Определение твердости металлов и сплавов

Существуют различные методы определения твердости: вдавливанием, царапанием, упругой отдачей.

Наибольшее распространение получил метод

-вдавливания:

-вдавливание в металл стального шарика, (метод Бринелля)

-вдавливание в металл алмазного конуса, (метод Роквелла) вдавливание алмазной пирамиды(метод Виккерсса)

Определение твердости вдавливанием шарика проводят с помощью стальных шариков c d=2,5 ;5;10 мм, чем толще материал, тем большего диаметра применяют шарик. Чем тверже материал, тем больше нагрузка на шарик и больше время выдержки под нагрузкой. Твердость металла определяется отношением нагрузки F , действующей на шарик, к площади S, отпечатка шарика на материале.

Определенная таким образом твердость называется твердостью по Бринеллю (в Па) и обозначается НВ:

(1.5)

Где d иД- соответственно диаметр отпечатка на материале (d) и диаметр шарика (Д).

Недостатки определения твердости по Бринеллю:

можно определять твердость до 450 НВ. В противном случае возможна деформация стального шарика и искажение результатов;

нельзя определять твердость тонких поверхностных слоев толщиной менее 1-2 мм, т.к. стальной шарик продавливает тонкий слой металла;

от вдавливания шарика остаются заметные следы на образцах, и тонкие образцы выходят из строя.

По методу Роквелла твердость определяют при вдавливании алмазного конуса с углом 120 градусов или стальным шариком Д=1,58 мм. (Для нетвердых металлов до 220 НВ) при нагрузке 981Н(100кГс). Твердость по Роквеллу является величиной условной, характеризующей разность глубин отпечатков от предварительной нагрузки(98Н) и основной нагрузки(1471).Число твердости по Роквеллу обозначается HR с добавлением индекса, шкалы по которой проводилось испытание(НRВ, НRС).

Очень твердый материал испытывают при нагрузке 588Н(60кГс) число твердости обозначается HRA.

HRB- красная шкала при вдавливании стального шарика до 220HR.

HRC- черная шкала при вдавливании алмазного конуса.

По методу Виккерса твердость определяется по формуле:

HV=l,854P/d² (1.6)

где Р- нагрузка (1-100кГс),

d- среднее арифметическое значение длины обеих диагоналей отпечатка, после снятия нагрузки.

Замерение отпечатка по диагонали производится с помощью микроскопа, находящегося на приборе. По этому методуожно определять твердость оксидных пленок, стекла и т.д.

Недостатков метода Виккерса при определении твердости вдавливанием алмазной пирамиды нет. В этом случае в материал вдавливают четырехгранную алмазную пирамиду с углом при вершине 136 градусов, нагрузка- 1-100 кГс

Твердость чистых металлов в отожженном состоянии по Бринеллю составляет у Na- НВ 0,07, свинца НВ З,9 А1-НВ 25, Cu-HB35, Fe-HB50,W-HB202 .