MachineMFG

Диаграмма твердости металлов: Мооса, HB, HV, HS, HRC

Вы когда-нибудь задумывались об увлекательном мире твердости металлов? В этой статье блога мы погрузимся в интригующие концепции и методы измерения и повышения твердости различных металлов. Как опытный инженер-механик, я поделюсь своими знаниями, чтобы помочь вам лучше понять этот важнейший аспект материаловедения. Приготовьтесь раскрыть секреты твердости металлов и узнать, как она влияет на нашу повседневную жизнь!

Твердость металла

Оглавление

Понимание шкал твердости металлов

Объяснение шкалы твердости Мооса

Шкала твердости Мооса, созданная Фридрихом Моосом в 1812 году, - это простой способ измерить, насколько легко минералы могут поцарапать друг друга. Эта качественная порядковая шкала ранжирует минералы от 1 до 10, причем каждое число отражает способность минерала царапать те, что находятся ниже него, и быть поцарапанным теми, что находятся выше него. Шкала идет от талька, самого мягкого минерала с цифрой 1, до алмаза, самого твердого, с цифрой 10.

Исторический контекст и первичное использование минералов

Шкала Мооса была изначально разработана для помощи геологам в определении минералов в полевых условиях. Она обеспечивает простой и эффективный метод классификации минералов на основе их твердости на царапины, которая определяется путем наблюдения за тем, может ли минерал поцарапать другой материал или быть поцарапанным им. Это делает шкалу практичным инструментом для геологов и минералогов.

Подробное описание испытаний на твердость по Роквеллу

Тест на твердость по Роквеллу измеряет твердость металлов и других материалов путем вдавливания в них индентора и измерения вмятины.

Методология и диапазоны шкал

В разных шкалах Роквелла используются разные инденторы и нагрузки, например, HRA - для тонкой стали, HRB - для более мягких металлов, HRC - для более твердых материалов.

  • Рокуэлл А (HRA): Использует индентор с алмазным конусом 120° и нагрузку 60 кгс, подходит для тонкой стали и стали с закалкой.
  • Рокуэлл Б (HRB): Использует закаленный стальной шарик диаметром 1,588 мм и нагрузку 100 кгс. Применяется для мягких металлов, таких как алюминий, медные сплавы и мягкие стали.
  • Роквелл C (HRC): Использует алмазный конический индентор с углом 120° и нагрузку 150 кгс, идеально подходит для работы с более твердыми материалами, такими как закаленная сталь и титановые сплавы.

Этот метод быстр и прост, требует минимальной подготовки образца и подходит для широкого спектра материалов. Однако он менее точен для очень тонких материалов или поверхностных покрытий и может не подходить для материалов с неоднородной твердостью.

Обзор испытаний на твердость по Бринеллю

При испытании твердости по Бринеллю твердый сферический индентор вдавливается в материал и измеряет диаметр вдавливания для расчета твердости.

Процедура и типичные применения

Этот тест предполагает вдавливание шарика из карбида вольфрама в материал под определенной нагрузкой в течение заданного времени. Диаметр вмятины измеряется и используется для расчета числа твердости по Бринеллю (BHN).

  • Диапазон нагрузки: Обычно от 500 кгс до 3000 кгс, в зависимости от материала.
  • Приложения: Обычно используется для изготовления крупных деталей, отливок и поковок.

Этот тест отлично подходит для крупных деталей и грубых материалов, но не подходит для очень твердых или тонких материалов.

Введение в определение твердости по Виккерсу

Для измерения твердости различных материалов, включая металлы и керамику, используется алмазный пирамидальный индентор.

Процесс и точность испытаний

Испытание по Виккерсу заключается во вдавливании алмазного пирамидального индентора с квадратным основанием в материал под определенной нагрузкой. Диагонали полученного углубления измеряются для расчета числа твердости по Виккерсу (VHN).

  • Диапазон нагрузки: Обычно от 1 кгс до 100 кгс.
  • Приложения: Идеально подходит для проверки микротвердости, тонких срезов и покрытий.

Этот тест очень точен и подходит для всех материалов, но он может быть более медленным и дорогим.

Таблица твердости металлов по Моосу

Сайт Твердость по Моосу это стандарт для обозначения твердости минералов, впервые предложенный в 1822 году немецким минералогом Фредерихом Моосом. Этот стандарт используется в минералогии и геммологии. Твердость по Моосу определяется с помощью алмазной пирамидальной иглы, которая царапает поверхность исследуемого минерала и измеряет глубину царапины. Глубина этой царапины и есть твердость по Моосу, обозначаемая символом HM. Он также используется для обозначения твердости других материалов.

Глубина измеренной царапины делится на десять уровней для обозначения твердости (метод царапин): тальк 1 (наименьшая твердость), гипс 2, кальцит 3, флюорит 4, апатит 5, ортоклаз (полевой шпат) 6, кварц 7, топаз 8, корунд 9, алмаз 10. Твердость исследуемого минерала определяется путем сравнения царапин со стандартными минералами в твердомере Мооса. Хотя измерения этим методом грубы, он удобен и практичен. Его часто используют для измерения твердости природных минералов.

Значения твердости - это не абсолютные значения твердости, а значения, представленные в порядке возрастания твердости.

При нанесении сравнивайте твердость по царапинам. Например, если минерал может поцарапать кальцит, но не флюорит, его твердость по шкале Мооса равна 3-4, а остальные - предположительная. Твердость по Моосу - это только относительная твердость, которая является грубой. Твердость талька равна 1, алмаза - 10, а корунда - 9, но абсолютная твердость, измеренная микротвердомером, в 4192 раза больше, чем у талька для алмаза, и в 442 раза больше, чем у талька для корунда. Твердость по Моосу удобна в использовании и часто применяется в полевых условиях. Например, твердость ногтей составляет около 2,5, медных монет - 3,5-4, стальных ножей - 5,5, а стекла - 6,5.

В дополнение к первоначальному списку от 1 до 10 видов минералов здесь приведены значения твердости распространенных металлов для справки.

МеталлЭлементТвердость (Мооса)
Углерод（алмаз）C10
БорB9.3
Титан Твердый сплавTi+C9
Карбид вольфрамаW+C9
ХромCr8.5
ВольфрамW7.5
ВанадийV7
РенийRe7
ОсмийOs7
КремнийSi6.5
РутенийRu6.5
ТанталТа6.5
ИридиумИр6.5
ТитанTi6
МарганцовкаMn6
ГерманийGe6
НиобийNb6
РодийRh6
УранU6
БериллийБудьте6
МолибденМо5.5
ГафнийHf5.5
КобальтCo5
ЦирконийZr5
ПалладийPd4.75
Белое золотоAu+Ni+Pd4
СтальFe+C4
ЖелезоFe4
НикельNi4
МышьякКак3.5
ПлатинаPt3.5
ЛатуньCu+Zn3
БронзаCu+Sn3
МедьCu3
СурьмаСб3
ТорийTh3
АлюминийЭл2.75
МагнийMg2.5
ЦинкZn2.5
СереброAg2.5
ЛантанLa2.5
ЦерийCe2.5
ЗолотоAu2.5
ТеллурTe2.25
ВисмутBi2.25
КадмийCd2
КальцийCa1.75
ГаллийGa1.5
СтронцийСтарший1.5
ОловоSn1.5
РтутьHg1.5
ВестиPb1.5
БарийБа1.25
ИндийНа сайте1.2
ТаллийTi1.2
ЛитийЛи1.2
НатрийNa0.5
КалийK0.4
РубидийRb0.3
ЦезийCs0.2

Таблица твердости металлических материалов

Нет.Код материалаСтепень прочностиЗначение твердости（HB）
011Cr13440（45）197～229
355187～229
021Cr12Mo550229～255
450197～229
03Cr11MoV490（50）217～248
390192～241
590235～269
04Cr12WMoV590235～269
690269～302
052Cr12NiMoWV760293～331
06ZG20CrMoV310140～201
0725Cr2MoVA590241～277
735269～302
0830Cr2MoV440179～229
590241～277
735269～302
0938CrMoAl590241～277
685277～302
785293～321
10A3Твердость после Азотирование Нормализация компонентов<131
1115#<143
1225#<170
13ZG25<170
1420CrA<179
1512CrNi3A<252
162Cr13490217～248
590235～269
172Cr12NiW1Mo1V735285～302
180Cr17Ni4Cu4Nb590262～302
760277～311
19Cr5Mo/248～302
20GH132（GBn181-82）/284～349
21GH136（GBn181-82）/298～390
22R-26550262～331
233Cr13590235～269
685269～302
233Cr13785286～321
241Cr18Ni9Ti205（225）≦187
250Cr18Ni9205≦187
261Cr18Ni9205≦187
27Cr15Ni3Bw3Ti390207～255
2834CrMo1A490（590）/
2930Cr2MoV590241～277
690256～287
735269～302
3034CrNi3Mo590220～260
690240～282
735255～284
785271～298
3130Cr2Ni4MoV550207～262
690241～302
760262～321
830285～341
3215CrMoA245131～163
490207～241
3315Cr1Mo275≦207
3412Cr1MoVA245131～163
3512Cr2Mo1275≦197
315≦207
3615Cr1Mo1VA325146～196
3725#235（215）110～170
3830#265≦187
3935#265156～217
255140～187
235121～187
4045#295162～217
285149～217
440197～229
345217～255
4115CrMoA245131～163
490207～241
4220MnMo350149～217
4340CrNi3MoA550207～262
690241～302
4415CrMoA490207～241
4540CrA390192～223
4540CrA490217～235
590241～277
685269～302
4640CrNi2MoA540207～269
640248～277
785269～321
4735CrMoA490217～255
590241～277
4840CrNiMoA690255～293
4920Cr1Mo1VtiB690255～293
5030Cr1Mo1V590241～277
5130Cr1Mo1V690255～285
МатериалыСтандарты и требования（HB）Область контроля（HB）Примечание
210CASTM A210，≤179130～179 
T1a, 20MoG, STBA12, 15Mo3ASTM A209, ≤153125～153 
T2, T11, T12, T21, T22, 10CrMo910ASTM A213，≤163120～163 
P2, P11, P12, /P21, P22, 10CrMo910 125～179 
Трубные фитинги типа P2, P11, P12, /P21P22, 10CrMo910 130～197Нижний предел сварной шов не должно быть меньше, чем у основного материала, верхний предел≤241
T23ASTM A213，≤220150～220 
12Cr2MoWVTiB(G102) 150～220 
T24ASTM A213，≤250180～250 
T/P91, T/P92, T911, T/P122ASTM A213，≤250ASTM A335，≤250180～250Твердость труб типа "P" соответствует твердости труб типа "T".
（T/P91, T/P92, T911, T/P122） Сварочный шов 180～270 
WB36Код ASME case2353，≤252180～252Сварной шов не должен быть менее твердым, чем основной материал.
Трубные фитинги типа A515, A106B, A106C, A672 B70 130～197Нижний предел сварного шва не должен быть меньше основного материала, а верхний предел≤241.
12CrMoGB3077, ≤179120～179 
15CrMoJB4726，118～180(Rm:440～610）JB4726，115～178(Rm:430～600）118～180115～178 
12Cr1MoVGB3077, ≤179135～179 
15Cr1Mo1V 135～180 
F2 (кованые или прокатные трубные фитинги, клапаны и компоненты)ASTM A182,143～192143～192 
F11, класс 1ASTM A182,121～174121～174 
F11, класс 2ASTM A182,143～207143～207 
F11, класс 3ASTM A182, 156～207156～207 
F12, класс 1ASTM A182,121～174121～174 
F12, класс 2ASTM A182,143～207143～207 
F22, класс 1ASTM A182, ≤170130～170 
F22, класс 3ASTM A182, 156～207156～207 
F91ASTM A182, ≤248175～248 
F92ASTM A182, ≤269180～269 
F911ASTM A182, 187～248187～248 
F122ASTM A182, ≤250177～250 
20 Сосуды высокого и низкого давления из углеродистой стали Легированная сталь ПоковкиJB4726，106～159106～159 
35 (Примечание: Rm в таблице означает предел прочности материала на разрыв, измеряемый в МПа).JB4726，136～200(Rm:510～670）JB4726，130～190(Rm:490～640）136～200130～190 
16 МнJB4726，121～178(Rm:450～600）121～178 
20MnMoJB4726，156～208(Rm:530～700）JB4726，136～201(Rm:510～680）JB4726，130～196(Rm:490～660）156～208136～201130～196 
35CrMoJB4726，185～235(Rm:620～790）JB4726，180～223(Rm:610～780）185～235180～223 
0Cr18Ni90Cr17Ni12Mo2JB4728，139～187(Rm:520)JB4728，131～187(Rm:490)139～187131～187Поковки из нержавеющей стали для сосудов, работающих под давлением
1Cr18Ni9GB1220 ≤187140～187 
0Cr17Ni12Mo2GB1220 ≤187140～187 
0Cr18Ni11NbGB1220 ≤187140～187 
TP304H, TP316H, TP347HASTM A213，≤192140～192 
1Cr13 192～211Подвижные лезвия
2Cr13 212～277Подвижные лезвия
1Cr11MoV 212～277Подвижные лезвия
1Cr12MoWV 229～311Подвижные лезвия
ZG20CrMoJB／T 7024，135～180135～180 
ZG15Cr1MoJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15Cr2Mo1JB／T 7024，140～220140～220 
ZG20CrMoVJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15Cr1Mo1VJB／T 7024，140～220140～220 
35DL／T439，146～196146～196Болт
45DL／T439，187～229187～229Болт
20CrMoDL／T439，197～241197～241Болт
35CrMoDL／T439，241～285241～285Болт（Диаметр ＞50 мм）
35CrMoDL／T439，255～311255～311Болт（Диаметр ≤50 мм）
42CrMoDL／T439，248～311248～311Болт（Диаметр ＞65 мм）
42CrMoDL／T439，255～321255～321Болт（Диаметр ≤65 мм）
25Cr2MoVDL／T439，248～293248～293Болт
25Cr2Mo1VDL／T439，248～293248～293Болт
20Cr1Mo1V1DL／T439，248～293248～293Болт
20Cr1Mo1VTiBDL／T439，255～293255～293Болт
20Cr1Mo1VNbTiBDL／T439，252～302252～302Болт
20Cr12NiMoWV (C422)DL／T439，277～331277～331Болт
2Cr12NiW1Mo1VСтандарт Восточного завода паровых турбин291～321Болт
2Cr11Mo1NiWVNbNСтандарт Восточного завода паровых турбин290～321Болт
45Cr1MoVСтандарт Восточного завода паровых турбин248～293Болт
R-26 (сплав Ni-Cr-Co)DL／T439，262～331262～331Болт
GH445DL／T439，262～331262～331Болт
ZG20CrMoJB/T7024，135～180135～180Цилиндр
ZG15Cr1Mo, ZG15Cr2MoZG20Cr1MoV, ZG15Cr1Mo1VJB/T7024，140～220140～220Цилиндр

Диаграмма твердости цветных и черных металлов

1. Таблица твердости цветных металлов

Твердость цветных металловПрочность на разрыв
δb/МПа
RockwellПоверхность по РоквеллуVickersБринелль
(F/D2=30) 
HRCHRAHR15NHR30NHR45NHVHBSHBWMSКр.СCr-V.SCrNi.SCr-Mo.SCr-Ni-Mo .SCrMnSi.SUHSSС.С.
20.060.268.840.719.2226225225774742736782747/781/740
20.560.469.041.219.8228227227784751744787753/788/749
21.060.769.341.720.4230229229793760753792760/794/758
21.561.069.542.221.0233232232803769761797767/801/767
22.061.269.842.621.5235234234813779770803774/809/777
22.561.570.043.122.1238237237823788779809781/816/786
23.061.770.343.622.724l240240833798788815789/824/796
23.562.070.644.023.3244242242843808797822797/832/806
24.062.270.844.523.9247245245854818807829805/840/816
24.562.571.145.024.5250248248864828816836813/848/826
25.062.871.445.525.1253251251875838826843822/856/837
25.563.071.645.925.7256254254886848837851831850865/847
26.063.371.946.426.3259257257897859847859840859874/858
26.563.572.246.926.9262260260908870858867850869883/868
27.063.872.447.327.5266263263919880869876860879893/879
27.564.072.747.828.1269266266930891880885870890902/890
28.064.373.048.328.7273269269942902892894880901912/901
28.564.673.348.729.3276273273954914903904891912922/913
29.064.873.549.229.9280276276965925915914902923933/924
29.565.173.849.730.5284280280977937928924913935943/936
30.065.374.150.231.1288283283989948940935924947954/947
30.565.674.450.631.72922872871002960953946936959965/959
31.065.874.751.132.329629l29l1014972966957948972977/971
31.566.174.951.632.93002942941027984980969961985989/983
32.066.475.252.033.530429829810399969939819749991001/996
32.566.675.552.534.130830230210521009100799498710121013/1008
33.066.975.853.034.73133063061065102210221007100110271026/1021
33.567.176.153.435.33173103101078103410361020101510411039/1034
34.067.476.453.935.932l3143141092104810511034102910561052/1047
34.567.776.754.436.53263183181105106110671048104310711066/1060
35.067.977.054.837.033l3233231119107410821063105810871079/1074
35.568.277.255.337.63353273271133108810981078107411031094/1087
36.068.477.555.838.23403323321147110211141093109011191108/1101
36.568.777.856.238.83453363361162111611311109110611361123/1116
37.069.078.156.739.43503413411177113111481125112211531139/1130
37.569.278.457.240.03553453451192114611651142113911711155/1145
38.069.578.757.640.63603503501207116111831159115711891171/1161
38.569.779.058.141.2365355355122211761201117711741207118711701176
39.070.079.358.641.837l360360123811921219119511921226120411951193
39.570.379.659.042.4376365365125412081238121412111245122212191209
40.070.579.959.543.0381370370127112251257123312301265124012431226
40.570.880.260.043.6387375375128812421276125212491285125812671244
41.071.180.560.444.2393380381130512601296127312691306127712901262
41.571.380.860.944.8398385386132212781317129312891327129613131280
42.071.681.161.345.440439l392134012961337131413101348131613361299
42.571.881.461.845.9410396397135913151358133613311370133613591319
43.072.181.762.346.541640l403137813351380135813531392135713811339
43.572.482.062.747.1422407409139713551401138013751415137814041361
44.072.682.363.247.7428413415141713761424140413971439140014271383
44.572.982.663.648.3435418422143813981446142714201462142214501405
45.073.282.964.148.944l424428145914201469145114441487144514731429
45.573.483.264.649.5448430435148114441493147614681512146914961453
46.073.783.565.050.145443644l150314681517150214921537149315201479
46.573.983.765.550.746l442448152614931541152715171563151715441505
47.074.284.065.951.2468449455155015191566155415421589154315691533
47.574.584.366.451.8475/463157515461591158115681616156915941562
48.074.784.666.852.4482/470160015741617160815951643159516201592
48.575.084.967.353.0489/478162616031643163616221671162316461623
49.075.385.267.753.6497/486165316331670166516491699165116741655
49.575.585.568.254.2504/494168116651697169516771728167917021689
50.075.885.768.654.7512502502171016981724172417061758170917311725
50.576.186.069.155.3520510510/1732175217551735178817391761/
51.076.386.369.555.9527518518/1768178017861764181917701792/
51.576.686.670.056.5535527527/1806180918181794185018011824/
52.076.986.870.457.1544535535/1845183918501825188118341857/
52.577.187.170.957.6552544544//186918831856191418671892/
53.077.487.471.358.2561552552//189919171888194719011929/
53.577.787.671.858.856956l56l//19301951//19361966/
54.077.987.972.259.4578569569//19611986//19712006/
54.578.288.172.659.9587577577//19932022//20082047/
55.078.588.473.160.5596585585//20262058//20452090/
55.578.788.673.561.1606593593///////2135/
56.079.088.973.961.7615601601///////2181/
56.579.389.174.462.2625608608///////2230/
57.079.589.474.862.8635616616///////2281/
57.579.889,675.263.4645622622///////2334/
58.080.189.875.663.9655628628///////2390/
58.580.390.076.164.5666634634///////2448/
59.080.690.276.565.1676639639///////2509/
59.580.990.476.965.6687643643///////2572/
60.081.290.677.366.2698647647/////////
60.581.490.877.766.8710650650/////////
61.081.791.078.167.372l///////////
61.582.091.278.667.9733///////////
62.082.291.479.068.4745///////////
62.582.591.579.469.0757///////////
63.082.891.779.869.5770///////////
63.583.191.880.270.1782///////////
64.083.391.980.670.6795///////////
64.583.692.181.071.2809///////////
65.083.992.281.371.1822///////////
65.584.1///836///////////
66.084.4///850///////////
66.584.7///865///////////
67.085.0///879///////////
67.585.2///894///////////
68.085.5///909///////////

2. Диаграмма твердости черных металлов

Приведенные ниже данные в основном относятся к низкоуглеродным сталь (мягкая сталь).

Твердость черных металловПрочность на разрыв
RockwellПоверхность по РоквеллуVickersБринелль HBS
HRBHR15THR30THR45THVF/D2=10F/D2=10МПа
60.080.456.130.4105102/375
60.580.556.430.9105102/377
61.080.756.731.4106103/379
61.580.857.131.9107103/381
62.080.957.432.4108104/382
62.581.157.732.9108104/384
63.081.258.033.5109105/386
63.581.458.334.0110105/388
64.081.558.734.5110106/390
64.581.659.035.011l106/393
65.081.859.335.5112107/395
65.581.959.636.1113107/397
66.082.159.936.6114108/399
66.582.260.337.1115108/402
67.082.360.637.6115109/404
67.582.560.938.1116110/407
68.082.661.238.6117110/409
68.582.761.539.2118111/412
69.082.961.939.7119112/415
69.583.062.240.2120112/418
70.083.262.540.712l113/42l
70.583.362.841.2122114/424
71.083.463.141.7123115/427
71.583.663.542.3124115/430
72.083.763.842.8125116/433
72.583.964.143.3126117/437
73.084.064.443.8128118/440
73.584.164.744.3129119/444
74.084.365.144.8130120/447
74.584.465.445.413l12l/451
75.084.565.745.9132122152455
75.584.766.046.4134123155459
76.084.866.346.9135124156463
76.585.066.647.4136125158467
77.085.167.047.9138126159471
77.585.267.348.513912716l475
78.085.467.649.0140128163480
78.585.567.949.5142129164484
79.085.768.250.0143130166489
79.585.868.650.5145132168493
80.085.968.951.0146133170498
80.586.169.251.6148134172503
81.086.269.552.1149136174508
81.586.369.852.6151137/513
82.086.570.253.1152138/518
82.586.670.553.6154140/523
83.086.870.854.1156//529
83.586.971.154.7157//534
84.087.071.455.2159//540
84.587.271.855.716l//546
85.087.372.156.2163//551
85.587.572.456.7165//557
86.087.672.757.2166//563
86.587.773.057.8168//570
87.087.973.458.3170//576
87.588.073.758.8172//582
88.088.174.059.3174//589
88.588.374.359.8176//596
89.088.474.660.3178//603
89.588.675.060.9180//609
90.088.775.361.4183/176617
90.588.875.661.9185/178624
91.089.075.962.4187/18063l
91.589.176.262.9189/182639
92.089.376.663.4191/184646
92.589.476.964.0194/187654
93.089.577.264.5196/189662
93.589.777.565.0199/192670
94.089.877.865.5201/195678
94.589.978.266.0203/197686
95.590.178.566.5206/200695
95.090.278.867.1208/203703
96.090.479.167.6211/206712
96.590.579.468.1214/209721
97.090.679.868.6216/212730
97.590.880.169.1219/215739
98.090.980.469.6222/218749
98.591.180.770.2225/222758
99.091.281.070.7227/226768
99.591.381.471.2230/229778
100.091.581.771.7233/232788

Похожие статьи: Сравнительная таблица твердости металлов: HV, HB, HRC

Часто используемая твердость

Твердость по Бринеллю

Для испытания на твердость по Бринеллю используется шарик из закаленной стали или твёрдый сплав с диаметром D в качестве индентора.

К поверхности испытуемого материала прикладывается заданная испытательная сила F, и после определенного времени выдержки испытательная сила снимается, оставляя вмятину диаметром d.

Сайт Твердость по Бринеллю Значение рассчитывается путем деления силы испытания на площадь поверхности вдавливания. Символ, обозначающий значение твердости по Бринеллю, представлен как HBS или HBW.

Твердость по Бринеллю

Разница между HBS и HBW заключается в типе используемого индентора.

HBS означает использование закаленного стального шарика в качестве индентора и используется для определения твердости по Бринеллю материалов со значением менее 450, таких как мягкая сталь, серый чугун, и цветных металлов.

HBW, с другой стороны, означает использование шарика из твердого сплава в качестве индентора и используется для измерения твердости по Бринеллю материалов со значением ниже 650.

Даже при использовании одинаковых материалов и условий эксперимента результаты двух испытаний могут отличаться, при этом значение HBW обычно выше, чем значение HBS, и нет точного количественного правила, которому можно было бы следовать.

Формула HBW

В 2003 году Китай принял международные стандарты и отказался от использования инденторов со стальными шариками в пользу головок с шариками из твердых сплавов.

В результате HBS больше не используется, и все значения твердости по Бринеллю теперь обозначаются HBW.

Хотя HBW часто называют просто HB, в литературе все еще можно встретить ссылки на HBS.

Метод измерения твердости по Бринеллю подходит для испытания таких материалов, как чугун, цветные сплавы и различные стали, которые подверглись отжиг или процессы закалки и отпуска.

Однако он не подходит для испытания образцов или заготовок, которые слишком твердые, слишком маленькие, слишком тонкие или не позволяют делать большие углубления на поверхности.

Твердость по Роквеллу

При испытании на твердость по Виккерсу в качестве индентора используется либо алмазный конус с углом апекса конуса 120 градусов, либо шарик из закаленной стали диаметром Ø1,588 мм или Ø3,176 мм, а также заданная нагрузка.

Образец подвергается начальной нагрузке в 10 кгс и общей нагрузке в 60, 100 или 150 кгс.

После приложения полной нагрузки твердость определяется по разнице глубины вдавливания при снятии основной нагрузки с сохранением первоначальной нагрузки и глубины вдавливания при первоначальной нагрузке.

Твердость по Роквеллу

Для определения твердости по Роквеллу используются три различные испытательные силы и три различных индентора, что дает в общей сложности девять возможных комбинаций и соответствующие шкалы твердости по Роквеллу.

Эти девять шкал подходят для широкого спектра широко используемых металлических материалов.

Три наиболее часто используемые шкалы твердости Роквелла - HRA, HRB и HRC, причем HRC является наиболее распространенной.

Таблица часто используемых спецификаций испытаний на твердость по Роквеллу

Символ твердостиТип индентораОбщее испытательное усилие
F/N（kgf）		Диапазон твердостиПриложения
HRAАлмазный конус 120°588.4(60)20~88Твердый сплав, карбид, сталь с неглубокой закалкой и т.д.
HRBØ1.588 мм Закаленный стальной шар980.7(100)20~100Отожженная или нормализованная сталь, алюминиевый сплав, медный сплав, чугун
HRCАлмазный конус 120°1471(150)20~70Закаленная сталь, закалка и отпуск сталь, сталь глубокой закалки

Испытание на твердость по Роквеллу подходит для значений твердости в диапазоне 20-70HRC. Если твердость образца менее 20HRC, рекомендуется использовать шкалу HRB, так как чувствительность индентора снижается при увеличении давления на коническую часть.

Однако если твердость образца превышает 67HRC, рекомендуется использовать шкалу HRA, так как давление на кончик индентора может стать слишком большим, что приведет к повреждению алмаза и сокращению срока службы индентора.

Испытание на твердость по Роквеллу известно своей простотой, скоростью и минимальным вдавливанием, что делает его идеальным для проверки поверхности готовых изделий и более твердых и тонких заготовок.

Однако из-за небольшого углубления значение твердости может сильно колебаться для материалов с неоднородной структурой и твердостью, что делает его менее точным, чем тест на твердость по Бринеллю.

Тест на твердость по Роквеллу обычно используется для определения твердости таких материалов, как сталь, цветные металлы и цементированные карбиды.

Твердость по Виккерсу

Твердость по Виккерсу

Принцип измерения твердости по Виккерсу схож с принципом измерения твердости по Бринеллю.

Алмазный индентор в форме пирамиды с углом 136° используется для приложения заданного испытательного усилия F к поверхности испытуемого материала.

После определенного времени выдержки испытательное усилие снимается, и значение твердости рассчитывается как среднее давление на единицу площади поверхности правильной пирамидообразной вмятины, обозначаемое символом HV.

Формула HV

Измерение твердости по Виккерсу имеет широкий диапазон и позволяет измерять материалы с твердостью от 10 до 1000 HV. Вмятина имеет небольшой размер.

Этот метод измерения обычно используется для измерения тонких материалов и поверхностно-упрочненных слоев, образовавшихся в результате науглероживания и азотирования.

Твердость по Либу

Для определения твердости по методу Лееба используется прибор, оснащенный шариком из карбида вольфрама, который ударяется о поверхность испытуемого образца, а затем отскакивает. Скорость отскока зависит от твердости испытуемого материала.

На ударном устройстве установлен постоянный магнитный материал, который генерирует электромагнитный сигнал, пропорциональный скорости движения ударного тела. Этот сигнал преобразуется в значение твердости по Леебу с помощью электронной схемы, обозначаемой символом HL.

Твердомер Leeb - это портативный прибор, не требующий верстака. Его датчик твердости компактен и легко управляется рукой, что делает его пригодным для испытаний больших, тяжелых или сложных геометрических форм.

Одним из ключевых преимуществ твердомера Либа является то, что он приводит лишь к легкому повреждению поверхности, что делает его идеальным вариантом для неразрушающего контроля. Кроме того, это уникальный тест на твердость для всех направлений, узких мест и специальных деталей.

Испытания на твердость по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу

Испытание на твердость по Роквеллу

Испытание на твердость по Роквеллу обычно используется для измерения твердости металлов. В этом испытании оценивается глубина проникновения индентора под большой нагрузкой по сравнению с глубиной проникновения при предварительной нагрузке.

Оборудование и процедура

Необходимое оборудование:

Машина для определения твердости по Роквеллу.

Инденторы: Алмазный конус (для более твердых материалов) или стальной шарик (для более мягких материалов).

Образец: Подготовленный образец материала, подлежащего испытанию.

Процедура:

Подготовьте образец: Убедитесь, что поверхность образца чистая и гладкая, чтобы избежать влияния на результаты испытаний.

Выберите подходящую шкалу: Выберите шкалу Роквелла в зависимости от твердости материала, например HRC для твердых материалов и HRB для более мягких материалов.

Расположите образец: Надежно поместите образец на наковальню испытательной машины.

Применить незначительную нагрузку: Приложите незначительную нагрузку 10 кгс, чтобы посадить индентор и проникнуть в поверхностное окисление.

Применить основную нагрузку: Увеличьте нагрузку до указанной основной нагрузки для выбранной шкалы Роквелла, например, 150 кгс для HRC.

Измерьте отступ: После приложения основной нагрузки машина измеряет глубину вдавливания и автоматически рассчитывает твердость по Роквеллу.

Испытание на твердость по Бринеллю

Тест на твердость по Бринеллю измеряет твердость крупных и крупнозернистых материалов, оценивая диаметр вмятины, сделанной сферическим индентором.

Оборудование и процедура

Необходимое оборудование:

Машина для определения твердости по Бринеллю.

Сферический индентор (обычно диаметром 10 мм, изготовленный из закаленной стали или карбида вольфрама).

Образец: Надлежащим образом подготовленный образец материала, подлежащего испытанию.

Процедура:

Подготовьте образец: Убедитесь, что поверхность образца ровная и чистая.

Расположите образец: Надежно поместите образец на наковальню испытательной машины.

Выберите нагрузку: Выберите нагрузку в диапазоне от 500 кгс до 3000 кгс в зависимости от материала.

Применить нагрузку: Приложите выбранную нагрузку на 10-30 секунд, затем измерьте диаметр вмятины с помощью микроскопа.

Рассчитайте твердость: Используйте диаметр вмятины для расчета числа твердости по Бринеллю (BHN) по формуле: [ \text{BHN} = \frac{2P}{\pi D (D - \sqrt{D^2 - d^2})} ], где (P) - нагрузка, (D) - диаметр индентора, а (d) - диаметр вдавливания.

Испытание на твердость по Виккерсу

Тест на твердость по Виккерсу - это универсальный метод измерения твердости материалов, включая металлы и керамику, с помощью алмазного пирамидального индентора.

Оборудование и процедура

Рассчитайте твердость: Рассчитайте число твердости по Виккерсу (VHN), используя диагональные измерения и формулу:

VHN=2Psin⁡(136∘/2)d2

где (P) - нагрузка, а (d) - средняя длина диагоналей вмятины.

Необходимое оборудование:

Машина для определения твердости по Виккерсу.

Алмазный пирамидальный индентор с квадратным основанием.

Образец: Надлежащим образом подготовленный образец материала, подлежащего испытанию.

Процедура:

Подготовьте образец: Убедитесь, что поверхность образца гладкая и чистая.

Расположите образец: Надежно поместите образец на наковальню испытательной машины.

Выберите нагрузку: Выберите нагрузку от 1 гс до 120 кгс, в зависимости от материала и требуемой точности.

Применить нагрузку: Приложите нагрузку на 10 - 15 секунд, затем измерьте диагонали вмятин с помощью микроскопа.

Тест на твердость по Бринеллю измеряет твердость образца путем вдавливания стального шарика или алмазного конуса в поверхность образца и измерения глубины вмятины. Этот метод подходит для определения твердости таких материалов, как отожженная, нормализованная, закаленная и отпущенная сталь, чугун и цветные металлы.

Для измерения твердости по методу Роквелла используются специальные процедуры и небольшие инденторы, например, алмазные, что позволяет применять его для широкого спектра материалов.

Испытание на твердость по Виккерсу сохраняет преимущества испытаний по Бринеллю и Роквеллу, позволяя измерять материалы от очень мягких до очень твердых, а их результаты можно сравнивать.

В найденной мной информации нет подробного описания преимуществ и недостатков теста на твердость по Кнупу, но это один из методов статических испытаний, наравне с методами Бринелля, Роквелла и Виккерса.

Твердомер Вебстера в основном используется для проверки механических свойств профилей из алюминиевых сплавов, но он также подходит для таких материалов, как медь, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Твердомер Баркола - это разновидность индентационного твердомера. В найденной мной информации нет четкого указания на его преимущества и недостатки.

Каждый метод определения твердости имеет свои особенности и область применения:

  • Испытание на твердость по Бринеллю подходит для различных материалов, особенно для отожженной, нормализованной, закаленной и отпущенной стали, чугуна и цветных металлов.
  • Тест на твердость по Роквеллу подходит для широкого спектра материалов, при этом для измерений используется меньший индентор.
  • Испытание на твердость по Виккерсу сочетает в себе преимущества испытаний по Бринеллю и Роквеллу, подходит для материалов от очень мягких до очень твердых, и их результаты можно сравнивать.
  • Испытание на твердость по Кнупу, как один из методов статических испытаний, подходит для различных материалов, но необходимо более глубокое понимание его специфики.
  • Твердомер Вебстера особенно подходит для проверки механических свойств профилей из алюминиевых сплавов, но может использоваться и для других материалов.
  • Твердомер Баркола, как индентационный твердомер, занимает важное место в испытаниях твердости материалов.

Сравнение методов измерения твердости

Каждый метод определения твердости обладает уникальными свойствами, подходящими для конкретных задач.

Диапазоны нагрузок и типы вдавливания

  • Rockwell: Использует малые и большие нагрузки с алмазным конусом или стальным шариковым индентором, подходит для различных материалов.
  • Бринелль: Применяет высокие нагрузки (от 500 кгс до 3000 кгс) со сферическим индентором, идеально подходит для крупных и крупнозернистых материалов.
  • Vickers: Использует алмазный пирамидальный индентор с широким диапазоном нагрузок (от 1 гс до 120 кгс), подходящий для точных измерений на всех материалах.

Стандарты и ссылки

  • Стандарты Роквелла: ASTM E18, ISO 6508.
  • Стандарты Бринелля: ASTM E10, ISO 6506.
  • Стандарты Vickers: ASTM E384, ISO 6507.

Твердомеры

  • Машина для испытания на твердость по методу Микро Виккерса

Серия HM:

Машина для испытания на твердость по методу Микро Виккерса

  • Машина для испытания твердости по Виккерсу
    Серия HV:
Машина для испытания твердости по Виккерсу

  • Машина для испытания на твердость по Роквеллу
    Серия HR:
Машина для испытания на твердость по Роквеллу

  • Портативный твердомер Лееба
    Серия HH:
Портативный твердомер Лееба

Часто задаваемые вопросы

Ниже приведены ответы на некоторые часто задаваемые вопросы:

Для чего используется шкала твердости Мооса?

Шкала твердости Мооса используется для измерения устойчивости минералов к царапинам. Разработанная Фридрихом Моосом в 1812 году, она представляет собой качественную порядковую шкалу, которая помогает идентифицировать и классифицировать минералы на основе их способности царапать друг друга. Хотя шкала Мооса в основном используется в геологии и минералогии, она также находит применение в материаловедении для оценки относительной прочности и устойчивости к истиранию различных материалов. Однако для точного измерения твердости металлов предпочтительнее использовать более количественные тесты, такие как тесты твердости по Виккерсу, Роквеллу или Бринеллю.

Как работает тест на твердость по Роквеллу?

Тест на твердость по Роквеллу измеряет твердость материалов путем определения глубины проникновения индентора при большой нагрузке по сравнению с глубиной проникновения при предварительной нагрузке. Испытание начинается с приложения незначительной нагрузки (обычно 10 кгс), что позволяет определить базовую глубину. Затем прикладывается большая нагрузка, которая может варьироваться в зависимости от конкретной используемой шкалы Роквелла. После выдерживания этой нагрузки в течение определенного времени ее снимают, оставляя на месте незначительную нагрузку. Значение твердости рассчитывается на основе разницы в измерениях глубины до и после приложения основной нагрузки. Этот тест выгодно отличается простотой, быстротой получения результатов, минимальным повреждением материала и прямым измерением твердости. Он широко используется при контроле качества и выборе материалов в различных отраслях промышленности.

В чем разница между испытаниями на твердость по Бринеллю и Виккерсу?

Испытания на твердость по Бринеллю и Виккерсу различаются прежде всего инденторами, процедурами и применимостью к материалам. В тесте Бринелля используется стальной или карбидо-вольфрамовый шариковый индентор диаметром от 1 до 10 мм, который работает медленнее из-за высокой нагрузки, что делает его подходящим для материалов с грубой или неоднородной поверхностью, но менее точным для очень твердых материалов. В отличие от него, в тесте Виккерса используется алмазный пирамидальный индентор с углом раскрытия 136 градусов, обеспечивающий более высокую точность и надежность, и более быстрый, требующий хорошо подготовленной поверхности. Тест Виккерса универсален и подходит для широкого спектра материалов, включая тонкие листы и закаленные стали, в то время как тест Бринелля лучше подходит для шероховатых поверхностей и некоторых металлов, но ограничен возможной деформацией индентора и большими размерами вмятин.

Как можно повысить твердость металла с помощью термообработки?

Повышение твердости металла путем термической обработки включает в себя несколько процессов, направленных на изменение микроструктуры металла и улучшение его механических свойств. К основным методам относятся:

  1. Закаливание: При этом металл нагревается до высокой температуры, а затем быстро охлаждается с помощью такой среды, как масло, вода или рассол. Закалка повышает твердость за счет образования в стали твердых фаз, таких как мартенсит.
  2. Отпуск: После закалки металл снова нагревается до более низкой температуры, а затем медленно охлаждается. Этот процесс уменьшает хрупкость при сохранении значительной твердости, уравновешивая вязкость и твердость.
  3. Осадочное упрочнение (старение): Этот метод используется для определенных сплавов и включает в себя нагрев сплава для растворения растворенных элементов, затем быстрое охлаждение и выдержку при более низкой температуре. В результате в микроструктуре образуются осадки, повышающие твердость и прочность.
  4. Упрочнение корпуса: В результате таких процессов, как науглероживание или азотирование, на поверхность металла наносится твердый слой углерода или азота. Это повышает твердость поверхности и износостойкость, сохраняя при этом прочность сердцевины.
  5. Нормализация: Хотя нормализация не предназначена в первую очередь для повышения твердости, она улучшает структуру зерна путем нагрева металла выше критического диапазона и последующего воздушного охлаждения. Этот процесс может повысить прочность и однородность металла.

Применяя эти процессы термообработки, можно оптимизировать твердость и другие механические свойства металлов для различных промышленных применений.

Почему твердость металла важна для промышленного применения?

Твердость металла имеет решающее значение для промышленного применения, поскольку она напрямую влияет на производительность, долговечность и пригодность материалов для различных целей. Более твердые металлы обладают повышенной устойчивостью к износу, истиранию и деформации, что очень важно в условиях, когда компоненты подвергаются большим нагрузкам, трению и ударам. Это обеспечивает долговечность и структурную целостность оборудования и конструкций. Кроме того, испытания на твердость помогают в выборе материалов и контроле качества, проверяя соответствие материалов определенным стандартам и спецификациям. Это особенно важно для поддержания последовательности и надежности производственных процессов. В целом, твердость металла - это фундаментальное свойство, которое влияет на эффективность и срок службы промышленных изделий.

Рекомендуем вам:

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Категории сообщений

Вам также может понравиться
Мы выбрали их специально для вас. Читайте дальше и узнавайте больше!
Как много вы знаете о материале листового металла

Материал листового металла: Что нужно знать

Как листовой металл превращается из сырого материала в сложнейшие компоненты наших повседневных устройств? Эта статья погружает в увлекательный мир производства листового металла, исследуя такие материалы, как SPCC,...
Назовите тип металла

Назовите тип металла

Металлы делятся на черные и цветные, каждый из которых имеет уникальные свойства и применение. В этой статье мы рассмотрим характеристики, применение и интересные факты об этих металлах, от обычного железа до...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Поговорите с нами
ru_RU RU
ru_RU RU en_US EN ar AR de_DE DE es_ES ES fr_FR FR id_ID ID it_IT IT ja JA nl_NL NL pt_PT PT pt_BR PT_BR ko_KR KO tr_TR TR
Вопросы и ответы Статьи Магазин
О сайте Связаться с Возврат и возврат
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.
Условия и положения Политика конфиденциальности
© 2024. Все права защищены.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.