Содержание

Как определить твердость металла в домашних условиях?

как измерить твердость стали народными способами

Собственно САБЖ
Конечно понимаю что надфиль не берет, значит больше 60
стекло царапает значит, больше 62(с), но ведь есть и меньше 60, причем рабочий клинок получится и ведь для некоторых марок сталей данная твердость предпочтительней. А допустим начинающие энтузиасты просто недокаливают сталь(ну не получается). В этой связи кто нибудь может посоветовать простые способы измерения твердости в домашних условиях, но в более широком диапазоне хотя бы 56-62

«надфиль берет легко» — «надфиль еще берет» — «надфиль не берет» — «стекло царапает с трудом» — «стекло царапает уверенно» — «стекло царапает с хрустом и обильной крошкой»

Еще есть пособ аналогичный определению твердости по Моосу: взаимное царапание с эталонными клинками. Особенно пригоден для определения нижней границы пригодности: если китайский кухонник не царапает испытуемый клинок, то ништяк — 55HRC наберется.

В граничащих областях, начиная с 58 и примерно до 62 довольно несложно определить с помощью качественного нового надфиля (не алмазного), но тоже нужен определенный опыт. А вот что ниже 57-55 довольно сложно, даже затрудняюсь что сказать. Может сравнивать с виксом и опинелями из нержи? Там все таки стабильно 53-54ед.

Сорри за ОФФ, а на Виксах какая сталька, кто знает?

Просьба не флудить, офф не приветствуется, думаю сама тема интересна не только мне.

Если у кого еще мысли есть по поводу темы не стесняемся выкладываем.

Если кто знает твердость каких нибудь широко распространенных вещей у которых она стабильно, то тоже можно поделиться инфой.

мне вот с надфилями не совсем ясно.. я раньше серейтор на быстрорезе р6м5 надфилем делал, точнее надфилями и долго, но делал, так что мех полотно меньше 60?

НЕ алмазный качественный надфиль имеет твердость 63-64ед. Рабочая твердость р6м5 такая же. Если вы обрабатывали ее, и долго, она должна иметь тв. не более 57ед. иначе надфиль попросту бы сел через полминуты.

так что мех полотно меньше 60?

Сорри за ОФФ, а на Виксах какая сталька, кто знает?

WeS
Сорри за ОФФ, а на Виксах какая сталька, кто знает?

Твёрдость?
Кухонники 53-55, так написано.

они таки садились! и очень быстро, но грызли мал мал, по тому и засмущался, как это называть-берёт надфиль или не берёт.(долго в том смысле, что очень медленно)
спасибо за разъяснения

С Бокеревской 440С закаленной на 58ед. практически работать уже невозможно — надфиль быстро садится.

Итак небольшой подитог: на надфиль полагаться не совсем корректно т.к. разброс твердости может составлять от 60 до 70. Обычный не алмазный надфиль всё же имеет твердость 63-64 и должен в этом случае царапать стекло.

Можно попробывать виксом или опинелем, у которых стабильно 53-54ед.

Всё так или у кого еще мнения. высказываемся

GAU-8A
В граничащих областях, начиная с 58 и примерно до 62 довольно несложно определить с помощью качественного нового надфиля

надфиль грызет сталь по-разному в зависимости от износа.

почему нового и как определить?

Уважаемые!ИМХО имеется:
Многие из вас замечали-один лист стекла после алмаза-стеклореза режется(ломается по царапине) ровно, легко, другой же норовит трещину в бок направить-куда угодно только не по царапке(так называемое перекаленное стекло)?На работе, на тарированном твердомере проверяли-перекаленное стекло царапается железкой шлифованной на конус около60 градусов начиная с 62-64 единиц, уверенно, царапина глубокая, мелькие чешуёвинки стеклянные отлетают от линии реза;не «калёное»-уверенно царапается с 57-58 единиц с обламыванием даже по волнистой линии весьма уверенным(видимо такое подбирают продавцы китаёзных «чудо-стеклорезов»-ролики с пары таких показали 57-58 HRS возле рк.)Всё это ИМХО проверенное на приборчиках.

Есть несколько варварский способ — «ударный» (не факт что это работает, но мне кажется должно), просто делаю удар уголком-ребром интересуемой стали об уголок-ребро стали известной твердости (углы дожны быть одинаковые , допустим 90градусов). Затем делаю осморт, на какой стали осталась зарубка — эта сталь мягче. Если иметь допустим три образца известной твердости, тогда можно получить не плохой результат. Данный метод плох для готовых ножей, ибо становиться по-истене варварским. Для себя знаю, что хорошо закаленная и отпущенная 40Х13 это никак не больше 54единиц; тоже самое для 95Х18 — 57, ну с натягом 58 единиц; есть полотно от ножа для электофуганка (стальУ8) — точно 59 единиц. Надо бы подобрать что-то в районе 61ед. (надо попробовать кусок ШХ на работу отнести ).
Если я не прав, буду рад за наставление на путь истенный (надфиль и стекло тож пользую).

Для себя знаю, что хорошо закаленная и отпущенная 40Х13 это никак не больше 54единиц; тоже самое для 95Х18 — 57, ну с натягом 58 единиц; есть полотно от ножа для электофуганка (стальУ8) — точно 59 единиц.

С Бокеревской 440С закаленной на 58ед. практически работать уже невозможно — надфиль быстро садится.

Udod, прошу понять меня правильно, то что напишу далее — не для спора, а только лишь истины ради, ну, если угодно, или приближения к ней.
Выжать конечно можно, но это уже нарушение т.о., а оно как известно берется не с бухты барахты, а с учетом хим-состава стали и ничего кроме как ухудшения на выходе конечного продукта за собой повлечь не может.
Ни сколько не сомневаюсь, что например сталь на Виксе (54ед.) можно закалить и на 58ед., а сталь Х12мф и на 64ед. и.т.д. последствия этого не трудно представить.

Блин! что кроме стекла и надфиля ни чего нет?
Ну скажем как определить закалилась заготовка или нет, а то может там вообще 40 ед.
Или вот возьмем к примеру корпуса замков навесных, у многих они чугунно литые, может по ним заготовкой стучать и смотреть на зазубрины. Если нет готовых способов их надо самим придумать и проверить, так что велкам, выкладывайте идеи

Бутылка — лучший друг термиста.

Но бутылко — оно разное бывает, например, Кронидура при 59-60 бутылку из под Старопрамена царапает уверенно и с хрустом а по Старому мельнику елозит едва цепляя. Наши бытылки — самые твердые в мире :-))

В общем и целом, имея некоторое количество предметов с известными свойствами можно достаточно точно определить твердость своего ножа.

Alan_B
В общем и целом, имея некоторое количество предметов с известными свойствами можно достаточно точно определить твердость своего ножа

Balllu
Вот и идея в том чтоб эти предметы выявить желательно массового производства и легко доступные в народе, а еще лучше те которые почти у каждого человека дома есть

У меня для этого есть несколько ножей со следами старика Роквелла 😛
Более умного ничего не смог придумать.

http://www.tverdomer.ru/about/museum/ Обратите внiмание на набор надфилей с разноцветными ручками. Видел в продаже, помоему на кнайфворкс, не уверен.

Выжать конечно можно, но это уже нарушение т.о., а оно как известно берется не с бухты барахты, а с учетом хим-состава стали и ничего кроме как ухудшения на выходе конечного продукта за собой повлечь не может

Автором темы флуд не приветствуется и если он сочтет нужным, то мое сообщение. можно на помойку.
А теперь по кузнецам-экспертам (!). Вокруг да около можно ходить до второго пришествия. В контексте вашего первоначального утверждения. будьте добры указать более конкретно, сколько и из чего можно выжать, без потери в тех или иных характеристиках? Желательно с указанием марки стали и твердости.

будьте добры указать более конкретно, сколько и из чего можно выжать, без потери в тех или иных характеристиках?

Все, спасибо, понял, что вы имели в виду.

Добрый день!
1. Если есть гидропресс на 1000-1500 кгс и шарик от подшипника то можно себе устроить «прибор Бринелля» 😊 . При должной калибровке (с участием образцов-свидетелей и исправного прибора заводского изготовления) и подборе шариков с однообразными мех. св-вами и размерами можно мерять твердость до

380-400 НВ с точностью в
+-(8-10ед). Подобный прием часто применялся в 1950-60 г.г на многих МТС где была термичка и преcс для запрессовки различных втулок, подшипников и т.п.

При особом желании можно лазером 😀 отгравировать увеличительное стекло и поиметь себе шаблон для измерения твердости по методу Бринелля.

2. Если есть точило то примерную твердость изделия можно определить имея образцы-свидетели и абразивные круги. Берем изделие и подвергаем его абразивной обработке на «таком-то» режиме(ну НЕ знаю я, что у Вас за точило 😀 ) с применением «такого-то»(см. выше 😊 ) инструмента определенное время. Потом определяем объем снятого металла. Делаем выводы о механических свойствах испытуемого материала. Это как бы обратный вариант измерения абразивной способности кругов. Тем более что «хорошие» круги в.т.ч. на металлической связке можно достать чаще чем «хорошие» надфиля (по крайней мере там, где я живу). И, опять же, металл снимает машина а не руками напрягаться 😊 .
ЗЫ: На машинах трения определяют твердость в т.ч. сверхпрочных или очень твердых но хрупких материалов(напр. композит 05, композит 10), испытание которых по другим методам невозможно из-за порчи образца либо индентора.

3. Идиотский вариант, — пойти и купить электронный твердомер. 😀 😀 😀 Стоит сия машинка около 1000 уё (+ они быстро дешевеют т.к модельный ряд обновляется и можно найти б/у машику в хорошем состоянии). Если для серьезного дела надо — то лучше взять.

Хорошие способы. Но
1. Если удается определить твердость клинка по Бринелю ,имхо, клинок можно выкидывать (ну или перекаливать.)
2. Второй способ еще лучше. Убить на точиле клинок к чертям ,чтобы узнать какой он был твердости до того ,как перестать быть клинком. 😞 😀

Дык моя не кустарь. Моя анжинер-завод-делать не менее 2 детали 😀 .
Тем более там везде вроде про образцы-свидетели говорилось. Зачем ВЕСЬ клинок убивать? Или еще можно испытать часть лезвия, никоим образом не относящуюся к режущей кромке. Есть масса вариантов 😊 .
А топикстартер спрашивал тем более и про случаи, когда материал закален на сорбит (30-40 HRC) вместо закалки на мартенсит.
Вообще культура производства рулит 😀 😀 😀
ЗЫ: А вдруг топикстартер найдет шарики из твердого сплава. Ну и будет мерять по Бринеллю. По шкале HBW. Оно ничем не хуже чем измерение твердости по Роквеллу. И будет ему счастье 😛 .
ЗЫЫ: Или вдруг топикстартер ВДРУГ 😊 найдет бесхозный 😊 😊 😛 феррохром. Пораскалывает его на зерна диаметром

5-6 мм, обкатает их и тоже будет радоваться 😀 . Тем более в профайле написано Новокузнецк 😊 .

Да у нас уже все заводы по растащили 😞
ну почти все

Как проверить твердость металла – главные секреты

Статьи По Теме

Что такое средства индивидуальной защиты и как они классифицируются?

Секреты успешно разработанной рекламы в метро

Поплавковый клапан – какие проблемы решает

Когда речь заходит о металлах, имеет значение важный показатель как его твердость. Фактор такого плана играет значимую роль в выборе, использовать или нет тот или иной металл в производстве для изготовления изделий определенного предназначения. Стоит разобраться подробнее в этом вопросе, для чего требуется проверка твердости металла в производственной линии разных отраслей деятельности.

Что такое твердость металла

Под данным понятием подразумевают характеристику, тесно связанную с металлами и их сплавами. Это способность не поддаваться разрушениям при синхронизации верхнего слоя с более твердым металлом. На основе этих знаний изготавливают различное оборудование, детали, играющие роль в долговечности эксплуатации предметов, конструкций, машин, инструментов. Проще говоря, устойчивость к деформации. Проверять этот параметр можно разными способами.

Методы проверки твердости металлов

Эксперты различают несколько вариантов проверок характеристики:

Согласно методу Бриннеля, в процессе проверки принимает участие стальной шарик. Его под большим давлением вдавливают в металлическую поверхность. Затем специальная лупа вступает в действие, и с ее помощью специалист замеряет диаметр лунки. Твердость определяется по табличным данным. Этот способ – первый метод определения характера металла. Так измеряются мягкие сплавы.
Методика Роквелла предполагает воздействие на металлическую поверхность с помощью алмазного конуса. В деле измерения твердости мягких, цветных, тонких Ме применяют специальный пресс. Его не относят к очень точным, хотя успешно он участвует для исследования твердых сплавов.
Аналогичные действия с предыдущим заложены в метод Викксера, предполагающий обращение к алмазной пирамиде, только угол вершины не 120, а 136 градусов. Нагрузка осуществляется в строго перпендикулярном виде к металлу и медленно увеличивается. Относится к высокоточным способам.
Способ Шора подразумевает наличие бойка с наконечником из алмазного напыления. Он падает с конкретной высоты на поверхность испытуемого материала. Твердость измеряется по высоте отскока бойка. Отличается эта методология большим разбросом показаний, по большей части применяется для измерения криволинейных предметов, крупногабаритных деталей.

В домашних условиях показатель также измеряется, но ожидать высокой точности не стоит. При обращении к профессионалам можно получить высокоточный результат, и это ответственный момент. Некоторые проводят домашний ликбез по определению этой величины, используя обычную бутылку и царапая по ней металлическим предметом, например, лезвием ножа. Металл в 62 единицы легко царапает стекло, чего не сказать о 56 единицах.

О чем говорит твердость металла, что это дает

Возникает вопрос, зачем вообще нужно замерять данный параметр. Характеристики металлов имеют значение для специалистов, занятых в отрасли термообработки сталей. Вывод о механических свойствах сварочного шва получают также при исследовании околошовной поверхности.

Целесообразность проводимых исследований также предопределена намерением производителей получить высокопрочные изделия, чтобы они могли выдержать разные условия эксплуатации, температурные перепады, обеспечить надежность. Твердость металлоизделия относится к первичной конструкционной характеристике.

Исследования производятся, ставя следующие цели.

Проанализировать состояние материала под действием времени.
Получить сведения о вероятных деструктивных последствиях для улучшения эксплуатационных возможностей.
Осуществить контроль полученных итогов в рамках температурной обработки.

По сведениям, приобретенным в ходе экспериментов, удается выяснить устойчивость к истиранию, износу исходного материала.

Заключение

Для проведения анализа выдвигаются определенные условия к испытываемому материалу. В частности заготовку подбирают ровную. Она должна плотно прилегать к твердомеру, с тщательно обработанными краями. В результате добиваются основополагающего механического качества, играющего роль в производстве добротных изделий. Специалисты используют результаты, полученные в ходе исследования, сверяют их с ранее известным анализом, и это большая работа, помогающая определиться с методикой производства. Информация необходима для машиностроительных, металлообрабатывающих, металлургических предприятий. Понятие «твердость» связано с упругостью, пластичностью, прочностью, хотя прямой связи между механическими качествами нет. Важно обращаться к профессионалам для выполнения подобных работ, домашняя методика годится только для задач по закаливанию ножей.

Как определить твердость металла в домашних условиях?

Сообщение trayan » 16 сен 2009, 10:08

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Messer » 16 сен 2009, 15:19

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение trayan » 16 сен 2009, 17:27

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение trailmaster » 16 сен 2009, 19:12

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Egor. » 17 сен 2009, 08:30

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Alt2000 » 03 окт 2009, 11:53

Т.е. 45 по Роквелу и 61 «мало чо значит»?
У, батенька. 🙁

ИМХО, для, «чтобы резало» твердость должна быть выше 55-56 ед. Старый, совецкий надфиль, должен «брать» с ощутимым трудом — его твердость ок.63.

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Мангуст » 03 окт 2009, 13:37

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Egor. » 05 окт 2009, 12:31

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Kart » 05 окт 2009, 12:43

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Va » 05 окт 2009, 13:42

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Kenguru13 » 24 ноя 2011, 17:21

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение vadel » 24 ноя 2011, 21:07

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Kenguru13 » 24 ноя 2011, 21:13

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение morowka » 05 дек 2011, 18:13

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Kenguru13 » 05 дек 2011, 21:30

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение GarikDT » 05 дек 2011, 23:25

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение Kenguru13 » 06 дек 2011, 08:25

Re: Как проверить твердость стали подручными средствами

Сообщение GarikDT » 23 дек 2011, 02:53

Страшная история в тему:
Зашел я как то в ножевой магазин. И вдруг в помещение врывается молодой человек. Комплекции он был совсем не выраззительной, а вот манеры, лексикон и жесты выдавали в нём персонажа которому очень бы хотелось бы быть в тюрьме авторитетом. Этот кадр с апломбом, достаёт перед носом продавца какой то ножик, и начинается: «я просил самый крутой пролдали херню чё будем делать». Оказывается: купил этот дятел что-то из дамаскированной стали примерно за 700грн. Пришёл домой, и перед «уважаемыми людьми» решил продемонстрировать свою круть. Наш герой, достал из ящика с инструментами старенький самодельный (возможно из напильника) кухонничек. И одухотворённый древним эпосом про волшебные свойства булата рубанул клинок в клинок. Занавес.
Красивый и немаленький «полочник» был перерублен посредине сантиметра на полтора, а страшненький ножичек для чистки овощей остался прежним. Спор с продавцом я слушал минут 15. Он не отличался конструктивизмом: «Мне такой нож не нужен» VS «Мне тоже». Даже немного поучаствовал. Потом мне стало скучно и я пошол по своим делам.

Мораль: Чтобы познать 合気道 не обязательно быть восхваляемым.

Твердость металлов

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

износостойкость металла;
возможность обработки резанием, шлифованием;
сопротивляемость местному давлению;
способность резать другой материал и прочие.

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

вдавливанием;
царапанием;
резанием;
отскоком.

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

сплавы железа – 30 кгс/мм2;
медь и никель – 10 кгс/мм2;
алюминий и магний – 5 кгс/мм2.

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

Тип шкалы	Инструмент	Прилагаемая нагрузка, кгс
А	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	50-60
В	Шарик 1/16 дюйма	90-100
С	Конус из алмаза, угол вершины которого 120°	140-150

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

_0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

2800 – численное значение твердости, Н/мм 2 .

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Цветные металлы

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

HB	HV	HRC	HRA	HSD
228	240	20	60.7	36
260	275	24	62.5	40
280	295	29	65	44
320	340	34.5	67.5	49
360	380	39	70	54
415	440	44.5	73	61
450	480	47	74.5	64
480	520	50	76	68
500	540	52	77	73
535	580	54	78	78

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2 ),

где
Р – прикладываемая нагрузка, кгс;
D – окружность шарика, мм;
d – окружность отпечатка, мм.
Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:
сплавы из железа — 30D 2 ;
медь и ее сплавы — 10D 2 ;
баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .

Условное изображение принципа испытания

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h_0.

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, мм	HB	HRA	HRC	HRB
2,3	712	85,1	66,4	—
2,5	601	81,1	59,3	—
3,0	415	72,6	43,8	—
3,5	302	66,7	32,5	—
4,0	229	61,8	22	98,2
5,0	143	—	—	77,4
5,2	131	—	—	72,4

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Какие методы измерения твердости металлов используются сегодня?

Твердость металлов является основным показателем, который важно учитывать при работе с ними. Для этого существуют методы научных исследователей, а также современные принципы с использованием высокотехнологического оборудования. Однако как выглядят все способы, и как на практике они работают?

В этой статье будут рассмотрены все прямые и косвенные методы проверки.

Почему важно измерять показатель?

Твердость металлов — это показатель, который означает устойчивость стали к механическому воздействию других более твердых материалов. Оцениваются показатели в единицах твердости, на основе которых делается вывод о состоянии материала.

Твердость металлов важно учитывать в большинстве видов работы с ними. Например, когда на производстве изготавливаются объемные конструкции с большим весом, где применяются несколько типов металлов, важно знать, что они будут оптимально взаимодействовать и успешно выдерживать большую нагрузку.

Особо важно учитывать показатель твердости металла в следующих сферах:

Кораблестроительство;
Изготовление автомобилей;
Сборка самолетов;
Изготовление строительных материалов на основе металла и расходников.

В любой из этих областей устойчивость к механическому воздействию определяет безопасность человека, возможность выполнить поставленную задачу и эксплуатационный срок.

Для определения твердости в металл вдавливается индентор — тело, изготовленное из твердого сплава или алмаза, которое обладает наилучшим показателем сопротивления к механическим воздействиям. Чем большую силу вдавливания выдерживает металл, тем его твердость больше.

Прямые методы

Классические способы измерения твердости представляют собой принципы, которые изобретались известными ученными и успешно проявляли себя в исследованиях на протяжении многих лет. Благодаря ним человечество сегодня имеет возможность пользоваться ископаемыми и успешно внедрять их в жизнь.

В измерении принимают участие специальное оборудование, которое устанавливается стационарно и дает большую нагрузку на материал с помощью индентора.

Способ Бринелля

Твердость металла на основе этого принципа измеряется с помощью специального твердомера. К его оправке крепится индентор из алмаза или прочного сплава в форме шарика определенного диаметра. Под заданной нагрузкой шар воздействует на металл в течение установленного времени.

После манипуляций на поверхности материала остается отпечаток индентора. На основе измерения его диаметра и площади выносится результат исследования и металлу присваивается определенный результат. Далее эта информация позволит успешно использовать материал или наоборот, убрать его из производства.

Единственный недостаток такого метода — отсутствие мобильности оборудования для измерения. Исследования можно проводить только на месте. При установке учитывается уровень поверхности пола и другие показатели, которые могу влиять на результат эксперимента.

Метод Роквелла

Основа принципа проверки заключается на твердости, которая определяется различием между глубиной углубления индентора, а также остаточным показателем проникновения под установленной нагрузкой. При этом показатели измеряются при сохранении предварительной нагрузки.

В методе исследования используется закаленный шарик или алмазный конус в качестве индентора. В отличие от предыдущего принципа, твердость исследуется на основе глубины лунки, а не ее площади.

Показатель измеряется в результате вдавливания, что позволяет получить максимально точный результат. Нагрузка дается поэтапно, согласно государственным стандартам. Сначала дается небольшое воздействие, после чего основное усилие. Современные твердомеры измеряют различие между глубиной лунок, которые получаются после вдавливания наконечника под предварительным и основным усилием.

Важно! При применении этого способа важно, чтобы на поверхности исследуемого материала не было трещин, окалин, выбоин и прочих повреждений, которые могут повлиять на правильность результата.

Следует следить за перпендикулярностью нагрузки, а также устойчивостью металла на рабочей поверхности.

Динамическое вдавливание

Бывают случаи, когда необходимо проверить показатели металла, который используется в конструкции, а переносимого образца под рукой нет. Стационарные установки для этого не подходят, поэтому предыдущие методы отходят на второй план. На помощь приходит мобильный прибор, который изготовлен на основе государственного образца.

Он представляет собой специальный молоточек и инструмент с шариком на конце. При ударе по прибору он оставляет следы на исследуемом материале. Также, следует провести аналогичные действия на эталонном образце, твердость которого уже известна.

Далее проводится сравнение отпечатков, их глубины и площади, после чего выносится результат исследования. Однако специалисты рекомендуют проверять твердость металла перед тем, как использовать его в каких-либо конструкциях важного назначения.

Принцип упругой отдачи

Помимо проблем со стационарностью оборудования, возникают ситуации, когда необходимо проверить показатели металла без нанесения ему повреждений. Для этого применяется принцип упругой отдачи, с помощью которого измеряют твердость без вдавливания и других механических воздействий.

На специальном приборе закрепляется шарик фиксированного веса на постоянной высоте. Далее он падает с нее на металл и отскакивает. Высота отскока прямо говорит о твердости. Чем больше отскок, не больше твердость металла. Производительность этого принципа является очень высокой, поэтому можно проводить около 100 измерений за один час.

Однако рекомендуется применять метод только для сравнения твердости изделий из одного материала (металла), ведь показатели упругости также могут влиять на результат исследования и должны быть одинаковыми.

Косвенные методы

Измерение показателя с помощью косвенных методов производится с помощью двух видов измерения — динамический и ультразвуковой. Они не исследуют твердость напрямую, а лишь сравнивают показатели металла и другие физические свойства.

Измерение твердости с применением ультразвука заключается в уровне изменения частоты колебаний металла с установленным на краю индентором. Чем больше глубина проникновения, тем мягче металл. Соответственно, чем больше площадь контакта, тем выше уровень затухания частоты. Принцип не имеет каких-либо ограничений по размерам и массе исследуемых металлов, поэтому широко используется на производствах.

Динамический способ исследует зависимость скорости отскока индентора от поверхности металла. Он похож на один из классических способов, но, помимо высоты отскока, измеряется его скорость и глубина отпечатка после ударения.

Преимущества метода заключаются в том, что он менее требователен к состоянию поверхности металла, а также позволяет увеличить количество исследований за определенное количество времени. Именно поэтому он часто используется во многих сферах производства.

Механические методы определения твердости.

Твердость материала – это способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого материала. Она определяется величиной нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Твердость делится на относительную и абсолютную. Относительная твердость – это твердость одного материала по отношению к другому. Абсолютная твердость определяется с помощью методов вдавливания.

Твёрдость зависит от множества факторов. Среди них: межатомные расстояния вещества, валентность, природа химической связи, хрупкости и ковкости материала, гибкости, упругости, вязкости и других качеств.

Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации углерода — лонсдейлит, который твёрже алмаза в полтора раза и фуллерит с превышением твёрдости алмаза в два раза. Однако среди распространённых веществ по-прежнему самым твёрдым является алмаз.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения). Для разных материалов они будут разными. Для измерения твердости металлов применяются методы:

Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка.

Существуют два вида методов расчета твердости:

По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка:

— приложенная нагрузка, H;
— диаметр шарика, мм;
— диаметр отпечатка, мм.

По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части и ндентора :

где — глубина внедрения индентора, м м .

Единицами измерения являются кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль. Это одни из самых старых методов, применявшиеся еще в XIX веке.

Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, обозначается HR, где H – hardness, а R — Rockwell. Твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, а k — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу соответствует HR 100. 3-й буквой в обозначении идёт наименование типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д. Для ножей твердость определяется по шкале HRC, которая фактически заканчивается на 70 единицах, так как большая твердость ножа не позволяет им полноценно пользоваться из-за снижения ударной вязкости, повышения хрупкости и т.д. Эта система была самой распространенной в XX веке.

Твердость по методу Роквелла можно измерять:

1) Алмазным конусом с общей нагрузкой 150 кгс. Твердость измеряется по шкале С и обозначается HRC (например, 62 HRC). Метод позволяет определять твердость закаленной и отпущенной сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

2) 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;

3) Стальным шариком с общей нагрузкой 100 кгс. Твердость обозначается HRB и измеряется по шкале B. Так определяют твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.

При измерении твердости на приборе Роквелла необходимо, чтобы на поверхности образца не было окалины, трещин, выбоин и др. Необходимо контролировать перпендикулярность приложения нагрузки к поверхности образца и устойчивость его положения на столике прибора. Расстояние отпечатка должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика. Твердость измеряется не менее 3 раз на одном образце, затем выводится среднее значение. Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса заключается в том, что значение твердости по методу Роквелла фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, при этом отпадает необходимость в оптическом измерении размеров отпечатка.

Метод Виккерса — самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.). При испытании твердости по методу Виккерса, в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом. После снятия нагрузки вдавливания измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV с указанием нагрузки P и времени выдержки под нагрузкой, причем размерность числа твердости (кгс/мм2) не ставится. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой для сталей 10 – 15 с, а для цветных металлов – 30 с. Преимущества метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что методом Виккерса можно испытывать материалы более высокой твердости из-за применения алмазной пирамиды.

Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. В данном методе измерения используется прибор — дюрометр. Обычно метод Шора используется для определения твердости низкомодульных материалов (полимеров). Метод Шора, предполагает 12 шкал измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых). Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается буквой используемой шкалы, записываемой после числа с указанием метода. В качестве примера, можно привести резину в покрышке колеса легкового автомобиля, которая имеет твердость примерно 70A, а школьный ластик — примерно 50A.

Твёрдость по Шору (Метод отскока) — метод определения твёрдости очень твёрдых материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Твердость по этому методу Шора оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка. Обозначается HSx, где H — Hardness, S — Shore и x — латинская буква, обозначающая тип использованной при измерении шкалы.

Метод Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д. При использовании данного метода падающий нормально к поверхности исследуемого материала боек сталкивается с поверхностью и отскакивает. Скорость бойка измеряют до и после отскакивания. Предполагается, что боек не подвергается необратимой деформации.

Метод Аскер — твёрдость определяется по глубине введения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких резин. По принципу измерения соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности щупа. Аскер использует полусферу диаметром 2.54 мм.

Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл.

Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно и в образец, и в эталон.

Твёрдость минералов.

Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим, для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается — и тогда его твёрдость по Моосу ниже. Шкала Мооса — опредедяет, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, и какой материал из десяти стандартных минералов царапается тестируемым материалом.