Вимірювання твердості за Брінеллем.

При вимірюванні твердості за Бринеллем ГОСТ 9012-59 сталева кулька діаметром D (1; 2; 2.5; 5 і 10 мм) вдавлюється у випробуваний зразок під дією навантаження Р (625–30000 Н) упродовж (10 с), після зняття навантаження вимірюють діаметр d відбитка. У поверхневому шарі під індентором відбуваються інтенсивна пластична деформація і витіснення матеріалу з-під індентора, що може спотворювати форму відбитка. Діаметр відбитка виходить тим менший, чим більший опір матеріалу зразка деформації, виробленої індентором. Число твердості за Бринеллем (НВ, Н/мм²) є відношенням навантаження Р, що діє на індентор діаметром D, до площі F поверхні відбитка, тобто

. (1.1)

Із формули (1.1) випливає, що для отримання однакових значень НВ одного й того самого зразка при використанні кульок різного діаметра необхідна сталість співвідношень P/D² і d/D, чого на практиці домогтися неможливо. Співвідношення d/D підтримують у межах 0,2–0,6. Для отримання відбитка оптимальних розмірів необхідно правильно підібрати співвідношення між навантаженням та діаметром. Рекомендовані навантаження і діаметри кульок для визначення НВ різних металевих матеріалів наведені в табл.. Тривалість витримки під навантаженням становить від 10 до 30 с. Визначення твердості проводять за результатами трьох вимірювань.

Кульковий індентор найчастіше виготовляють зі сталі з твердістю не менше 8500 МПа для випробування матеріалів з твердістю від 8 до 450 НВ. При більшій твердості зразка сталева кулька – індентор остаточно деформується на величину, що перевищує стандартизований допуск. Тому для вимірювання твердості за Бринеллем матеріалів з >450 НВ використовують кульки з твердого сплаву із твердістю»15000 МПа. Число твердості, яке визначається із використанням таких інденторів, позначають HBW.

Діаметр відбитка, що отриманий від впливу індентора, вимірюють спеціальною лупою МПБ-2, на якій є шкала з ціною поділки 0,1 мм..

Після визначення розміру діаметра відбитка знаходять значення твердості за вищенаведеною формулою або за допомогою табл.

Для багатьох металів і сплавів між значенням твердості НВ і межею міцності при розтягуванні σ_в існує лінійний зв'язок σ_в = хНВ (табл. 3). У таблиці наведені також оптимальні відношення d/D при визначенні твердості.

Значення х тим більше, чим менша міра рівномірної деформації.

Основний недолік методу Бринелля – відсутність геометричної подібності відбитків. Це робить неточним кількісне зіставлення чисел твердості різних матеріалів, отриманих при різних значеннях відношень d/D.

Діаметр відбитка вимірюється з допомогою.

Діаметр відбитка вимірюється за допомогою відлікових мікроскопів у двох взаємно перпендикулярних напрямах. Щоб прискорити і спростити вимірювання для різних значень діаметра відбитка d і навантаження Р, у спеціальних таблицях наперед підраховані величини твердості за Брінеллем

Твердість за Роквеллом.

При вимірюванні твердості за Роквеллом, ГОСТ 9013-59 інденторами є алмазний або твердосплавний конус з кутом при вершині 120º або сталева кулька діаметром 1,588 мм.

Вдавлювання індентора у зразок робиться під дією двох навантажень, що послідовно додаються: попереднім Р₀; загальним Р = Р₀ + Р₁, де P₁ – основне навантаження.

Число твердості за Роквеллом вимірюється в умовних одиницях і є мірою глибини вдавлювання індентора під певним навантаженням. Спочатку індентор вдавлюється в поверхню зразка під попереднім навантаженням Р₀ = 100 Н (10 кгс), яке не знімається до кінця випробування. Це виключає вплив вібрації і будови тонкого поверхневого шару на точність випробування. Потім на зразок подається основне навантаження Р₁ і збільшується глибина вдавлювання. Залишкова глибина вдавлювання (h) після зняття основного навантаження P₁ і визначає число твердості за Роквеллом (HR).

Чим більша глибина вдавлювання h, тим менше число твердості.

Найчастіше застосовують шкали вимірювання HRA, HRB і HRC. У деяких випадках HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK.

Для оцінки твердості тонких листів або поверхневих шарів (плівок) використовують спеціальний прилад Супер-Роквелл. Він відрізняється меншою величиною навантаження, що додається. Ці значення твердості позначаються HRN (алмазний конус), HRT (сталева кулька 1,588 мм) і HRW (сталева кулька 3,16 мм) при малих навантаженнях 150 Н (15 кгс), 300 Н (30 кгс) та 450 Н (45 кгс).

Числа твердості, отримані різними методами статичного вдавлювання індентора, пов'язані між собою і, знаючи, наприклад, значення твердості за НВ, можна перевести його з деяким наближенням у число твердості за HV або HR.