Измерение твёрдости методом Роквелла

 

Измерение твёрдости методом Роквелла производится вдавливанием индентора (алмазного конуса с углом при вершине 120^о и радиусом закругления 0,2 мм или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм) в испытуемый образец под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок (предварительной и общей). Общая нагрузка Р равна сумме предварительной Р ₀ и основной Р ₁.

Предварительное нагружение производится с целью исключения влияния упругой деформации и шероховатости поверхности на результаты измерений.

Твёрдость по Роквеллу выражается в условных единицах, соответствующих осевому перемещению индентора на 0,002 мм.

Схема определения твёрдости по Роквеллу приведена на рис. 1.3. Индентор вначале вдавливается в испытуемый материал на глубину h_о под действием предварительной нагрузки Р ₀. При приложении основной нагрузки Р ₁ в течение 2…6 с индентор вдавливается на глубину h ₁. После снятия основной нагрузки остается глубина вдавливания h. Величину твёрдости по Роквеллу можно определить по формуле

. (1.2)

 

где t_max – постоянная величина, устанавливаемая в зависимости от вида индентора (для алмазного конуса – 0,2 мм, а для стального шарика – 0,26 мм).

Твердомер Роквелла (рис. 1.4) оснащён индикатором часового типа (рис. 1.5), шкала которого разделена на 100 частей. Каждое деление шкалы соответствует осевому перемещению индентора на 0,002 мм. Индикатор имеет две шкалы с одинаковой ценой деления, которые размещены на одном циферблате: черную (наружную) для производства испытаний с алмазным (коническим) наконечником при нагрузках 60 или 150 кгс и красную (внутреннюю) для производства испытаний с шариковым наконечником при нагрузке 100 кгс. Красная шкала смещена относительно нулевого деления черной шкалы на 30 делений.

Необходимость смещения вызвана тем, что при испытании шариком с нагрузкой 100 кгс глубина отпечатка не бывает меньше 0,06 мм и, следовательно, перемещение стрелки по циферблату не бывает меньше 30 делений. Кроме того, глубина вдавливания часто достигает 0,26 мм, т. е. стрелка делает поворот более, чем на 100 делений.

 

Рис. 1.4.ТвердомерРоквеллаТК-2: 1 – ин­дентор; 2 – грузы; 3 – стол; 4 – образец; 5 – маховик; 6 – индикатор; 7 – барабан; 8 – пусковая клавиша

Рис. 1.5.Индикатор

 

Числа твёрдости по Роквеллу определяются с использованием индикатора по формулам:

· при измерениях по чёрной шкале с нагрузкой 60 кгс (шкала А)

(1.3)

· при измерениях по красной шкале с нагрузкой 100 кгс (шкала В)

(1.4)

· при измерении по чёрной шкале с нагрузкой 150 кгс (шкала С)

. (1.5)

Шкала А используется для измерения твёрдости тонких изделий и очень твёрдых материалов (например, инструментальных твёрдых сплавов).

Шкала В служит для испытания материалов средней твёрдости.

Шкала С служит для измерения твёрдости закалённых или цементованных изделий. Пределы измерения твёрдости устанавливаются согласно табл. 1.3.

Таблица 1.3

Пределы измерения твёрдости

 

Обозначение	Индентор	Нагрузка, кгс
шкалы	числа твёрдости	Р 0	Р 1	Р
А В С	HRA HRB HRC	Алмазный конус Стальной шарик Алмазный конус

 

При измерении твёрдости поверхность образца или изделия должна быть плоской. Испытание образцов с криволинейными поверхностями допускается только при радиусе кривизны не менее 15 мм. В противном случае на образце делают лыску.

Минимальная толщина образца должна быть не менее восьмикратной глубины внедрения наконечника после снятия основной нагрузки Р ₁. Она зависит от ожидаемой твёрдости образца и меняется от 2 мм (при самой низкой твёрдости по шкале В) до 0,4 мм (при самой высокой твёрдости по шкале А).

На обратной стороне испытуемого образца после измерения твёрдости не должно быть заметно следов деформации.

Расстояния между центрами двух соседних отпечатков или от центра отпечатка до края образца должны быть не менее 3,0 мм.

Число твёрдости представляет собой среднее арифметическое, как минимум, трёх отдельных измерений и указывается непосредственно за символом, обозначающим метод испытания и использованную шкалу:
80 HRA, 70 HRB, 50 HRC.

При необходимости числа твёрдости по Роквеллу можно приближённо перевести в числа твёрдости по Бринеллю (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Соотношение чисел твёрдости при испытании
различными методами

 

По Роквеллу	По Бринеллю	По Роквеллу	По Бринеллю
HRB	HRC	HRA	Диаметр отпечатка, мм	HB	HRB	HRC	HRA	Диаметр отпечатка, мм	HB
– – – – – – – – – – – – – – – – –			2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0			– – – – – – – – – – – – – – – – –	– – – – – – – – –	4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9

Порядок выполнения работы