Единицы твердости металлов перевод
Твердость – главный показатель качества инструмента
Выбирая инструмент для работы, мы сталкиваемся с такой его характеристикой как твердость, которая характеризует его качество. Чем выше этот показатель, тем выше его способность сопротивляться пластической деформации и износу при воздействии на обрабатываемый материал. Именно этот показатель определяет, согнется ли зуб пилы при распиловке заготовок, или какую проволоку смогут перекусить кусачки.
Метод Роквелла
Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.
Метод Роквелла — определение твердости металла
Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59. Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика. Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов. Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.
Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.
Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».
Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.
Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.
(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.
Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:
A | 70-93 HR |
B | 25-100 HR |
C | 20-67 HR |
Слесарный инструмент
Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:
Ножовочные полотна, напильники | 58 – 64 HRC |
Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки | 54 – 60 HRC |
Молотки (боек, носок) | 50 – 57 HRC |
Монтажный инструмент
Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:
Гаечные ключи с размером зева до 36 мм | 45,5 – 51,5 HRC |
Гаечные ключи с размером зева от 36 мм | 40,5 – 46,5 HRC |
Отвертки крестовые, шлицевые | 47 – 52 HRC |
Плоскогубцы, пассатижи, утконосы | 44 – 50 HRC |
Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу | 56 – 61 HRC |
Металлорежущий инструмент
В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.
Метчики, плашки | 61 – 64 HRC |
Зенкеры, зенковки, цековки | 61 – 65 HRC |
Сверла по металлу | 63 – 69 HRC |
Сверла с покрытием нитрид-титана | до 80 HRC |
Фрезы из HSS | 62 – 66 HRC |
Примечание: Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.
Крепежные изделия
Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:
Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна.
Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:
Стопорные кольца до Ø 38 мм | 47 – 52 HRC |
Стопорные кольца Ø 38 -200 мм | 44 – 49 HRC |
Стопорные кольца от Ø 200 мм | 41 – 46 HRC |
Стопорные зубчатые шайбы | 43.5 – 47.5 HRB |
Шайбы пружинные стальные (гровер) | 41.5 – 51 HRC |
Шайбы пружинные бронзовые (гровер) | 90 HRB |
Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н | 75 – 105 HRB |
Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н | 33 – 53 HRC |
Относительное измерение твердости при помощи напильников
Стоимость стационарных и портативных твердомеров довольно высока, поэтому их приобретение оправдано только необходимостью частой эксплуатации. Многие мастеровые по мере надобности практикуют измерять твердость металлов и сплавов относительно, при помощи подручных средств.
Измерение твердости при помощи напильников
Опиливание образца напильником – один из самых доступных, однако далеко не самый объективный способ проверки твердости стальных деталей, инструмента, оснастки. Напильник должен иметь не затупленную двойную насечку средней величины №3 или №4. Сопротивление опиливанию и сопровождающий его скрежет позволяет даже при небольшом навыке отличить незакаленную сталь от умеренно (40 HRC) или твердо закаленной (55 HRC).
Для тестирования с большей точностью существуют наборы тарированных напильников, именуемые также царапающий твердомер. Они применяются для испытания зубьев пил, фрез, шестерен. Каждый такой напильник является носителем определенного значения по шкале Роквелла. Твердость измеряется коротким царапанием металлической поверхности поочередно напильниками из набора. Затем выбираются два близко стоящие – более твердый, который оставил царапину и менее твердый, который не смог поцарапать поверхность. Твердость тестируемого металла будет находиться между значениями твердости этих двух напильников.
Переводная таблица твердости
Для сопоставления чисел твердости Роквелла, Бринелля, Виккерса, а также для перевода показателей одного метода в другой существует справочная таблица:
Виккерс, HV | Бринелль, HB | Роквелл, HRB |
100 | 100 | 52.4 |
105 | 105 | 57.5 |
110 | 110 | 60.9 |
115 | 115 | 64.1 |
120 | 120 | 67.0 |
125 | 125 | 69.8 |
130 | 130 | 72.4 |
135 | 135 | 74.7 |
140 | 140 | 76.6 |
145 | 145 | 78.3 |
150 | 150 | 79.9 |
155 | 155 | 81.4 |
160 | 160 | 82.8 |
165 | 165 | 84.2 |
170 | 170 | 85.6 |
175 | 175 | 87.0 |
180 | 180 | 88.3 |
185 | 185 | 89.5 |
190 | 190 | 90.6 |
195 | 195 | 91.7 |
200 | 200 | 92.8 |
205 | 205 | 93.8 |
210 | 210 | 94.8 |
215 | 215 | 95.7 |
220 | 220 | 96.6 |
225 | 225 | 97.5 |
230 | 230 | 98.4 |
235 | 235 | 99.2 |
240 | 240 | 100 |
Виккерс, HV | Бринелль, HB | Роквелл, HRC |
245 | 245 | 21.2 |
250 | 250 | 22.1 |
255 | 255 | 23.0 |
260 | 260 | 23.9 |
265 | 265 | 24.8 |
270 | 270 | 25.6 |
275 | 275 | 26.4 |
280 | 280 | 27.2 |
285 | 285 | 28.0 |
290 | 290 | 28.8 |
295 | 295 | 29.5 |
300 | 300 | 30.2 |
310 | 310 | 31.6 |
320 | 319 | 33.0 |
330 | 328 | 34.2 |
340 | 336 | 35.3 |
350 | 344 | 36.3 |
360 | 352 | 37.2 |
370 | 360 | 38.1 |
380 | 368 | 38.9 |
390 | 376 | 39.7 |
400 | 384 | 40.5 |
410 | 392 | 41.3 |
420 | 400 | 42.1 |
430 | 408 | 42.9 |
440 | 416 | 43.7 |
450 | 425 | 44.5 |
460 | 434 | 45.3 |
470 | 443 | 46.1 |
490 | — | 47.5 |
500 | — | 48.2 |
520 | — | 49.6 |
540 | — | 50.8 |
560 | — | 52.0 |
580 | — | 53.1 |
600 | — | 54.2 |
620 | — | 55.4 |
640 | — | 56.5 |
660 | — | 57.5 |
680 | — | 58.4 |
700 | — | 59.3 |
720 | — | 60.2 |
740 | — | 61.1 |
760 | — | 62.0 |
780 | — | 62.8 |
800 | — | 63.6 |
820 | — | 64.3 |
840 | — | 65.1 |
860 | — | 65.8 |
880 | — | 66.4 |
900 | — | 67.0 |
1114 | — | 69.0 |
1120 | — | 72.0 |
Примечание: В таблице приведены приближенные соотношения чисел, полученные разными методами. Погрешность перевода значений HV в HB составляет ±20 единиц, а перевода HV в HR (шкала C и B) до ±3 единиц.
При выборе инструмента желательно предпочесть модели известных производителей. Это дает уверенность в том, что приобретаемый продукт изготовлен с соблюдением технологий, а его твердость отвечает заявленным значениям.
Соотношение твердости по Роквеллу и Бринеллю различных изделий.
Единицы твердости металлов перевод
- ЛГМ
- Литьё
- Лаборатория
- Обрубка
- Термическая обработка
- Механическая обработка
- Видео
- Стальное литьё
- Чертежи (Сталь)
- Чертежи (Марганцовистая сталь)
- Марганцовистая сталь
- Жаропрочная сталь
- Сталь для отливок
- Конструкционная легированная сталь
- Легированная сталь
- Углеродистая сталь
- Чугунное литьё
- Чертежи (Чугун)
- Чугун
- Хромистый чугун
- Чушковой чугун
- Тюбинги
- Чугунные утяжелители кольцевые (УЧК)
- Корпуса
- Художественное литьё
- Художественное литьё
- Парковое литьё
- ЛГМ
- Литьё
- Лаборатория
- Обрубка
- Термическая обработка
- Механическая обработка
- Видео
- Стальное литьё
- Чертежи (Сталь)
- Чертежи (Марганцовистая сталь)
- Марганцовистая сталь
- Жаропрочная сталь
- Сталь для отливок
- Конструкционная легированная сталь
- Легированная сталь
- Углеродистая сталь
- Чугунное литьё
- Чертежи (Чугун)
- Чугун
- Хромистый чугун
- Чушковой чугун
- Тюбинги
- Чугунные утяжелители кольцевые (УЧК)
- Корпуса
- Художественное литьё
- Художественное литьё
- Парковое литьё
Таблица соответствия HB — HRC
Твердость по Бриннелю, НВ | Твердость по Роквеллу, HRC |
207 | 18 |
212 | 19 |
217 | 20 |
223 | 21 |
229 | 22 |
235 | 23 |
241 | 24 |
248 | 25 |
255 | 26 |
262 | 27 |
269 | 28 |
277 | 29 |
286 | 30 |
293 | 31 |
302 | 33 |
311 | 34 |
321 | 35 |
332 | 36 |
340 | 37 |
351 | 38 |
364 | 39 |
375 | 40 |
387 | 41 |
402 | 43 |
418 | 44 |
430 | 45 |
444 | 47 |
460 | 48 |
477 | 49 |
495 | 51 |
512 | 52 |
532 | 54 |
555 | 56 |
578 | 58 |
600 | 59 |
627 | 61 |
652 | 63 |
НВ — при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц);
HBW — при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).
Символу НВ (HBW) предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15 с.
— алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 65 HRC). Таким образом определяют твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;
— алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Применяется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0,3 … 0,5 мм) и тонколистового материала;
Таблица перевода твердости металлов
диапазоны шкал и их сравнение |
28.08.1991 | Утвержден | Министерство |
---|
Нормативные ссылки
- ГОСТ 1412-85Чугун с пластинчатым графитом для отливок. Марки
- ГОСТ 15527-70Сплавы медно-цинковые (латуни), обрабатываемые давлением. Марки. Заменен на ГОСТ 15527-2004.
- ГОСТ 493-79Бронзы безоловянные литейные. Марки
- ГОСТ 613-79Бронзы оловянные литейные. Марки
- ГОСТ 7293-85Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки
- ГОСТ 4784-74Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. Заменен на ГОСТ 4784-97.
- ГОСТ 1583-89Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия
Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:
РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Конструкторские нормы МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ Переводные таблицы твердости
РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Конструкторские нормы РТЫ 3-
МЕТАДЛЫ И СПЛАШ 1947-91
Переводные таблицы твердооти
Дата введения 01.07.92
Настоящий руководящий технический материал содержит соотношения между значениями твердости черных и цветных металлов и их сплавов, измеряемых методами по Бринеллю, Роквеллу, Супер-Роквеллу и Виккерсу.
I. Соотношения между значениями твердости и временным сопротивлением разрыву должны соответствовать приведенным в табл.1.
Значения чисел твердости по Роквеллу приведены для наконечника о алмазным конусом:
по шкале С(НКСэ) при усилии 1471 Н (150 кгс); по шкале A(HRA) при усилии 588 Н (60 кгс).
Значения чисел твердости по Роквеллу по шкале В (HRB) приведены для стального шарика диаметром D- 1,588 мм при усилии 981 Н (100 кгс).
Значение чисел твердости по Супер-Роквеллу приведены для наконечника с алмазным конусом:
по шкале VI5 (ШЯ5) при нагрузке 147 Н (15 кгс); по шкале V30 (HRA/30) при нагрузке 294 Н (30 кто);
PTM 3- 1947-91 с. 2
по шкале N45 (HRW45) при нагрузке 441 Н (45 кго).
Значения чисел твердости по Бринеллю приведены для шарика диаметром D = 10 мм при усилии 29420 Н (3000 кгс):
стального – при твердооти металлов менее 450 единиц (НВ); из твердого сплава – при твердости металла более 450 единиц (HBW) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с.
Значение чисел твердооти по Виккероу приведены при нагрузке 294 Н (30 кгс) и времени выдержки от 10 до 15 с.
Временное сопротивление разрыву Ов ,Н (игс/м* 2 )
Таблица соответствия шкал твердости /
Hardness equivalent table
Это устаревшая версия страницы сайта Lab2u.ru См.также /
This page is old and not support See also :
Справочная сравнительная таблица твердости по Виккерсу HV10 Бринелю НВ30 Роквеллу HRB HRC и предел прочности при растяжении N/mm2 85 81 410 270 91 87
Справочная сравнительная таблица твердости по Виккерсу HV10 Бринелю НВ30 Роквеллу HRB HRC и предел прочности при растяжении N/mm2 85 81 410 270 91 87 490 290 97 92 534 310 100 95 562 320 107 101 602 340 113 107 634 360 118 112 660 380 121 116 674 390 128 122 704 410 132 125 718 420 138 131 741 440 143 136 762 460 147 140 775 470 153 146 797 490 157 149 807 500 163 154 825 520 168 160 845 540 172 163 854 550 178 169 868 570 184 175 880 590 187 178 887 600 193 184 902 620 200 190 915 640 205 195 925 660 208 198 932 670 212 201 937 680 222 211 954 710 225 214 960 720 228 217 964 730 233 222 972 750 236 225 192 760 243 231 210 780 250 238 222 800 255 242 231 820 258 245 237 830 265 252 248 850 272 258 258 870 275 261 264 880 280 266 271 900 287 273 280 920 293 278 288 940 295 280 297 950 302 287 300 970 308 293 308 990 314 299 315 1010 323 307 325 1040 336 319 339 1080 345 328 349 1110 355 338 360 1140 Тверд по Виккерсу HV30 Тверд по Бринелю2 НВ 30 Тверд по HRB Роквеллу31 HRC Предел прочн. при растяж. оВ N mm2 364 346 371 1170 373 355 381 1200 383 364 391 1230 391 372 399 1260 400 380 408 1290 410 390 418 1320 420 399 427 1350 429 408 434 1380 437 415 442 1410 443 421 447 1430 452 430 454 1460 455 457 1470 464 464 1500 473 471 1530 481 478 1560 489 483 1590 500 491 1630 509 497 1660 520 505 1700 528 510 1730 536 514 1760 547 521 1800 556 527 1830 567 534 1870 575 539 1900 586 544 1940 596 550 1980 607 556 2020 615 560 2050 629 567 2100 639 572 2140 650 578 2180 670 580 680 585 690 590 700 595 720 604 740 612 760 620 780 628 800 636 820 643 840 650 860 657 880 663 900 669 920 675 940 680 1) Все значения твердости установленные различными способами на различных материалах можно сравнивать лишь приблизительно; по DIN 50150. 2) Рассчитано исходя из HD 095 xHV. 3) Приводимые до одного знака после запятой значения по Роквеллу служат только для интерполяции и в результате должны округляться до целых чисел. 1658 Основной каталог 46
Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твер
Таблица соотношения твердости обрабатываемых материалов по различным шкалам Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S МРа(1) Стандартный шарик D10(mm) Твердосплавный шарик D10 (мм) HRA HRB HRC HRD 940 85.6 — 68.0 76.9 97 920 85.3 — 67.5 76.5 96 900 85.0 — 67.0 76.1 95 880 — (767) 84.7 — 66.4 75.7 93 860 — (757) 84.4 — 65.9 75.3 92 840 — (745) 84.1 — 65.3 74.8 91 820 — (733) 83.8 — 64.7 74.3 90 800 — (722) 83.4 — 64.0 74.8 88 780 — (710) 83.0 — 63.3 73.3 87 760 — (698) 82.6 — 62.5 72.6 86 740 — (684) 82.2 — 61.8 72.1 84 720 — (670) 81.8 — 61.0 71.5 83 700 — (656) 81.3 — 60.1 70.8 81 690 — (647) 81.1 — 59.7 70.5 — 680 — (638) 80.8 — 59.2 70.1 80 670 — 630 80.6 — 58.8 69.8 — 660 — 620 80.3 — 58.3 69.4 79 650 — 611 80.0 — 57.8 69.0 — 640 — 601 79.8 — 57.3 68.7 77 630 — 591 79.5 — 56.8 68.3 — 620 — 582 79.2 — 56.3 67.9 75 610 — 573 78.9 — 55.7 67.5 — 600 — 564 78.6 — 55.2 67.0 74 590 — 554 78.4 — 54.7 66.7 — 2055 580 — 545 78.0 — 54.1 66.2 72 2020 570 — 535 77.8 — 53.6 65.8 — 1985 560 — 525 77.4 — 53.0 65.4 71 1950 550 (505) 517 77.0 — 52.3 64.8 — 1905 540 (496) 507 76.7 — 51.7 64.4 69 1860 530 (488) 497 76.4 — 51.1 63.9 — 1825 520 (480) 488 76.1 — 50.5 63.5 67 1795 510 (473) 479 75.7 — 49.8 62.9 — 1750 500 (465) 471 75.3 — 49.1 62.2 66 1705 490 (456) 460 74.9 — 48.4 61.6 — 1660 480 488 452 74.5 — 47.7 61.3 64 1620 470 441 442 74.1 — 46.9 60.7 — 1570 460 433 433 73.6 — 46.1 60.1 62 1530 450 425 425 73.3 — 45.3 59.4 — 1495 440 415 415 72.8 — 44.5 58.8 59 1460 430 405 405 72.3 — 43.6 58.2 — 1410 420 397 397 71.8 — 42.7 57.5 57 1370 410 388 388 71.4 — 41.8 56.8 — 1330 100 379 379 70.8 — 40.8 56.0 55 1290 390 369 369 70.3 — 39.8 55.2 — 1240 380 360 360 69.8 (100.0) 38.8 54.4 52 1205 370 350 350 69.2 — 39.9 53.6 — 1170 360 341 341 68.7 (109.0) 36.6 52.8 50 1130 350 331 331 68.1 — 35.5 51.9 — 1095 340 322 322 67.6 (108.0) 34.4 51.1 47 1070 330 313 313 67.0 — 33.3 50.2 — 1035 Виккерс Бринелль НВ Роквелл Шор HS S 5 Э МРа(1) iff га О 5 Твердосплавный шарик D10(mm) HRA HRB HRC HRD 320 303 303 66.4 (107.0) 32.2 49.4 45 1005 310 294 294 65.8 — 31.0 48.4 — 980 300 284 284 65.2 (105.5) 29.8 47.5 42 950 295 280 280 64.8 — 29.2 47.1 — 935 290 275 275 64.5 (104.5) 28.5 46.5 41 915 285 270 270 64.2 — 27.8 46.0 — 905 280 265 265 63.8 (103.5) 27.1 45.3 40 890 275 261 261 63.5 — 26.4 44.9 — 875 270 256 256 63.1 (102.0) 25.6 44.3 38 855 265 252 252 62.7 — 24.8 43.7 — 840 260 247 247 62.4 (101.0) 24.0 43.1 37 825 255 243 243 62.0 — 23.1 42.2 — 805 250 238 238 61.6 99.5 22.2 41.7 36 795 245 233 233 61.2 — 21.3 41.1 — 780 240 228 228 60.7 98.1 20.3 40.3 34 765 230 219 219 — 96.7 (18.0) — 33 730 220 209 209 — 95.0 (15.7) — 32 695 210 200 200 — 93.4 (13.4) — 30 670 200 190 190 — 91.5 (11.0) — 29 635 190 181 181 — 89.5 (8.5) — 28 605 180 171 171 — 87.1 (6.0) — 26 580 170 162 162 — 85.0 (3.0) — 25 545 160 152 152 — 81.7 (0.0) — 24 515 150 143 143 — 78.7 22 490 140 133 133 — 75.0 21 455 130 124 124 — 71.2 20 425 120 114 114 — 66.7 — 390 110 105 105 — 62.3 100 95 95 — 56.2 95 90 90 — 52.0 90 86 86 — 48.0 85 81 81 — 41.0 Примечание параметры указанные в скобках применять только для сравнения. Index Таблица соответствия твердости Таблица соответствия твердости обрабатываемых материалов
Сравнительная таблица твердости. Перевод твердости по БРИНЕЛЛЮ, РОКВЕЛЛУ, ВИККЕРСУ и ШОРУ.
Понятие твердости и ее измерение долгое время оставалось довольно спорным вопросом. Очень долго не могли разработать методику, по которой можно было бы определить количество этого параметра. Пока Моос не придумал измерять этот параметр путем пробы поцарапать один минерал другими минералами. Если один из них поддавался царапанию другим, то ему автоматически присваивалось более низкое значение твердости. Приняв за каждую единицу какой-либо эталон, он разработал собственную шкалу твердости с показателями от 1 до 10.
За 10 баллов отвечала твердость алмаза, эталоном для одного балла твердости стал тальк. Другой распространенный драгоценный камень — корунд, который делится на рубины и сапфиры имеет показатель 9. Таким образом была закреплена такая самая распространенная шкала и соответствующие значения.
Почему алмаз имеет такой высокий показатель твердости? Как оказалось, химическая структура алмаза представляет собой чистый углерод. Тот же самый углерод, который в нормированном состоянии является графитом и твердость по шкале Мооса которого равняется единице.
Почему же тогда они имеют такие разные свойства, если состоят из одного и того же атома? Это происходит за счёт химических связей и строения решетки кристалла. Атомы углерода в этих двух веществах по-разному между собой связаны, что дает разное строение структуры.
Как известно, в природе нет материала, который был бы тверже алмаза. Но недавно учеными было разработано синтетическое вещество, которое, по их заявлению, имеет такой показатель на 58% больше. Это вещество получило название лонсдейлит. Лонсдейлит может выдержать давление, которое на 55 ГПа превышает давление, которое может выдержать самый твердый алмаз. Его использование практически невозможно из-за высокой стоимости. В применении такого материала особой необходимости нет.
Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву
(для увеличения масштаба — нажмите на таблицу, изображение откроется в отдельном окне)
Скачать таблицу в pdf: Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву.
Перевод чисел твердости и временного сопротивления разрыву σв пригодится специалистам, связанным с термообработкой сталей, цветных металлов и сплавов. Также они могут быть полезны при проведении исследований околошовной сварочной зоны – вы можете проследить, как меняется твердость по мере удаления от шва, на основании чего можно сделать вывод о механических свойствах шва, так как значения твердости можно перевести в σв. В табл. №1 значение σв заканчивается на 690 Нмм2 (70 кгсмм2), что соответствует 21 НRC – редкий сварочный шов имеет такую твердость, разве что после закалки в некоторых случаях она может быть более 21 НRC при условии, что металл имеет достаточное количество углерода, легирующих элементов и структура металла после термообработки – мартенсит. После сварки шов и околошовная зона находится в отпущенном состоянии, если основной металл был предварительно закален. В таком случае его можно исследовать по шкале HRA (cм. табл. №2) или по методу Бринелля.
Типичные значения твёрдости для различных материалов [ править | править код ]
Материал | Твёрдость |
Мягкое дерево, например сосна | 1,6 HBS 10/100 |
Твёрдое дерево | от 2,6 до 7,0 HBS 10/100 |
Полиэтилен низкого давления | 4,5 – 5,8 HB [1] |
Полистирол | 15 HB [1] |
Алюминий | 15 HB |
Медь | 35 HB |
Дюраль | 70 HB |
Мягкая сталь | 120 HB |
Нержавеющая сталь | 250 HB |
Стекло | 500 HB |
Инструментальная сталь | 650—700 HB |
Зачем нужны таблицы твердости?
Однако вернемся к поставленному вопросу: зачем нужны таблицы твердости?
Если отвечать кратко, они незаменимы, если используются различные методы измерения твердости. Понять о чем идет речь можно на конкретных примерах.
Пример: как измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г
Вам нужно измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г, но она очень тонкая, менее 0.5 мм толщиной и ее нельзя проверять на обычном аппарате Роквелла при нагрузке 150 кгс или 60 кгс, так как она продавится. Тем не менее, конечные значения нужно получить в HRC. Выйти из положения можно, если использовать аппарат Супер-Роквелл, например, на нагрузке 15 кгс (HR15N), в таком случае вы получите корректные значения твердости, которые сможете перевести в требуемые единицы с помощью таблицы.
Пример: как определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2
Или следующий пример. Нужно определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2, после дисперсионного старения она должна быть не менее 320 HV (по Виккерсу). Вы также можете «уколоть» ее на аппарате Супер-Роквелл, а потом полученные значения, например, в HR15N перевести в HV.
Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов
Детали и инструменты | Число твердости HRC |
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные | 33. 38 |
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона | 35. 40 |
Шлицы круглых гаек | 36. 42 |
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам | 40. 45 |
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные | 45. 50 |
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги | 50. 60 |
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса | 56. 60 |
Рабочие поверхности калибров – пробок и скоб | 56. 64 |
Копиры, ролики копирные | 58. 63 |
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг | 60. 64 |
Метод Виккерса
Метод Виккерса отличается малыми нагрузками и в отличие от других методов, где иногда достаточно грубой зачистки на шлифовальной шкурке или шлифовально-обдирочном станке, требует идеальной подготовки исследуемой поверхности (до зеркального состояния). Твердость определяется по диагонали отпечатка (пирамида), которая также переводится в HV по табл. №1. Виккерс незаменим при исследовании результатов химико-термической обработки. Например, твердость азотированного слоя, если он имеет малую глубину, можно определить только по Виккерсу, Супер-Роквелл в такой ситуации покажет неправильные результаты.
Применение камня
Используется показатель твердости алмаза и в промышленности. Не все камни, которые обнаруживают в трубках на месторождениях, пригодны для ювелирной обработки. Большинство материала имеет слишком много дефектов. Такие минералы отправляются на потребности промышленности, где алмаз используется в качестве абразива. Аппаратура, которая имеет покрытие алмазной крошкой, работает дольше и качественнее. Алмаз используется в таких приборах и инструментах, как:
- оборудование в медицине (скальпели, хирургические инструменты);
- сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы и пилы по металлу, буровые установки;
- в телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю;
- защитный элемент в химической и физической промышленности;
- космическая отрасль, где используются даже лонсдейлиты, которые прочнее алмаза.
Алмаз — вещество, которое имеет уникальные свойства. В том числе и твердость минерала дает возможность использовать его в разных сферах. Применение камня актуально, и его стоимость продолжает расти. А искусственные вещества, которые крепче алмаза, пока недоступны для широкого использования.
Метод Бринелля
При определении твердости цветных металлов используют метод Бринелля, который заключается во вдавливании металлического шарика в поверхность детали, последующем измерении диаметра отпечатка и перевода значений в HB (см. табл №2). Для проведения описанной манипуляции нужен специальный аппарат, однако за неимением оного можно использовать все тот же старый добрый Роквелл (индентор «Шарик», нагрузка 100кгс). Таким образом можно контролировать мягкие металлы: алюминий, медь, латунь, бронзу.
Современные твердомеры имеют продвинутый интерфейс и могут подключаться к компьютеру, переводить значения твердости из одного метода в другой автоматически. Такое оборудование удобное в использовании и не требует высокой квалификации оператора, только вот стоимость его не всегда доступна. К ультразвуковым твердомерам тоже есть претензии по поводу точности измерений. Приходишь к выводу, что лучше проверенное годами старое, чем сомнительное новое по заоблачным ценам. Если вам нужно точно контролировать твердость после термообработки приобретите в термичку Роквелл советского образца, они сделаны очень качественно и их ресурс практически неограничен. Такой Роквелл обеспечит точность и широту измерений. Более дешевый вариант (но безотказный), определение твердости с помощью набора тарированных напильников, хотя это уже совсем другая история.
Испытания твёрдости по Бринеллю, Роквеллу и Шору
Твёрдость материала — это одна из его ключевых характеристик. Это понятие включает такие различные параметры как сопротивление к абразивному износу, модуль упругости, сопротивление пластической деформации, предел текучести, хрупкость, предел прочности.
В прикладном плане под твёрдостью материала понимают его способность сопротивляться нагрузке, вызванной проникновением в него более твёрдого тела. Общий принцип работы измерительных приборов заключается в следующем: индентор (измерительное тело) внедряется в поверхность испытуемого материала в течение строго определённого времени при заданной нагрузке. Определение твёрдости проводится после установления размеров или глубины отпечатка и сравнения этих величин с установленными табличными данными.
Испытания твёрдости материалов выполняют с помощью стационарных или портативных твёрдомеров различными методами. В зависимости от способа измерения существует несколько типов приборов.
Методика измерения по Бринеллю
Приборы этого типа проводят испытания твёрдости металлов следующим образом: в испытуемое изделие вдавливается шарик из закалённой стали на протяжении определённого времени, при этом линейное расстояние от края измеряемого изделия до центра отпечатка должно составлять не менее 2,5 диаметров самого отпечатка. Между центрами рядом расположенных оттисков должно оставаться не менее 4 диаметров.
Методика измерения по Роквеллу
Твёрдомер Роквелла проводит испытания на твёрдость путём вдавливания в испытуемое изделие либо алмазного конуса, угол вершины которого составляет 120°, либо закалённого стального шарика диаметром 1,588 мм. Усилие прилагается в два приёма. Линейное расстояние между центрами соседних оттисков должно быть не менее 4 диаметров отпечатков, но не менее 2 мм, при этом расстояние от края образца до центра оттиска должно составлять не менее 2,5 диаметров отпечатка, но не меньше чем 1 мм.
Твёрдомер Супер–Роквелл
Данная методика расширяет возможности базовой версии и выполняется аналогичным образом: стандартный алмазный конус или стальной шарик вдавливаются в испытуемое изделие последовательно в два приёма. Измерение твёрдости образца проводится путём вычисления остаточного увеличения глубины вдавливания шарика или наконечника.
Методика измерения по Шору
Эти измерительные приборы применяют для испытания твёрдости низкомодульных материалов (полимеров, каучуков и продуктов их вулканизации, пластмасс, эластомеров). Методика позволяет измерять начальную глубину вдавливания, глубину отпечатка после заданного временного интервала или оба эти параметра.
Твёрдость — это не фундаментальная, а эмпирическая характеристика. Это реакция материалов на определённый испытательный метод. Как правило, величины твёрдости произвольны (нет строго установленных стандартов твёрдости). Эта характеристика материала не имеет определённого числового значения кроме как в тех условиях, в которых проводится испытание твёрдости. Величина воспроизводима только в заданных условиях опыта с указанием типа и формы индентора.
Таблица перевода и сравнения единиц твердости. Шкала Виккерса, Роквелла, Бринелля