Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Твердость материалов является интегрирующим показателем их механических свойств. Существует эмпирическое соответствие между значением твердости и рядом механических характеристик (например, предел прочности на сжатие, растяжение или изгиб).

С развитием машиностроения возникла необходимость иметь общие методики измерения твердости. В начале XX века профессором Людвигом была разработана теоретическая часть методики определения твердости алмазным конусом. В 1919 году Хью и Стэнли Роквеллы запатентовали гидромеханическую установку, которая получила имя — твердомер Роквелла.

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Актуальность этого устройства вызвана необходимостью применения неразрушающих методов контроля твердости в подшипниковой промышленности. Существующий метод Бринелля (HB) основан на измерении площади отпечатка шарика диаметром 10 мм.

Отпечаток формируется с помощью шарика из закаленной стали или карбида вольфрама, который вдавливается в образец с определенным усилием. Метод Бринелля применяется для определения твердости цветных металлов или низколегированных сталей и неприменим для образцов из закаленной стали.

 Это связано с тем, что рабочая нагрузка составляет 3000 кгс. Шарик деформируется, поэтому метод Бринелля не может считаться неразрушающим методом контроля.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Твердость — характеристика материала, противоположная пластичности, способности материала «вытекать» из-под нагрузки. Методика измерения твердости по Роквеллу предназначена для неразрушающего контроля твердости наименее пластичных материалов — сталей и их сплавов.

Универсальность метода заключается в наличии трех шкал твердости, которые проградуированы для измерения под одной из трех нагрузок (60, 100 и 150 кгс) для работы с одной из измерительных головок.

В качестве рабочего органа измерительной головки применяют алмазный конус с углом 120° и радиусом при вершине 0,2 мм или закаленный шарик диаметром 1/16“ (1,588 мм).

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Метод основан на фиксации прямого измерения глубины проникновения твердого тела измерительной головки (индентора) в материал образца. Глубина отпечатка характеризует способность материала сопротивляться внешнему воздействию без образования валика из вытесненного металла вокруг индентора.

Единица твердость по Роквеллу — безразмерная величина, которая выражается в условных единицах до 100. За единицу твердости приняли перемещение индентора на 0,002.

Твердость металла по Роквеллу: таблица

Таблица создана для наглядного сравнения методов Роквелла и Бриннеля.

По Роквеллу По Бринеллю
  • HRA
  • Конус 120° с
  • нагр. 60 кгс
  1. HRC
  2. Конус 120° с
  3. нагр. 150 кгс
  • HRB
  • Шарик
  • Ø 1,58 мм с
  • нагр. 100 кгс
Диаметр отпечатка мм
  1. HB
  2. шарик Ø 10 мм
  3. нагр. 3000 кгс
84,5 65 2,34 688
83,5 64 2,37 670
83 63 2,39 659
82,5 62 2,42 643
82 61 2,45 627
81,5 60 2,47 616
81 59 2,5 601
80,5 58 2,54 582
80 57 2,56 573
79 56 2,6 555
79 55 2,61 551
78,5 54 2,65 534
78 53 2,68 522
77,5 52 2,71 510
76 51 2,75 495
76 50 2,76 492
76 49 2,81 474
75 48 2,85 461
74 47 2,9 444
73,5 46 2,93 435
73 45 2,95 429
73 44 3 415
72 42 3,06 398
71 40 3,14 378
69 38 3,24 354
68 36 3,34 333
67 34 3,44 313
67 32 3,52 298
66 30 3,6 285
65 28 3,7 269
64 26 3,8 255
63 24 100 3,9 241
62 22 98 4 229
61 20 97 4,1 217
60 18 95 4,2 207
59 93 4,26 200
58 4,34 193
57 91 4,4 187
56 89 4,48 180

(*) — Представленная таблица соответствия твердости по шкалам Роквелла HRA, HRC и HRB твердости по шкале Бринелля носит справочный характер и не может применяться для прикладных решений. В целях технического использования следует опираться на данные по ГОСТ 8.064-79 для шкал Роквелла HRA, HRC и Супер-Роквелла HRN, HRT, значения в котором приведены к эталонному значению HRCэ.

Как устроена шкала твердости по Роквеллу?

Разработано 11 шкал для определения твердости (A…H, K, N, T), которые предназначены для работы в различных комбинациях «интендор – нагрузка». Например, шкалы В, F и G используют для измерения шарик Ø 1,588 с нагрузкой по шкалам В, F — 60 кгс и по шкале G — 150 кгс. Для шкал Е, Н и К применяется шарик Ø 3,175 мм с разными нагрузками.

Распространены такие шкалы:

  • А — с конусом и полным усилием на измерительной головке 60 кгс (10 кгс — предварительная нагрузка плюс 50 кгс — основная).
  • В — с шариком Ø 1,588 и полным усилием на измерительной головке 100 кгс.
  • С — с конусом и полным усилием на измерительной головке 150 кгс.

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Предварительная нагрузка, которая позволяет выбрать зазоры твердомера и разрушить окисную пленку на образце, одинакова для измерений с использованием любых шкал.

В качестве индикатора используют устройство часового типа, которое позволяет регистрировать перемещение индентора на 0,002 мм с учетом перемещения рычагов. Максимальное перемещение измерительной головки при рабочей нагрузке — 0,2 мм. На индикаторе расположены шкала, содержащая 100 делений для каждого способа измерения (например, ТК 2 или NOVOTEST ТС-Р).

Диапазоны измерений для шкал (материалы):

  • HRA  — 20…88 ед. (коррозионностойкие и жаропрочные стали)
  • HRB  — 20…100 ед. (сплавы меди, ковкий чугун, низкоуглеродистые стали)
  • HRC — 20…70 ед. (высокоуглеродистые стали после термической обработки)

Шкалы А и С объединены, шкала В выделена цветом или вынесена отдельно.

Читайте также:  Заявка на вывоз металлолома

Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?

Стационарный твердомер представляет собой цельнолитую жесткую П-образную конструкцию (положенную на бок) и состоящую из 2 блоков:

  • Измерительный блок (верх) состоит из индикатора часового типа, который контактирует с рычагом подвеса нагрузки. Для исключения возникновения ударной нагрузки при включении режима вдавливания рычаг подвеса имеет гидравлический демпфер.
  • Блок установочного перемещения (низ) состоит из винтовой пары с большим шагом для ручного перемещения стола. Винтовая пара служит для создания предварительной нагрузки и больших перемещений стола. Это позволяет измерять твердость на деталях с габаритами, намного превышающими размеры образца толщиной 20 мм. Твердость поверхности стола не ниже HRC 50.

Твердомеры могут иметь двигатель перемещения, электронную систему измерения с дисплеем и другие усовершенствования, не влияющие на методику измерения.

Измерения проводятся при нормальных условиях (температура — 18…23° С, влажность 70…80%).

Требования к образцу:

  • образец (деталь) должен лежать устойчиво, не пружинить, не качаться;
  • шероховатость поверхности образца не ниже Ra 2,5 по ГОСТ 2789-73.

На партию деталей изготавливают образец, который проходит термическую обработку вместе с деталями.

Порядок работы:

  • образец устанавливают на стол;
  • с помощью ходового винта образец подводят к интендору и нагружают предварительно (индикатор выставляется в 0);
  • рычагом (кнопкой) включается режим вдавливания интендора в образец;
  • при остановке стрелки индикатора (через 2…8 секунд после нагружения) снимают основную нагрузку, считывают значение твердости.

Современные твердомеры Роквелла, оборудованные цифровыми измерительными системами, имеют устройства автоматического подвода, предварительного нагружения, контроля величины усилия и времени рабочей нагрузки. Все усовершенствования должны обеспечивать соответствие требованиям ГОСТ 23677-79.

Плюсы и минусы метода

Главным достоинством метода измерения твердости по Роквеллу является его универсальность. Измерения проводят с тремя изменяемыми параметрами, что позволяет расширить сферу его применения.

Другие достоинства метода:

  • относится к неразрушающим способам (можно использовать для контроля готовых изделий);
  • позволяет контролировать цилиндрические изделия в призме диаметром от 6 мм или с кривизной поверхности R3 с учетом поправок (Прил. 3 по ГОСТ 9013-59 «ИСО 6508-86»);
  • позволяет контролировать листовой материал толщиной 0,3…1,0 мм по шкале HRA (супер-роквелл);
  • короткое время измерения (не более 2 минут с тестированием на контрольном образце);
  • удобство считывания результатов.

К недостаткам относят менее высокую точность и повторяемость измерений по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Однако недостатки сполна компенсируются преимуществами.

Сравнение шкал измерения твёрдости — Ассоциация EAM

Твёрдость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твёрдого тела — индентора.

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения), наиболее распространёнными среди которых являются [1]:

  • метод Бринелля (HB) — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Бринеллю — МПа. Метод не применяется для тонких материалов и материалов с большой твёрдостью;
  • метод Роквелла (HRA, HRB, HRC) — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость вычисляется по формуле [2]: HR = HRmax — (H — h) / 0,002, где HRmax — максимальная твёрдость по Роквеллу (по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B — 130 единиц), (H — h) — разность глубин погружения индентора (в миллиметрах) после снятия основной нагрузки и до её приложения (при предварительном нагружении). Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной величиной. Метода Роквелла проще в реализации, но обладает меньшей точностью по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Не допускается проверка образцов с толщиной менее десятикратной глубины проникновения наконечника;
  • метод Виккерса (HV) — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка. Размерность единиц твёрдости по Виккерсу — МПа. Позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов [3]:, но обладает пониженной точностью в нижнем диапазоне (для мягких материалов).

Результаты измерения твёрдости по методам Роквелла и Виккерса могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методу Бринелля (таблица 1) [4]. Зная твёрдость по Бринеллю, можно рассчитать предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач [5]:

  • для стали:
    σв = 3,33 × HB;
    σт = 1,67 × HB;
  • для алюминиевых сплавов:
    σв = 3,62 × HB;
  • для медных сплавов:
    σв = 2,60 × HB;

где σв — предел прочности, МПа; σт — предел текучести, МПа.

Таблица 1 — Перевод результатов измерения твёрдости

Шкала Бринелля, HB
Шкала Роквелла, HRB (HRC)
Шкала Виккерса, HV
100 52,4 100
105 57,5 105
110 60,9 110
115 64,1 115
120 67,0 120
125 69,8 125
130 72,4 130
135 74,7 135
140 76,6 140
145 78,3 145
150 79,9 150
155 81,4 155
160 82,8 160
165 84,2 165
170 85,6 170
175 87,0 175
180 88,3 180
185 89,5 185
190 90,6 190
195 91,7 195
200 92,8 200
205 93,8 205
210 94,8 210
215 95,7 215
220 96,6 220
225 97,5 225
230 98,4 230
235 99,2 235
240 100,0 240
245 (21,2) 245
250 (22,1) 250
255 (23,0) 255
260 (23,9) 260
265 (24,8) 265
270 (25,6) 270
275 (26,4) 275
280 (27,2) 280
285 (28,0) 285
290 (28,8) 290
295 (29,5) 295
300 (30,2) 300
310 (31,6) 310
319 (33,0) 320
328 (34,2) 330
336 (35,3) 340
344 (36,3) 350
352 (37,2) 360
360 (38,1) 370
368 (38,9) 380
376 (39,7) 390
384 (40,5) 400
392 (41,3) 410
400 (42,1) 420
408 (42,9) 430
416 (43,7) 440
425 (44,5) 450
434 (45,3) 460
443 (46,1) 470
(47,5) 490
(48,2) 500
(49,6) 520
(50,8) 540
(52,0) 560
(53,1) 580
(54,2) 600
(55,4) 620
(56,5) 640
(57,5) 660
(58,4) 680
(59,3) 700
(60,2) 720
(61,1) 740
(62,0) 760
(62,8) 780
(63,6) 800
(64,3) 820
(65,1) 840
(65,8) 860
(66,4) 880
(67,0) 900
(69,0) 1114
(72,0) 1220
Читайте также:  Решетка нержавеющая сталь изготовление

Перевод значений твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. Строго говоря, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла, но, тем не менее, имеет вполне определённую практическую ценность.

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Таблица перевода твердости металла с бринелля на роквелл

Перечень ссылок

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Перевод единиц твердости по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу (таблица)

Горизонтальное прокручивание таблицы на смартфонах

Роквелл Бринелль Виккерс Шор На разрыв HRA HRC HB (3000H) Диаметр отпечатка, мм HV HSD Н/мм²
89 72 782 2.20 1220
86.5 70 1076 101
86 69 744 2.25 1004 99
85.5 68 942 97
85 67 713 2.30 894 95
84.5 66 854 92
84 65 683 2.35 820 91
83.5 64 789 88
83 63 652 2.40 763 87
82.5 62 739 85
81.5 61 627 2.45 715 83
81 60 695 81 2206
80.5 59 600 2.50 675 80 2137
80 58 2.55 655 78 2069
79.5 57 578 636 76 2000
79 56 2.60 617 75 1944
78.5 55 555 598 74 1889
78 54 2.65 580 72 1834
77.5 53 532 562 71 1772
77 52 512 2.70 545 69 1689
76.5 51 495 2.75 528 68 1648
76 50 513 67 1607
75.5 49 477 2.80 498 66 1565
74.5 48 460 2.85 485 64 1524
74 47 448 2.89 471 63 1496
73.5 46 437 2.92 458 62 1462
73 45 426 2.96 446 60 1420
72.5 44 415 3.00 435 58 1379
71.5 42 393 3.08 413 56 1317
70.5 40 372 3.16 393 54 1255
38 352 3.25 373 51 1193
36 332 3.34 353 49 1138
34 313 3.44 334 47 1076
32 297 3.53 317 44 1014
30 283 3.61 301 42 965
28 270 3.69 285 41 917
26 260 3.76 271 39 869
24 250 3.83 257 37 834
22 240 3.91 246 35 793
20 230 3.99 236 34 752

Твердость по Роквеллу

  • Вдавливание алмазного конуса с углом 120° при вершине и замер относительной глубины погружения в исследуемый материал. 
  • Шкала А — нагрузка 60 кгс,  для карбида вольфрама (ВК)
  • Шкала С — нагрузка 150 кгс, для твердых сталей HRB>100

Преимущество — простота. Недостаток — низкая точность.  

Твердость по Бринеллю

Диаметр отпечатка  металлического шарика в материале.

Недостаток — твердость до 450HB.  

Твердость по Виккерсу

Площадь отпечатка от алмазной пирамидки.  

Твердость по Шору

Отскок шарика от поверхности в склероскопе (метод отскока). Очень простой и удобный метод.

Определение твердости материала является важной частью технологического процесса изготовления деталей любой сложности.

Различные методы поиска твердости металла связанны в первую очередь с отличием их структуры и формы. Поработать с обычной заготовкой в форме болванки не составит труда, вот для листового материала нужен особый подход, учитывая его небольшую толщину.

  1. Лишь с помощью метода Виккерса удобнее всего искать твёрдость азотированных и цементированных поверхностей.
  2. Расчет ресурса работы металлорежущего инструмента, его долговечность, всегда производится в первую очередь с учетом табличных показателей.
  3. Именно благодаря повышенной твердости (около 71 HRC) твердосплавные сверла и фрезы из сплава ВК8 позволяют обрабатывать сверхтвердые материалы.

Соотношения между числами твердости

Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.

Испытание на твердость — основной метод оценки качества термообработки изделия.

Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.

Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как HRA или HRC (в зависимости от нагрузки).

Твердость по методу Виккерса (HV) определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.

Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.

Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструменты Число твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные 33…38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона 35…40
Шлицы круглых гаек 36…42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам 40…45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные 45…50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги 50…60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса 56…60
Рабочие поверхности калибров — пробок и скоб 56…64
Копиры, ролики копирные 58…63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг 60…64
Читайте также:  Как испытывается фонтанная арматура

Таблица соотношений между числами твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Шору

По Роквеллу
По Бринеллю
По Виккерсу (HV)
По Шору
HRC
HRA
HRB
Диаметр отпечатка HB
65 84,5 2,34 688 940 96
64 83,5 2,37 670 912 94
63 83 2,39 659 867 93
62 82,5 2,42 643 846 92
61 82 2,45 627 818 91
60 81,5 2,47 616
59 81 2,5 601 756 86
58 80,5 2,54 582 704 83
57 80 2,56 573 693
56 79 2,6 555 653 79,5
55 79 2,61 551 644
54 78,5 2,65 534 618 76,5
53 78 2,68 522 594
52 77,5 2,71 510 578
51 76 2,75 495 56 71
50 76 2,76 492 549
49 76 2,81 474 528
48 75 2,85 461 509 65,5
47 74 2,9 444 484 63,5
46 73,5 2,93 435 469
45 73 2,95 429 461 61,5
44 73 3 415 442 59,5
42 72 3,06 398 419
40 71 3,14 378 395 54
38 69 3,24 354 366 50
36 68 3,34 333 342
34 67 3,44 313 319 44
32 67 3,52 298 302
30 66 3,6 285 288 40,5
28 65 3,7 269 271 38,5
26 64 3,8 255 256 36,5
24 63 100 3,9 241 242 34,5
22 62 98 4 229 229 32,5
20 61 97 4,1 217 217 31
18 60 95 4,2 207 206 29,5
59 93 4,26 200 199
58 4,34 193 192 27,5
57 91 4,4 187 186 27
56 89 4,48 180 179 25

Определение твердости металлов и сплавов

ГОСТ 9012 – 59

  • Данный метод заключается во вдавливании шарика, который изготавливается из стали или твёрдого сплава, в испытуемый объект с некоторой силой направленной перпендикулярно, и последующего измерения полученного диаметра отпечатка.
  • Твердость по Бринеллю имеет своё символьное обозначение:
  • НВ – наносится в случае использования стального шарика;
  • HBW – в данном случае применяется шарик из твёрдого сплава.
  • Перед буквенным обозначением указывается цифровое значение твёрдости, а после него диаметр шарика, значение силы воздействия и время выдержки, если она отлична от 10 до 15 секунд.
  • Примеры обозначений:
  • 250 НВ 5/750 – твердость по Бринеллю 250, использовался пяти миллиметровый стальной шарик, сила воздействия составляла 750 кгс (7355 Н). Продолжительность выдержки не указана, это означает, что она находится в пределах от 10 до 15 секунд;
  • 575 HBW 2,5/187,5/30 – твердость по Бринеллю 575, используется твердосплавный шарик с диаметром 2,5 мм, приложенная сила равна 187,5 кгс (1839 Н) а выдержка составляет 30 секунд.
  • При силе 3000 кгс (29420 Н) приложенной твердосплавным или стальным десятимиллиметровым шариком к поверхности образца или изделия с выдержкой от десяти до пятнадцати секунд указывают только твёрдость и символы.
  • Пример: 190 НВ, 600 HBW.

ГОСТ 2999 – 75

  1. Данным методом твёрдость измеряется по средствам вдавливания алмазного наконечника с геометрической формой правильной четырехгранной пирамиды в испытуемый объект и последующим замером диагоналей получившегося отпечатка после его выведения.
  2. Твердость по Виккерсу обозначают цифрами в зависимости от величины твердости и буквами HV.
  3. Пример обозначения:
  4. 450 HV – твердость по Виккерсу соответствует значению 450, приложенная сила 30 кгс и время затраченное на выдержку 10 – 15 секунд.
  5. 220 HV 10/40 – твердость по Виккерсу ровна значению 220, сила ровна 98,07 Н (10 кгс), выдержка 40 секунд.

Общего точного перевода чисел твердости, измеренных алмазной пирамидой (по Виккерсу), на числа твердости по другим шкалам или на прочность при растяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для перевода.

ГОСТ 9013 – 59

Данный метод основан на внедрение в поверхность тела алмазного конусного или стального сферического наконечника под действием двух последовательных сил с последующим определением глубины проникновения наконечника. Причём замер производится после отключения основной силы.

Обозначение твёрдости по Роквеллу наносится символами, HR перед которыми указывается цифровое значение твердости, а после символ принадлежности к определённой шкале.

Пример: 24,8 HRC – твердость по Роквеллу 24,8 единиц по шкале С.

Для унификации измерений был введён специальный эталон для шкал твердости Роквелла и Супер-Роквелла (ГОСТ 8.064 – 94), которые приведены в таблице ниже.

В последующих таблицах приводятся приближенные соотношения между значениями твердости, выявленные различными методами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector