Твердость — это способность металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела.
Твердость металла является весьма важной характеристикой, так как тесно связана с такими основными характеристиками металлов и сплавов, как прочность, износостойкость и др.
В настоящее время имеется много способов определения твердости металлов. Рассмотрим некоторые из них, наиболее широко применяемые в промышленности.
Определение твердости вдавливанием стального шарика (метод Бринелля)
Стальной шарик, изготовленный из закаленной шарикоподшипниковой стали, под действием усилия вдавливается в поверхность металла.
С помощью специальной лупы измеряется диаметр лунки. По таблицам, приложенным к прибору, определяется значение твердости НЕ.
Для испытания применяют специальный пресс типа Бринелля, внешний вид которого показан на рисунке
Стальной шарик крепится в оправке2.
Исследуемый образец ставится на предметный столик 1 и поднимается к шарику штурвалом 4.
При включении мотора 5 грузы пресса 3 опускаются и вдавливают стальной шарик в образец.
Для стали значение твердости, определенное этим методом, связано с пределом прочности соотношением, которым на практике иногда пользуются:
Определение твердости по глубине вдавливания алмазного конуса (метод Роквелла)
Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в металл предварительной постоянной нагрузкой 10 кг, а затем полкой нагрузкой 60 или 150 кг.
Для испытания используют специальный пресс, внешний вид которого показан на рис. 25.
Алмазный конус крепится в оправке 4.
Образец устанавливается «на столик 3 и поднимается с помощью штурвала 2 до нагрузки 10 кг.
Ручка 1 освобождает грузы6, которые создают усилие для вдавливания конуса в металл. Глубину вдавливания, т.е. значение твердости, отмечает индикатор 5.
Значения твердости этим методом определяются по разности глубины вдавливания алмазного конуса под действием полной и предварительной нагрузок.
Чем тверже металл, тем на меньшую глубину проникает алмаз при вдавливании, тем больше будет число твердости.
Стандартной нагрузкой при этом методе является 150 кг.
Обозначается твердость НRC. В некоторых случаях, например при измерении твердости на тонком образце или при измерении твердости поверхностного слоя металла, нагрузку применяют до 60 кг.
Измерение твердости мягких материалов
На этом же приборе можно производить измерение твердости мягких материалов (цветные металлы, отожженная сталь).
В этом случае используют стальной закаленный шарик диаметром 1,59 мм (1/16»). Стандартной нагрузкой является 100 кг, и величина твердости обозначается индексом НRB.
Определение твердости динамическим вдавливанием шарика
При изменении твердости массивных деталей и конструкций, когда нельзя использовать описанные выше приборы, применяют переносный прибор, показанный на рисунке:
В прибор закладывают эталонный образец 1. При ударе по прибору молотком специальный шарик 2 наносит отпечатки на исследуемый предмет и эталонный образец, твердость которого известна.
Сопоставляя значения диаметров лунок образца и детали по таблицам, определяют твердость детали.
Определение твердости методом упругой отдачи
В тех случаях, когда нельзя применять методы вдавливания, чтобы не испортить поверхности изделия, используется прибор, определяющий твердость металла методом упругой отдачи.
На рисунке показан внешний вид прибора:
С постоянной высоты на металл падает определенного веса боек и отскакивает. По величине отскока судят о твердости. Чем больше твердость, тем больше отскок бойка.
Производительность этого метода испытаний очень велика (несколько сот измерений в час). Однако применять его можно только для сравнения между собой твердости изделий из одного и того же металла или из металлов, имеющих одинаковые упругие свойства.
§
