Меню

Методы измерения твердости металлов

Методы измерения твердости металлов

Содержание

  1. Понятие твердости
  2. Измерение твердости по Бринеллю
  3. Измерение твердости по Виккерсу
  4. Измерение твердости по Роквеллу
  5. Измерение твердости по Шору
  6. Соотношение значений твердости

Существует довольно большое количество различных механических характеристик металла, которые учитываются при производстве различных деталей. Многие из них зависят от химического состава материала, другие от особенностей эксплуатации. Измерение твердости металла проводится чаще других испытаний, так как это качество во многом определяет особенности эксплуатации материала. Рассмотрим особенности определения твердости подробнее.

Понятие твердости

Твердость – свойство материалов, характеризующее способность проникновения одного, более твердого, тела в другое. Также эта характеристика определяет устойчивость к пластической деформации или разрушению поверхностных слоев при оказании сильного давления.

Измеряется показатель в самых различных единицах в зависимости от применяемого метода.

Все методы определения твердости материалов можно разделить на несколько основных групп:

  1. Статические. Подобные методы характеризуются тем, что нагрузка постепенно возрастает. Время выдержки может быть разным — все зависит от особенностей применяемого метода.
  2. Динамические характеризуются тем, что нагрузка на образец подается с определенной кинетической энергией. При этом показатель твердости является менее точным, так как при динамической нагрузке возникает определенная отдача из-за упругости материала. Результаты подобных испытаний зачастую называют твердостью материалов при ударе.
  3. Кинетические основаны на непрерывной регистрации показателей во время проведения испытаний, что позволяет получить не только конечный, но и промежуточный результат. Для этого применяется специальное оборудование.

Кроме этого, классификация методов определения твердости проводится по принципу приложенной нагрузки. Выделяют следующие способы испытания образца:

  1. Вдавливание является на сегодняшний день наиболее распространенным способом определения рассматриваемого показателя.
  2. При отскоке проводится замер того, как высоко боек отлетит от поверхности испытуемого образца. В данном случае просчет твердости проводится по показателю сопротивления упругой деформации. Методы подобного типа довольно часто применяются для контроля качества прокатных валиков и изделий с большими размерами.
  3. Методы, основанные на царапании и резании, сегодня применяются крайне редко. Были они разработаны два столетия назад.

Как правило, в твердомерах есть деталь, которая оказывает воздействие на испытываемую заготовку. Примером можно назвать стальные шарики различного диаметра и алмазные наконечники с формой пирамиды. Некоторые из применяемых на сегодняшний день методов рассмотрим подробнее.

Измерение твердости по Бринеллю

Чаще всего проводится измерение твердости по Бринеллю. Этот метод регламентирован ГОСТ 9012. К особенностям испытания металлов и сплавов подобным методом можно отнести следующие моменты:

  1. В качестве тела, которое будет оказывать воздействие на испытуемый образец, используется стальной шарик.
  2. Для тестирования применяется шарик с определенным диаметром, который изготавливается из закаленной стали. К нему прилагается постоянно нарастающая нагрузка.
  3. Главным условие применения этого метода тестирования металлов и сплавов является то, что шарик должен изготавливается из более твердого материала, чем испытуемый образец.
  4. После завершения теста проводится измерение полученного отпечатка на поверхности.
  5. Данный способ позволяет получить данные, которые указываются в HB. Именно это обозначение сегодня встречается чаще других в различной справочной документации.
  6. Для удобства применения данного способа были созданы специальные таблицы, которые основаны на зависимости диаметрального размера шарика, твердости и полученного отпечатка.

Стоит учитывать, что по Бринеллю не рекомендуется тестировать стали и сплавы, твердость которых превышает значение 450HB. Цветные металлы должны обладать показателем ниже 200 HB.

Измерение твердости по Виккерсу

Также выделяют метод измерения твердости по Виккерсу, который регламентирован ГОСТ 2999. Получил он распространение при определении твердости деталей и заготовок, который имеют небольшую толщину. Кроме этого, он может применяться для измерения твердости деталей, имеющих поверхностный твердый слой.

К особенностям этого способа тестирования образца можно отнести нижеприведенные моменты:

  1. Применяется так называемый алмазный наконечник, который имеет форму пирамиды с четырьмя гранями и равными сторонами.
  2. Выбирается определенное время выдержки.
  3. После того, как снимается нагрузка, проводится измерение размеров диагоналей получившегося отпечатка и вычисляется среднее арифметическое значение.
  4. Величина прилагаемой нагрузки регламентирована, может выбираться в зависимости от типа тестируемого материала.
  5. Полученные результаты в ходе проведения исследований обозначаются HV.

В некоторых случаях после полученного значения указывается время выдержки и величина прилагаемой нагрузки, что позволяет с большей точностью определить значение твердости.

Измерение твердости по Роквеллу

Данный метод регламентируется ГОСТ 9013. Для его проведения используется специальный прибор для измерения твердости, который позволяет создать две последовательные нагрузки, прилагаемые к поверхности образца. К особенностям проведения подобного теста можно отнести:

  1. Сначала оказывается предварительная нагрузка, после чего добавляется вторая.
  2. После выдержки под общей нагрузкой в течении 3-5 секунд вторая снимается, проводится замер глубины отпечатка, затем снимается предварительная нагрузка.
  3. Измерение полученных данных проводится в условных единицах, которые равны осевому смещению индикатора на 0,002.
  4. Определяется число твердости по Роквеллу по специальной шкале прибора.
  5. Форма применяемого индикатора может существенно отличаться. Именно поэтому было введено несколько типов измерительных шкал, которые соответствуют определенной форме индикатора.
  6. Для обозначения полученной величины могут применяться обозначения HIRA, HRC, HRB. Они соответствуют форме применяемого индикатора и шкалы обозначения.

В качестве индикатора могут использоваться стальной шарик и два алмазных конуса различного размера. Этот метод измерения твердости закаленных деталей проводится только при применении алмазного конуса меньшего размера, предварительная оказываемая нагрузка составляет 10 кгс, основная 50 кгс. За счет предварительной нагрузки исключается вероятность того, что из-за упругости материала полученные значения будут менее точными. Кроме этого, предварительная нагрузка позволяет проводить измерение твердости металлов и сплавов, которые прошли предварительную термическую обработку.

Измерение твердости по Шору

Метод определения твердости по Шору применяется для тестирования прокатных валиков на момент их изготовления. Кроме этого, проверка рассматриваемого показателя может проводиться при эксплуатации валиков на прокатных станках, так как из-за оказываемого воздействия структура металла может изменяться, ухудшая эксплуатационные качества. Регламентирован метод Шора ГОСТ 23273.

Рассматривая измерение твердости по Шору, следует отметить следующие моменты:

  1. В отличие от предыдущих способов, рассматриваемый основан на свободном падении алмазного индикатора на тестируемую поверхность с определенной высоты. Для тестирования применяется специальное оборудование, которое позволяет фиксировать точно высоту отскока.
  2. Масса применяемого бойка с алмазным наконечником составляет 36 грамм. Этот показатель важен, так как учитывается при проводимых расчетах.
  3. Твердость определяется по высоте отскока, измерение проводится в условных единицах. Падение образца на поверхность происходит с образованием небольшого углубления, а упругость приводит к обратному отскоку. Этот метод хорош тем, что позволяет проводить тестирование образцов, которые прошли предварительную термическую обработку. При постепенном вдавливании возникающая нагрузка может стать причиной деформирования используемого наконечника или шарика. В этом случае вероятность их деформации весьма мала.
  4. За 100 единиц твердости в этом случае принято считать высоту отскока 13,6 мм с возможностью небольшого отклонения в большую или меньшую сторону. Этот показатель можно получить при тестировании углеродистой стали, прошедшей процесс закалки. В качестве обозначения применяется аббревиатура HSD.

Сегодня этот способ измерения твердости применяется довольно редко из-за высокой погрешности и сложности замера высоты отскока байка от тестируемой поверхности.

Как ранее было отмечено, существует довольно большое количество методов измерения рассматриваемого показателя. Однако из-за сложности проведения тестов и большой погрешности многие уже не применяются.

В некоторых случаях проводится тестирование на микротвердость. Для измерения этого показателя прилагается статическая нагрузка к телу с формой пирамиды, и оно входит в испытуемые образец. Время выдержки может варьироваться в большом диапазоне. Показатель вычисляется примерно так же, как при методе Виккерса.

Читайте также:  Модельный ряд аварийных выключателей

Соотношение значений твердости

При выборе метода измерения твердости поверхности следует учитывать, что между полученными данными нет никакой связи. Другими словами, выполнить точный перевод одной единицы измерения в другую нельзя. Применяемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании применяется разная нагрузка, различные формы наконечников.

Существующие таблицы следует применять с большой осторожностью, так как они дают только приблизительные результаты. В некоторых случаях рассматриваемый перевод может оказаться весьма точным, что связано с близкими физико-механическими свойствами испытуемых металлов.

В заключение отметим, что значение твердости связано со многими другими механическими свойствами, к примеру, прочностью, упругостью и пластичностью. Поэтому для определения основных свойств металла довольно часто проводят измерение именно твердости. Однако прямой зависимости между всеми механическими свойствами металлов и сплавов нет, что следует учитывать при проведении измерений.

Источник



Твердомеры по методу Бринелля

Инновационное оборудование для определения физико-механических свойств материалов

Преимущества твердомеров Бринелля

Широкий диапазон измерения

Широкий диапазон воспроизводимых нагрузок от 1 кгс до 3000 кгс, возможность проведения измерений с использованием инденторов диаметром от 1 мм до 10 мм позволяют проводить испытания на твердость материалов и изделий различных свойств, форм и размеров.

Достаточно большой отпечаток на поверхности образца позволяет применять для измерения размеров отпечатка приборы с малым увеличением (измерительные лупы, переносные измерительные микроскопы), что позволяет легко контролировать качество выполненного отпечатка. Истинная твердость материала определяется по эмпирическим таблицам стандартов на метод измерения.

Надежность при эксплуатации

Ручная сборка и инструментальный контроль на каждом этапе производства, пусконаладочные работы, возможность сервисного обслуживания в течение всего периода эксплуатации, обеспечивают надежность и точность работы твердомеров в течении длительного времени, при условии соблюдения правил эксплуатации.

Модификации твердомеров Бринелля

  • ИТБ-62,5-М
  • ИТБ-62,5-А
  • ИТБ-62,5-ММ
  • ИТБ-62,5-АМ
  • ИТБ-3000-АМ
  • ИТБ-3000-МФ

Скачать каталог оборудования в PDF

Твердомер ИТБ-62,5-М

ИТБ-62,5-М

Твердомер ИТБ-62,5-А

ИТБ-62,5-А

Твердомер ИТБ-62,5-ММ

ИТБ-62,5-ММ

Твердомер ИТБ-62,5-АМ

ИТБ-62,5-АМ

Твердомер ИТБ-3000-АМ

ИТБ-3000-АМ

Твердомер ИТБ-3000-МФ

ИТБ-3000-МФ

Технические характеристики твердомеров Бринелля

Модификация ИТБ-62,5-М ИТБ-62,5-А ИТБ-62,5-ММ ИТБ-62,5-АМ ИТБ-3000-АМ ИТБ-3000-МФ
Основная нагрузка 1 кгс (9,8 Н), 5 кгс (49 Н), 6,25 кгс (61,29 Н), 10 кгс (98 Н), 15,62 кгс (153,2 Н), 30 кгс (294,2 Н), 31,25 кгс (306,25 Н), 62,5 кгс (612,9 Н) 62,5 кгс (612,9 Н), 100 кгс (980,7 Н), 125 кгс (1226 Н), 187,5 кгс (1839Н), 250 кгс (2452 Н), 500 кгс (4903 Н), 750 кгс (7355 Н), 1000 кгс (8907 Н), 1500 кгс (14710 Н), 3000 кгс (29420 Н)
Тип револьвера Ручной Автоматический Ручной Автоматический Автоматический Автоматический
Микропроцессорный блок
Встроенный измерительный микроскоп + Электронный микрометр
Шкала твердости HB1, HB5, HB6.25, HB10, HB15.62, HB30, HB31.25, HB62.5 HB62.5, HB187.5, HB125, HB750, HB100, HB250, HB1000, HB3000
Предел допускаемой относительной погрешности нагрузок ± 1,0 %
Предел допускаемой погрешности определения твердости, не более ± 3,0 %
Диапазон измерений твердости от 8 до 450 HB
Общее увеличение оптической системы 50х (измерительное),
100х (наблюдательное)
20х (измерительное)
Точность измерения отпечатка 1 мкм 5 мкм
Максимальная высота образца 220 мм 230 мм
Максимальное расстояние от центра индентора до стенки твердомера 160 мм 121 мм
Габаритные размеры, (ДхШхВ) 570х190х670 мм 550х210х750 мм
Масса 85 кг 120 кг
Источник питания 220 В, 50 Гц

Стационарные твердомеры по методу Бринелля типа ИТБ используются для определения твёрдости мягких сплавов, цветных металлов, чугуна и незакалённых сталей в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Твердомеры обладают высокой жесткостью конструкции, выпускаются в шести различных модификациях. Основные отличия по модификациям — воспроизводимые нагрузки, способ определения размеров отпечатков и способ обработки данных. По диапазону воспроизводимых нагрузок твердомеры ИТБ подразделяются на 2 типа: ИТБ-62,5, работающие в диапазоне от 1 кгс до 62,5 кгс и ИТБ-3000, работающие в диапазоне от 62,5 кгс до 3000 кгс.

Современная конструкция твердомера ИТБ позволяет плавно внедрять индентор в образец, обеспечивает высокую точность приложения нагрузки (погрешность не более 1,0 %), что позволяет получать отпечатки с надежной повторяемостью, необходимой для обеспечения точности измерений твердости.

Параметры испытания, состояние измерительной системы твердомера отображаются на аналоговом индикаторе, сенсорном экране, ЖК-дисплее или на ПК с программным обеспечением «M-Test Твердомер» в зависимости от модификации. Твердомеры ИТБ поставляются в двух исполнениях: исполнение I со встроенной оптической системой измерения отпечатков или (и) подключение ПК с ПО, исполнение II — измерение отпечатка при помощи микроскопа и (или) САИ.

Твердомеры типа ИТБ по методу Бринелля внесены в Государственные реестры средств измерений Российской Федерации №60666-15 и Республики Казахстан №12314, имеют необходимые сертификаты и свидетельства, а также удостоены грамот и дипломов.

Источник

Твердомеры Бринелля

Заказать Твердомер Бринелля ТБ 5005А от производителя

Твердомер Бринелля ТБ 5005А

Твердомер Бринелля ТБ 5005А предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер Бринелля ТБ 5015-01 от производителя

Твердомер Бринелля ТБ 5015-01

Твердомер Бринелля ТБ 5015-01 предназначен для измерений твердости металлов и сплавов по шкалам Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер ТПУ 1800 от производителя

Твердомер ТПУ 1800

Твердомеры динамические портативные модификации ТПУ 1800 Tochline (далее твердомеры) предназначены для экспрессного измерения твёрдости металлов и сплавов, в т.ч. стали, по шкалам твёрдости Роквелла (HR), Бринелля (HB), Виккерса (HV) и Шора D (HSD).

Заказать Твердомер ТПУ 1500 от производителя

Твердомер ТПУ 1500

Твердомеры динамические портативные модификации ТПУ 1500 (далее твердомеры) предназначены для измерения твёрдости металлов и сплавов, в т.ч. стали, по шкалам твёрдости Роквелла (HR), Бринелля (HB), Виккерса (HV) и Шора D (HSD).

Заказать Твердомер Бринелля ТБ-5015-01C от производителя

Твердомер Бринелля ТБ-5015-01C

Твердомер Бринелля ТБ-5015-01C Tochline предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер универсальный УТ-5021 МС от производителя

Твердомер универсальный УТ-5021 МС

Твердомер универсальный УТ-5021 МС предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методам Роквелла, Бринелля и Виккерса.

Заказать Твердомер универсальный УТ-5021 М-01С от производителя

Твердомер универсальный УТ-5021 М-01С

Твердомер универсальный УТ-5021 М-01С предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методам Роквелла, Бринелля и Виккерса.

Заказать Твердомер Бринелля ТБ 5015 от производителя

Твердомер Бринелля ТБ 5015

Стационарный твердомер Бринелля ТБ 5015 предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер Бринелля ТБ 5015А от производителя

Твердомер Бринелля ТБ 5015А

Твердомер Бринелля ТБ 5015Апредназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методу Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер УТ-5021 М-01 от производителя

Твердомер УТ-5021 М-01

Твердомер универсальный УТ-5021 М-01 предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методам Роквелла, Бринелля и Виккерса.

Заказать Твердомер УТ 5021 ПА от производителя

Твердомер УТ 5021 ПА

Твердомер универсальный УТ 5021 ПА предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методам Роквелла, Бринелля и Виккерса.

Заказать Твердомер ТРБ 5010 (аналог ТР 5006М) от производителя

Твердомер ТРБ 5010 (аналог ТР 5006М)

Твердомер предназначен для: измерения твердости металлов и сплавов по методу Роквелла и Бринелля, пластмасс, графитов и металлографитов, фанеры, прессованной древесины и других материалов.

Заказать Твердомер ТРБ 5010А от производителя

Твердомер ТРБ 5010А

Твердомер предназначен для: испытания твердости металлов и сплавов по методу Роквелла и Бринелля, пластмасс, графитов и металлографитов, фанеры, прессованной древесины и других материалов.Прибор оснащен микропроцесорной системой измерения

Заказать Твердомер УТ 5011 от производителя

Твердомер УТ 5011

Твердомер предназначен для: измерения твердости металлов и сплавов по методу Роквелла,Бринелля,Виккерса, пластмасс, графитов и металлографитов, фанеры, прессованной древесины и других материалов.

Заказать Твердомер УТ 5011А от производителя

Твердомер УТ 5011А

Твердомер предназначен для: измерения твердости металлов и сплавов по методу Роквелла, Бринелля, Виккерса, пластмасс, графитов и металлографитов, фанеры, прессованной древесины и других материалов. Прибор оснащен микропроцесорной системой измерения.

Заказать Твердомер ТБ 5056-02 от производителя

Твердомер ТБ 5056-02

Твердомер Бринелля предназначен для измерения твердости крупногабаритных изделий, контроля и разбраковки однотипных деталей на группы твердости.

Заказать Твердомер ТБ 5004, ТБ 5004-03 от производителя

Твердомер ТБ 5004, ТБ 5004-03

Приборы предназначены для измерения твердости металлов в двух режимах.

Заказать Твердомер ИТ 5010К от производителя

Твердомер ИТ 5010К

Прибор универсальный для измерения твёрдости металлов и сплавов по методу Виккерса и Бринелля.

Прибор предназначен для измерения твердости металлов и сплавов по методам Виккерса в соответствии с ГОСТ 2999-75 и Бринелля в соответствии с ГОСТ 9012-59.

Заказать Твердомер ТКМ-359С от производителя

Прибор предназначен для оперативного измерения твердости изделий из металлов и сплавов, в т. ч. контроля качества термообработки, закалки ТВЧ, оценки механической прочности.

Заказать Твердомер ТКМ-459С от производителя

Твердомер предназначен для оперативного измерения твердости металлов и металлических изделий в т. ч. поверхностноупрочненных слоев (цементация, азотирование, закалка ТВЧ и др.), гальванических покрытий (хром), наплавок, оценки механической прочности.

Заказать Твердомер ИТ 5038-01, ИТ 5038-02 от производителя

Твердомер ИТ 5038-01, ИТ 5038-02

Приборы предназначены для измерения твердости крупногабаритных изделий (деталей, отливок, проката, заготовок) ударным методом с последующим измерением диаметра восстановленного динамического отпечатка от внедрения шарика с помощью микроскопа.

Заказать Твердомер ТБП 5013 от производителя

Твердомер ТБП 5013

Твердомер Бринелля применяется в цехах и лабораториях машиностроительных и металлургических предприятий, а также на складах, базах и других местах, где требуется измерение твердости крупногабаритных и нетранспортабельных изделий.

Заказать Твердомер ТКМ-359 от производителя

Высокоточный портативный прибор для оперативного измерения твердости металлов, контроля качества термообработки, закалки ТВЧ, оценки механической прочности.

Заказать Твердомер ТКМ-459 от производителя

Высокоточный портативный прибор для оперативного измерения твердости металлов, поверхностноупрочненных слоев (цементация, азотрирование, закалка ТВЧ и др.), гальванических покрытий (хром), оценки механической прочности.

Твердомер Бринелля – высокоточное оборудование, предназначенное для произведения замеров прочности изделий, отличающихся крупными габаритами, а также осуществлять контроль качества материалов и разбраковку. Показывает высокий уровень точности замеров.

Характеристика твердомеров по Бринеллю

При помощи прибора постепенно внедряется индентор, у которого имеются строгие геометрические размеры, внутрь исследуемого образца. При этом на материал воздействует определенный уровень нагрузки. В дальнейшем будет определяться твердость материала в зависимости от диаметра отпечатка, который останется после примененного усилия.

В ходе измерений, которые выполняются таким методом, можно получить точные результаты. Такой способ измерений был одним из первых среди тех, которые стали широко использоваться для изучения материалов.

В таких приборах необходимо использование стальных или твердосплавных шариков, диаметр которых от 1,0 до 10 мм. Если же нужно определить твердость пластика и твердого полимерного материала, нужно брать шарики с диаметром 7,5 и 12 мм.

Размер отпечатка и таблицы эмпирических данных помогут определить твердость по Бринеллю.

Основной сферой использования такого прибора считается инженерия.

Купить твердомер Бринелля от производителя – компании «Точприбор» наиболее выгодно через наш сайт. Мы гарантируем качество реализуемых приборов. Вся техника собственного изготовления соответствует отечественным стандартам ГОСТа 9012-59.

Источник

Испытание на твердость по бринеллю

Лабораторная работа №2

ИСПЫТАНИЕ НА ТВЕРДОСТЬ ПО

Большинство методов определения твердости основано на принципе вдавливания. Вдавливаются стальной шарик, алмазный наконечник (конус) или четырехгранная пирамида.

Твердость – это способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела.

Твердость является одним из важнейших механических свойств металлов. По величине твердости металлов можно судить об их прочностных свойствах, не производя статических испытаний на растяжение. Твердость металлов тесно связана с их обрабатываемостью: чем тверже металл, тем большее усилие требуется для его обработки. От твердости зависит и износостойкость металлов, т. е. их способность сопротивляться истиранию, разрушению поверхности или изменению размеров под действием трения. Чем тверже поверхность изделия, тем меньше она будет изнашиваться в процессе работы. Вот почему по величине твердости металлов судят о возможности применения их для изготовления различных деталей машин. Твердость является также основной характеристикой при оценке качества режущих и измерительных инструментов.

Испытания металлических материалов на твердость получили широкое распространение на заводах и в научно-исследовательских лабораториях вследствие быстроты выполнения и простоты оборудования, необходимого для этого. Большое значение имеет и то, что испытаний на твердость не сопровождаются разрушением деталей. Существует много методов определения твердости металлов. Выбор того или иного метода зависит от твердости испытуемого металла, его толщины, размеров испытуемой поверхности и формы изделия.

На практике наибольшее распространение получили следующие методы определения твердости металлов:

а) вдавливанием стального шарика (метод Бринелля);

б) по глубине вдавливания алмазного конуса или стального шарика малого диаметра (метод Роквелла);

в) вдавливанием алмазной пирамиды (метод Виккерса).

1.1 Задание, цель работы. Приборы, материалы и инструмент

1.1.1 Задание

Провести испытание на твердость по Бринеллю образцов стали и сплавов цветных металлов различной толщины. Определить твердость.

а) схему испытания (с зарисовкой) и величину твердости по Бринеллю;

б) устройство автоматического рычажного пресса;

в) выбор диаметра шарика и нагрузки;

г) подготовку образца для испытания;

д) подготовку прибора и проведения испытания;

е) методику измерения отпечатка с помощью лупы (с зарисовкой схемы отсчета по шкале лупы);

ж) определение твердости по таблице.

1.1.2 Цель работы

Ознакомится с методикой определения твердости металлов по Бринеллю и изучение устройства прибора для проведения лабораторной работы.

1.1.3 Приборы, материалы и инструмент

Для проведения работы необходимо иметь:

— автоматический рычажный пресс;

— образцы стали и сплавов цветных металлов различной толщины;

— лупу для измерения диаметра отпечатка либо прибор – бривископ

1.2 Схема испытания и величина твердости по Бринеллю

Испытание на твердость по Бринеллю производится вдавливанием в испытуемый образец (металл), стального закаленного шарика определённого диаметра под действием заданной нагрузки Р в течение определенного времени. После снятия нагрузки (вдавливания шарика) на поверхности испытуемого образца, заготовки или детали остается сферический отпечаток (лунка). Схема испытания на твердость по Бринеллю дана на рисунке 1.

Рисунок 1 − Схема испытания на твердость по способу Бринелля

Отношение нагрузки Р (1Н ≈ 0,1 кгс) к поверхности полученного отпечатка (шарового сегмента) F (мм2) дает число твердости, обозначаемое НВ:

Площадь сферического отпечатка определяется по формуле (2):

где D – диаметр вдавливаемого шарика, мм;

h – глубина отпечатка, мм.

Так как глубину отпечатка h измерить трудно, гораздо проще измерить диаметр отпечатка d, то целесообразно величину h выразить через диаметры шарика D и отпечатка d:

Тогда поверхность шарового сегмента определяется по формуле (4):

а число твердости по Бринеллю будет выражаться формулой (5):

Чтобы не производить сложных расчетов по приведенной выше формуле, к прессу Бринелля прикладываются таблицы перевода диаметра отпечатка в число твердости НВ (Табл. 1). Так, например, если шарик диаметром 10 мм при нагрузке 3000 кгс оставил на образце отпечаток диаметром 3 мм, то число твердости НВ = 415.

Таблица 1 – Зависимость между диаметром отпечатка и числом твердости по Бринеллю (диаметры отпечатков даны для шарика диаметром 10 мм)

Диаметр отпечатка, мм

Число твердости при нагрузке Р, кгс

1 Для определения числа твердости НВ при испытании шариком диаметром 5 мм диаметр отпечатка надо умножить на 2, а при испытании шариком диаметром 2,5 мм – на 4.

2 Для перевода значения силы, выраженной в кгс, в единицу системы СИ следует пользоваться соотношением 1 кгс ≈ 9,81 Н.

1.3 Прибор для испытания на твердость по Бринеллю

1.3.1 Автоматический рычажный пресс

Испытание на твердость по Бринеллю производят на специальных прессах. Наиболее распространенным прибором является автоматический рычажный пресс. Схема пресса показана на рисунке 2.

Органы управления: 1 – станина; 2 – вращающийся эксцентрик; 3 – винт; 4 – столик; 5 – испытуемый образец; 6 – наконечник с шариком; 7 – шпиндель; 8 – пружина; 9 – шатун; 10 – рычаг; 11 – подвеска; 12 – груз; 13 – электродвигатель; 14 – указатель; 15 – рукоятка.

Рисунок 2 – Схема автоматического рычажного пресса для определения твердости

1.3.2 Принцип действия пресса

В верхней части станины 1 имеется шпиндель 7, в который вставляется наконечник с шариком 6. Может быть установлен один из трёх наконечников – с шариком диаметром 10, 5 или 2,5 мм. Столик 4 служит для установки на нём испытываемого образца 5. Вращением по часовой стрелке рукоятки 15 приводят в движение винт 3, который, перемещаясь вверх, поднимает столик 4, и образец 5 прижимается к шарику 6. При вращении рукоятки 15 до тех пор, пока указатель 14 не станет против риски, пружина 8 сжимается до отказа и создается предварительная нагрузка 1000 Н (100 кгс). Электродвигатель 13, который включается нажатием кнопки, расположенной сбоку пресса, приводит во вращение эксцентрик 2. При вращении эксцентрика 2 шатун 9, перемещаясь вниз, отпускает рычаг 10 и соединенную с ним подвеску 11 с грузами 12, создавая этим нагрузку на шарик, который вдавливается в образец. При дальнейшем вращении эксцентрика 2 шатун 9 перемещается вверх, поднимает рычаг 10 и подвеску 11 с грузами 12, снимая этим нагрузку с шарика. Когда рычаг и подвеска с грузами достигнут исходного положения, автоматически даётся сигнал звонком и выключается электродвигатель. Вращением рукоятки 15 против часовой стрелки опускают столик 4. В зависимости от грузов, установленных на подвеске 11, создается различная нагрузка (см. таблицу 2) На приборе Бринелля можно измерять твердость до 450 кгс/мм2. Если твердость больше приведённой величины, то шарик начинает деформироваться и показания прибора становятся неправильными.

Таблица 2 – Побор грузов для нагружения автоматического рычажного пресса

Нагрузка, Н

Наименование грузов, обеспечивающих необходимую нагрузку (Рис. 2)

Источник

Твердомеры по Бринеллю

Линейка твердомеров по Бринеллю от QATM включает модели для испытаний на твердость, как на микро нагрузках, так и на макро нагрузках. Все модели поддерживают несколько методов измерений в дополнение к испытаниям по Бринеллю и варьируются от полуавтоматического варианта до полного автомата. Приборы QATM характеризуются комфортом в эксплуатации, продуманной конструкцией и точными результатами.

Микротвердомер и твердомер по Бринеллю Диапазон тестовых нагрузок: 0,25 г – 62,5 кг

Твердомеры по Бринеллю Qness 60 M EVO

Твердомеры по Бринеллю Qness 60 M EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,25 г – 62,5 кг
  • Измерение твердости и анализ в полуавтоматическом режиме
  • Ручной XY координатный стол для простого мониторинга прогрессии
  • Подробное описание

Твердомеры по Бринеллю Qness 60 A/A+ EVO

Твердомеры по Бринеллю Qness 60 A/A+ EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,25 г – 62,5 кг
  • Полностью автоматизированные измерение твердости и микроскопия
  • Высокоточное перемещение XY координатного стола
  • Только для варианта A+ : встроенная обзорная камера образца для максимального удобства пользователя
  • Подробное описание

Твердомеры по Бринеллю Qness CHD Master+

Твердомеры по Бринеллю Qness CHD Master+

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,25 г – 62,5 кг
  • Профессиональные приложения с CHD Master+
  • Обзорная камера наблюдения образца и одновременное тестирование нескольких образцов
  • Подробное описание

Универсальный твердомер и твердомер по Бринеллю Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг

Твердомеры по Бринеллю Модель CS/C EVO

Твердомеры по Бринеллю Модель CS/C EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Роквелл, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг
  • Переосмысленная проверенная концепция
  • Идеален для образцов небольших размеров
  • Подробное описание

Твердомеры по Бринеллю Модель M EVO

Твердомеры по Бринеллю Модель M EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Роквелл, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг
  • «Голова» с ручной регулировкой по вертикали
  • Идеален для крупногабаритных образцов
  • Подробное описание

Твердомеры по Бринеллю Модель E EVO

Твердомеры по Бринеллю Модель E EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Роквелл, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг
  • Удобная моторизованная регулировка тестовой высоты
  • Подходит для работы с образцами всех размеров и обладает большим прижимным усилием
  • Подробное описание

Полностью автоматические измерения по Бринеллю Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг

Твердомеры по Бринеллю Модель CA/CA+ EVO

Твердомеры по Бринеллю Модель CA/CA+ EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Роквелл, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,5 кг – 750 кг
  • Проверенная концепция — полная автоматизация с высокоточным перемещением по осям XY
  • Для задач измерения твердости на образцах с одинаковой высотой
  • Подробное описание

Твердомеры по Бринеллю Модель A/A+ EVO

Твердомеры по Бринеллю Модель A/A+ EVO

  • Методы измерений: Бринелль, Кнуп, Роквелл, Виккерс
  • Диапазон тестовых нагрузок: 0,3 кг – 3000 кг
  • Высокоточное управление положением испытательного модуля с помощью асинхронного двигателя
  • Автоматическое выполнение теста с перемещением по осям XYZ для образцов разной высоты
  • Базовая стойка и система безопасности полностью интегрированы в конструкцию машины
  • Подробное описание

Установка для измерений по Бринеллю

Установка для измерений по Бринеллю

  • Методы измерений: Бринелль, Роквелл
  • Диапазон тестовых нагрузок: 60 кг — 3000 кг
  • Полностью автоматическая установка для измерения твердости с подготовкой тестируемой поверхности
  • HBW 10/3000, HBW 5/750, HRC
  • Подробное описание

Справочный материал Brinell Hardness Testing (DIN EN ISO 6506)

1. Indentation of a hard metal ball with ØD and test force F in the specimen

2. Measurement of the indentation with diameter d

Calculation of the Brinell Hardness

Calculation formula for Brinell hardness:

For the Brinell hardness test, the selection of suitable test parameters is of decisive importance.

The Brinell method becomes inaccurate for very small or very large penetration depths. For this reason, the test load must be selected such that the following conditions are met for the mean indentation diameter:

Stress level B [N/mm²]

Ball diameterD [mm]

Test forceF [N]

Recordable Hardness Range [HBW]

Nickel and titanium alloys

Cast iron ≥ 140 HBW

Light metals and their alloys ≥ 35 HBW

According to DIN EN ISO 6506
Only ball diameters >1 mm may be used for testing cast iron

After the degree of stress has been determined, test load F and ball diameter D can be determined according to the table. In principle, the ball diameter should be as large as possible in order to cover
as large and therefore representative a part of the sample surface as possible.

Hardness values determined with different ball diameters at the same degree of loading can only be compared to a limited extent. Hardness values determined with the same ball diameter but different degrees of loading are not comparable. Therefore, it is essential that all parameters are always specified when specifying a hardness value.

Brinell Hardness testing Results

According to DIN EN IS 6506-1 the result of a Brinell hardness test is indicated as follows:

310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Hardness value as per Brinell

310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Abbreviation for Brinell hardness

310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Ball diameter in mm

310 HBW 2,5 / 187,2 / 20 ⇒ Test force [N] = 9.807 * test force specification

310 HBW 2,5 / 187,2 / 20

Источник