
(
предвари
-
тельная нагрузка
) Р
0
=98
Н
(10
кГ
)
для надёжного прижатия наконечника к об
-
разцу
.
Затем дополнительно прикладывается дополнительная нагрузка
Р
1
,
кото
-
рая в сумме с предварительной нагрузкой составляют общую нагрузку
Р,
при
-
кладываемую к испытуемому образцу
(Р
0
+Р
1
=Р).
При отсчёте числа твёрдости
нагрузка
Р
уменьшается до
Р
0
.
Таким образом
,
твёрдость по Роквеллу характеризуется разницей между
максимальной глубиной проникновения в материал наконечника
(
выраженной
в делениях шкалы прибора
)
и остаточной глубиной его проникновения после
снятия основной нагрузки
(
рис
. 5.4).
При испытании по Бринеллю более твёрдому материалу соответствует и
большее число твёрдости
.
Чтобы это условие выполнялось и при определении
твёрдости по Роквеллу
,
вводят условную шкалу глубин
,
принимая за одно её
деление глубину
,
равную
0,002
мм
.
При испытании алмазным конусом пре
-
дельная глубина внедрения составляет
0,2
мм
,
или
0,2/0,002=100
делений
,
при
испытании шариком
– 0,26
мм
,
или
0,26/0,002=130
делений
.
Замеры глубины проникновения осуществляют по шкале циферблата ин
-
дикатора прибора
.
На циферблате нанесены числа твердости в условных еди
-
ницах
.
Единица твёрдости по Роквеллу соответствует осевому перемещению
наконечника на
0,002
мм
(
размерность при обозначении числа твёрдости опус
-
кается
).
Прибор для измерения твёрдости по Роквеллу имеет шкалы А
,
В и С
.
От
-
счёт по шкалам А и С
(
на циферблате индикатора прибора эти шкалы имеют
черный цвет
)
производится при вдавливании в испытуемый образец алмазного
наконечника
.
Отсчёт по шкале В
(
на циферблате индикатора эта шкала красно
-
го цвета
)
производится при вдавливании в образец стального шарика под дей
-
ствием соответствующих нагрузок
,
указанных в табл
. 5.4.

---

Page 8

Работа №5. Методы измерения твердости
45
Таблица 5.4
Значения нагрузок вдавливаемого шарика
Испытание по Роквеллу
Шкала С
Шкала А
Шкала В
Нагрузка
Н
кГ
Н
кГ
Н
кГ
Предварительная нагрузка (Р
0
)
98
10
98
10
98
10
Основная нагрузка (Р
1
)
1373
140
490
50
883
90
Общая нагрузка (Р)
1471
150
588
60
981
100
Рис. 5.4. Схемы внедрения алмазного (а) и шарикового (б) наконечников

---

Page 9

Механические испытания материалов
46
Чем твёрже материал
,
тем меньше будет глубина проникновения нако
-
нечника в него
.
Чтобы при большей твёрдости материала получалось большее
число твёрдости по Роквеллу
,
принято выражать его формулами
:
а
)
при измерении по шкале А и С
002
,0
100
e
HR
−
=
, (
см
.
рис
. 5.4,
а
)
где
е –
остаточная глубина проникновения наконечника
;
б
)
при измерении по шкале В
002
,0
130
e
HR
−
=
, (
см
.
рис
. 5.4,
б
).
Символ
HR
сопровождается буквой
,
указывающий на шкалу
,
по которой
проводились испытания
,
например
: HRA, HRB
или
HRC.
Шкалу А применяют для испытания твёрдых сплавов
,
тонкого листового
материала и для определения твердости тонкого верхнего слоя поверхности
.
Шкалу В применяют для испытаний металлов средней твёрдости
.
Шкала С служит для определения твёрдости термически обработанной
стали
.
Предельные числа твёрдости для соответствующих шкал приведены в
табл
. 5.5.
При твёрдости менее
HRC 20
алмаз слишком глубоко проникает в об
-
разец
,
а при твердости более
HRC 67 –
в алмазном конусе создаётся слишком
большое давление
.
Аналогично объясняются и пределы применимости
шкал А и В
.
Таблица 5.5
Предельные числа твёрдости
Обозначение
шкалы
числа
твёрдости
Нагрузка,кГ,
общая =
(предварит. +
основная)
Вид
наконечника
Предел из-
мерения
твёрдости по
Роквеллу HR
Примерная
твёрдость по
Бринеллю
НВ
В
HRB
100=(90+10)
шарик
25-100
60-230
С
HRC
150=(10+140)
алмазный
конус
20-67
230-700
А
HRA
60=(10+50)
алмазный
конус
78-85
свыше 700
Число твёрдости по Роквеллу можно перевести в число твёрдости по
Бринеллю
,
пользуясь табличными данными
(
табл
. 5.6)
или эмпирическими
формулами Петренко
:
а
)
для чёрной шкалы
2
)
100
(
1420000
HRC
НВ
−
=
;

---

Page 10

Работа №5. Методы измерения твердости
47
б) для красной шкалы
HRB
130
7300
НВ
−
=
.
Но следует иметь в виду, что перевод чисел Роквелла в числа Бринелля не
совсем точен.
Результат испытаний по Бринеллю точнее испытаний по Роквеллу вслед-
ствие больших размеров получаемых отпечатков и, следовательно, меньшего
влияния неоднородности материала и дефектов на поверхности. Однако метод
Роквелла имеет следующие преимущества: незначительность повреждений по-
верхности испытуемого образца, возможность определения твёрдости тонко-
стенных деталей, а также твёрдости термически обработанных стальных по-
верхностей.
Таблица 5.6
Перевод чисел твёрдости по Роквеллу в числа твёрдости по Бринеллю
HRB
HB
HRB
HB
HRB
HB
HRB
HB
HRC
HB
HRC
HB
100
237
75
137
50
93
25
68
65
682
40
370
99
231
74
135
49
92
24
67
64
665
39
360
98
225
73
133
48
90
23
66
63
650
38
350
97
219
72
131
47
88
22
65
62
635
37
340
96
214
71
127
46
87
21
65
61
621
36
331
95
209
70
125
45
86
20
65
60
607
35
322
94
204
69
123
44
85
19
64
59
594
34
314
93
198
68
121
43
83
18
64
58
581
33
304
92
193
67
119
42
82
17
63
57
568
32
296
91
189
66
117
41
81
16
63
56
555
31
288
90
184
65
116
40
80
15
62
55
542
30
280
89
180
64
114
39
79
14
62
54
530
29
272
88
177
63
112
38
78
13
62
53
518
28
265
87
173
62
110
37
77
12
61
52
506
27
258
86
169
61
108
36
76
11
61
51
494
26
252
85
165
60
107
35
75
10
60
50
482
25
246
84
162
59
106
34
75
9
60
49
470
24
240
83
159
58
104
33
74
8
59
48
458
23
234
82
156
57
103
32
74
7
59
47
447
22
228
81
153
56
101
31
73
6
58
46
436
80
150
55
100
30
72
5
58
45
425
79
147
54
98
29
71
4
58
44
414
78
144
53
97
28
71
3
58
43
403
77
141
52
96
27
70
2
57
42
392
76
138
51
95
26
69
-
57
41
381

---

Page 11

Механические испытания материалов
48
Условия испытания и требования к образцам. Толщина образца или
глубина поверхностного слоя должна быть не менее чем в 8 раз больше вели-
чины е. После испытания на противоположной стороне образца не должно быть
заметно следов деформации от отпечатка. Расстояние между центрами двух со-
седних отпечатков или от центра отпечатков до края образца должно состав-
лять не менее 3 мм, если в нормативно-технической документации на металло-
продукцию не установлены иные требования. Подготовка поверхности испы-
туемого образца, требования к наконечникам и условия проведения испытаний
регламентируются ГОСТ 9013-59.
Прибор для измерения твёрдости
металлов ТК-2М. Прибор предназначен
для измерения твёрдости металлов и спла-
вов по методу вдавливания алмазного ко-
нуса или стального закалённого шарика
под действием заданной нагрузки в тече-
ние определённого времени (метод Рок-
велла). Испытания проводятся в соответст-
вии с ГОСТ 9013-59. Принципиальная схе-
ма прибора показана на рис. 5.5. Механизм
14 подъёмного столика 11 состоит из пары
винт-маховик 12, 13. Испытания образца на
твёрдость осуществляется с помощью ме-
ханизма погружения, приводимого в дей-
ствие электродвигателем 1. От двигателя
через червячный редуктор 2 вращение пе-
редаётся кулачковому блоку 16, который
через шток 5 опускает грузовой рычаг 6 с
грузами 3 и передаёт нагрузку на образец
через наконечник 10 с шариком или алмазным конусом на конце. При повороте
кулачкового блока 16 на один оборот шток 5 возвращает грузовой рычаг 6 в
первоначальное положение, снимая с наконечника приложенную нагрузку (за
счёт подвески 6 и пружины 9 на образец передаётся нагрузка, равная соответст-
венно 60 и 10 кГ; нагрузка в 100 или 150 кГ передаётся на образец за счёт смен-
ных грузов 3).
Включение привода нагружения осуществляется педалью 15, а включе-
ние электродвигателя – включателем, установленном на правой стороне корпу-
са прибора 4.
Фиксирование глубины проникновения наконечника в образец осуществ-
ляется индикатором 7, который приводится в движение рычагом 8. Точная ус-
Рис. 5.5. Прибор для измерения
твердости материалов ТК-2М

---

Page 12

Работа №5. Методы измерения твердости
49
тановка индикатора на нуль достигается махо-
вичком 14, который управляет шкалой индика-
тора 7 через трос 17.
Проведение испытания. Испытуемый
образец помещают на подъёмный столик 11.
Согласно выжидаемой твёрдости выбирают тип
наконечника и устанавливают соответствую-
щие грузы 3. (В лаборатории кафедры испыта-
ния проводятся для материалов средней твёр-
дости путём вдавливания стального шарика –
отсчёты снимаются по красной шкале В) Вра-
щением маховичка 13 поднимается столик с
образцом до соприкосновения с наконечником.
Затем продолжают медленно вращать маховик подъёмного столика до тех пор,
пока малая стрелка индикатора не станет против красной точки, а большая
примерно вертикально. При таком положении стрелок пружина 9 сжимается и
создаёт дополнительную нагрузку на образец Р
0
=10 кГ.
После этого при помощи маховичка 14 управления шкалой индикатора
совмещают тридцатое деление красной шкалы (соответствующее отметки 130
условной шкалы глубин) с концом большой стрелки индикатора (положение
«а» на рис. 5.6). Нажатием педали 15 включают механизм нагружения прибора:
вначале прикладывается полная нагрузка (она соответствует положению стрел-
ки «б»), происходит выдержка под нагрузкой, а затем полная нагрузка снижает-
ся до предварительной нагрузки Р
0
. Положение стрелки при этой нагрузке (по-
ложение «в» на рис. 5.6) соответствует числу твёрдости по Роквеллу. (На
рис. 5.6 – HRB=94.) Указанные положения стрелки связаны с положением ша-
рика на шкале глубин, обозначенными буквами «а», «б» и «в». После определе-
ния числа твёрдости вращением маховика 13 в обратном направлении освобож-
дают образец. На каждом образце должно быть проведено не менее трех испы-
таний. Все испытания желательно проводить на одном участке образца. Рас-
стояние от центра отпечатка до края образца или до центра другого отпечатка
должно быть не менее 4 мм. Не следует также проводить вдавливание наконеч-
ника близко к отпечаткам, полученным по способу Бринелля.
Вопросы для самопроверки
1. Что называется твёрдостью материала?
2. Сущность метода измерения твёрдости по Бринеллю.
3. Чему численно равно твёрдость по Бринеллю?
4. Что такое угол вдавливания?
5. Какие диаметры шариков для измерения твёрдости по Бринеллю
допускает ГОСТ?
Рис. 5.6. Индикатор пресса
Роквелла (ТК-2)

---

Page 13

Механические испытания материалов
50
6. Какое соотношение в расчётных формулах обозначается через К?
7. Какое значение может принимать величина К, и от чего она зависит?
8. Как выбирается нагрузка Р?
9. Как обозначается твёрдость по Бринеллю?
10. В каких пределах может находиться диаметр отпечатка?
11. Какой может быть минимальной толщина образца?
12. Требования, предъявляемые к качеству поверхности образца.
13. Условия испытания (продолжительность выдержки; расстояние между
центрами соседних отпечатков; точность замеров отпечатков; необхо-
димое число отпечатков в методе Бринелля).
14. Сущность метода измерения твёрдости по Роквеллу.
15. Какие типы наконечников применяют при измерении твёрдости по
Роквеллу?
16. Последовательность приложения нагрузок и измерения твёрдости по
Роквеллу.
17. По каким шкалам производится отсчёт при вдавливании алмазного нако-
нечника и стального шарика соответственно?
18. Почему меньшая глубина проникновения наконечника соответствует
большей твёрдости материала?
19. Величины предварительной и основной нагрузок для шкал А, В и С.
20. Как обозначается твёрдость по Роквеллу, замеренная по шкале А, В и С?
21. Условия испытания (минимальная толщина образца; минимальное рас-
стояние между центрами соседних отпечатков и от края образца) в ме-
тоде Роквелла.