Твердость стали. Методы измерения твердости.

    Твёрдость — свойство материала сопротивляться внедрению более твёрдого тела — индентора. 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).

 

    Методов измерения твердости очень много. Мы рассмотрим всего три метода:

    Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому твердосплавным шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HBW.

    Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания стального, твердосплавного шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HRA, HRB, HRC и т. д.  Всего существует 54 шкалы измерения твердости по Роквеллу. Например, в этом методе задействованы несколько шкал, имеющих следующие обозначения: A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T. Самой распространённой является шкала С (нагрузка 150 кгс, индентор - алмазный наконечник с углом в 120 градусов).

    Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV. Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой.

 

     Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами.

 

HB	HV	HRC
228	240	20
260	275	24
280	295	29
320	340	34,5
360	380	39
415	440	44,5
450	480	47
480	520	50
500	540	52
535	580	54

 

 

                                           

Виды термической обработки сталей.

    Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твёрдых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счёт изменения внутреннего строения и структуры. Термическая обработка используется либо в качестве промежуточной операции для улучшения обрабатываемости давлением, резанием, либо как окончательная операция технологического процесса, обеспечивающая заданный уровень свойств изделия.

 

Основное назначение термической обработки — это придание сталям:

              В готовых изделиях: прочности; износостойкости; коррозионной стойкости; термостойкости.

              В заготовках: снятие внутренних напряжений после литья; штамповки (горячей, холодной); глубокой вытяжки; увеличение пластичности; облегчение обработки резанием.

 

    Термическая обработка применяется к следующим типам сталей: углеродистым и легированным, с различным содержанием углерода, от низкоуглеродистых 0,25% до высокоуглеродистых 0,7%, конструкционным, специальным, инструментальным сталям, к сталям любого качества.

ОТЖИГ.

К одним из самых востребованных видов термообработки относят отжиг, который выполняют для понижения твердости и снятия внутреннего напряжения. Отжиг необходим после: ковки, прокатки и штамповки, сварки. Суть такой термической обработки заключается в нагреве последующей длительной выдержке и охлаждении вместе с печью. Благодаря этому со сталью проще работать способом резания.

 

ЗАКАЛКА.

Закалка - это процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали и последующем быстром охлаждении в воде или масле. После закалки повышается твердость, хрупкость и прочность, но снижается пластичность.

 

ОТПУСК.

Такую термическую обработку осуществляют для повышения пластичности и снижения хрупкости. При этом удается сохранить высокую прочность стали. Отпуск делят на три вида, в зависимости от уровня нагрева металла. Он бывает: низкотемпературным (нагрев до 250 градусов) и высокотемпературным (350-500 градусов).

 

НОРМАЛИЗАЦИЯ.

Ее сущность заключается в улучшении физических и механических характеристик стали. В ходе технологического процесса стальную заготовку нагревают, затем осуществляется выдерживание при заданной температуре, в дальнейшем выполняется охлаждение заготовки на воздухе. Нормализация способствует повышению твердости и прочности.

 

УЛУЧШЕНИЕ.

Улучшение стали – комплекс операций по проведению термической обработки, в который включены закалка и высокий отпуск. У обработанных деталей повышаются: прочность; пластичность; вязкость ударная; прочность усталостная; снижается порог хладноломкости.