Практика определения твердости по Бринеллю

Твердость по Бринеллю

Соотношение диаметров шарика и нагрузки при испытании металлов по методу Бринелля

Материал	Число твердости	Толщина образца, мм	Диаметр шарика, мм	Нагрузка, кгс	Выдержка под нагрузкой, сек
Черные металлы	140–450	Более 6 От 6 до 3 Менее 3	2,5	187,5
Черные металлы	До 140	Более 6 От 6 до 3 Менее 3	2,5	187,5
Цветные металлы и сплавы (медь, латунь, бронза, магниевые сплавы и др.)	31,8–130	Более 6 От 6 до 3 Менее 3	2,5	62,5
Цветные металлы и сплавы (алюминий, подшипниковые сплавы и др.)	3–35	Более 6 От 6 до 3 Менее 3	2,5	62,5 15,6

Измерение твердости вдавливанием стального шарика не является универсальным способом. Этот способ не позволяет: а) испытывать материал с твердостью более НВ 450; б) измерять твердость тонкого поверхностного слоя (толщиной менее 1–2 мм), так как стальной шарик продавливает этот слой.

Таблица 3

Диаметр отпечатка, мм d 10, или 2 d 5, или 4 d 2,5	Число твердости при нагрузке Р, кгс	Диаметр отпечатка, мм d 10, или 2 d 5, или 4 d 2,5	Число твердости при нагрузке Р, кгс
30 D ^2	10 D ^2	2,5 D ^2	30 D ^2	10 D ^2	2,5 D ^2
2,0			78,8	3,6			23,7
2,1			71,4	3,7			22,4
2,2			65,0	3,8			21,2
2,3			59,4	3,9			20,0
2,4			54,4	4,0			19,1
2,5			50,2	4,1			18,0
2,6			46,3	4,2			17,2
2,7			42,9	4,3			16,4
2,8			39,8	4,4			15,5
2,9			37,9	4,5			14,9
3,0			34,6	4,6			14,2
3,1			32,3	4,7			13,6
3,2			30,3	4,8			13,0
3,3			28,5	4,9			12,4
3,4			26,7	5,0			12,4
3,5			25,2	5,1			11,4

1. Пользуясь табл. 2 для заданного образца определить диаметр шарика, величину нагрузки Р и время выдержки образца под нагрузкой.

2. Закрепить шарик в держателе 15 (рис. 11).

3. Установить необходимую нагрузку Р на приборе. Минимальная нагрузка 187,5 кгс обеспечивается только массой подвески и рычажной системы.

4. Перемещением чашки 8 (см. рис. 11) по отношению шкалы, расположенной на станине прибора, установить время выдержки образца под нагрузкой.

5. Установить испытуемый образец на столик 14 так чтобы центр отпечатка располагался от края образца и от центра соседнего отпечатка на расстоянии не менее двух диаметров шарика.

Рис. 11. Схема пресса Бринелля:

1 – станина; 2 – рычаг большой; 3 – микропереключатель; 4 – подвеска;

5 – грузы; 6 – шатун; 7 – кривошип; 8 – чашка; 9 – червячная пара;

10 – электродвигатель; 11 – кнопка пусковая; 12 – маховик; 13 – контактная группа;

14 – стол сменный; 15 – держатель шариковой оправки; 16 – ограничитель;

17 – втулка шпинделя; 18 – шпиндель; 19 – лампа сигнальная.

6. Подвести образец к шарику, вращая маховик 12 до упора в ограничитель 16.

7. Нажатием кнопки 11 включить электродвигатель 10, который через червячный редуктор 9, кривошип 7, шатун 6 отведет вниз рычаг 2 и соединенную с ним подвеску 4 с грузами 5. Тогда нагрузка через систему рычагов, шпиндель 18 и втулку сообщается шариковому наконечнику. Этот момент фиксируется загоранием лампочки. После соответствующей выдержки груза вращение электродвигателя автоматически переключается на обратное и нагрузка с образца снимается. Когда подвеска с грузами достигнет, исходного положения, автоматически выключается электродвигатель.

8. Отвести столик прибора с образцом от шарика вращением маховика 12 против часовой стрелки.

9. Снять образец и с помощью микроскопа измерить диаметр отпечатка в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Значение диаметра отпечатка принимается как среднее арифметическое из указанных двух измерений.

10. По измеренному диаметру отпечатка, известной нагрузке и диаметру шарика определить твердость по Бринеллю НВ по табл. 3.

Определение твердости по Роквеллу. Определение твердости на приборах типа ТК осуществляется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика (метод Роквелла) с определением твердости по глубине получаемого отпечатка.

При измерении твердости металлов по Роквеллу (ГОСТ 9013-59) наконечник стандартного типа – алмазный конус или стальной шарик вдавливается в испытуемый образец или изделие под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительно Р ₀ и основной Р ₁ нагрузок (рис. 12).

Рис. 12. Испытание металла на твердость по Роквеллу

Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению наконечника на 0,002 мм.

Числа твердости по Роквеллу НR выражаются формулами (5): при измерении по шкалам А и С:

HR = 100 – e (5)

при измерений по шкале В:

HR = 130 – e

Величина е определяется по формуле (6):

(6)

где h ₀ – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием нагрузки P ₀; h – глубина внедрения наконечника в испытуемый образец под действием общей нагрузки Р, измеренной после снятия основной нагрузки Р ₁ и оставленной предварительной нагрузки Р ₀.

Твердость по шкале С измеряется вдавливанием в испытуемый образец алмазного конического наконечника под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:

Р = 10 + 140 = 150 кгс.

Например, HRC 60 означает, что твердость материала составляет 60 единиц по Роквеллу по шкале С с нагрузкой 150 кгс.

При измерении твердости алмазным конусом с общей нагрузкой 60 кгс значение твердости также характеризуется цифрой, указываемой стрелкой на черной совмещенной шкале С циферблата, но обозначается НRА. Например, НRА 82 означает, что твердость материала составляет 82 единицы с нагрузкой 60 кгс при вдавливании алмазного конуса. При измерении по шкале А:

Р = 10 + 50 = 60 кгс.

Числа НRА можно перевести на числа НRС по формуле (7):

НRС = 2 НRА – 104. (7)

Твердость по красной шкале В измеряется вдавливанием в испытуемый образец стального шарика Æ1/16" (1,588 мм) под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок:

Р = 10 + 90 = 100 кгc.

Твердость обозначается НRВ. Например, НRВ 90 означает, что твердость материала составляет 90 единиц с нагрузкой 100 кгс при вдавливании стального шарика.

Пределы измерения твердости по указанным шкалам приведены в

табл. 4.

Таблица 4

Дата добавления: 2014-11-29