Испытания на твердость

Твердость — это свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность. Под индентором понимается твердосплавный наконечник, внедряемый в поверхность материала. Испытания на твердость — самый доступный и распространенный вид механических испытаний материалов. Наибольшее применение в технике получили статические методы испытаний на твердость при вдавливании индентора.

Методы Бринелля, Виккерса и Роквелла

Метод Бринелля.

При испытании на твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012—59) в поверхность материала вдавливается твердосплавный шарик диаметром D под действием нагрузки Р и после снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка d (рис. 3.9, а). Твердость по Бринеллю НВ подсчитывается как отношение нагрузки Р к площади поверхности сферического отпечатка М, т. е.

Для получения сопоставимых результатов при определении твердости НВ шариками различного диаметра необходимо соблюдать условие подобия. Подобие отпечатков при различных D и Р обеспечивается, если угол у остается постоянным (см. рис. 3.9, а). Подставив в формулу (3.8) соотношение d = Dsin (y/2), получим следующее выражение:

Из формулы (3.9) следует, что значение НВ будет оставаться постоянным, если P/D² = const и у = const. Выбор отношения Р/D²,.

Рис. 3.9. Схема испытаний на твердость различными методами:

а — Бринелля; б — Виккерса; в — Роквелла, а следова тельно, и нагрузки вдавливания Рзависит от твердости материала. Чем более тверд материал, тем большее отношение P/D² рекомендуется. Исходя из этого в ГОСТ 9012–59 приведены следующие значения отношений P/D², iMlIa (кгс/мм²):

• • 294 (30) — сталь, чугун, высокопрочные сплавы;
• • 98 (10) — алюминий, медь, никель и их сплавы;
• • 49 (5) — магний и его сплавы;
• • 24,5 (2,5) — подшипниковые сплавы;
• • 9,8 (1) — олово, свинец.

При диаметре шарика D = 10 мм, нагрузке Р = 29 400 Н (P/D² = = 294 МПа) и времени выдержки под нагрузкой 10 с твердость по Бринеллю обозначается символом НВ с указанием значения твердости. При этом единица измерения, кгс/мм², не указывается, например 200 ПВ. При использовании шариков других диаметров (1,2, 2,5 и 5 мм) изменяется нагрузка вдавливания, символ твердости НВ дополняется тремя индексами. Например, запись 180 11 Вг,/7гм/:и) обозначает, что при Г) = 5 мм, Р = 7351 II (750 кге) и времени выдержки под нагрузкой 30 с значение твердости по Бринеллю равно 180. Метод Бринслля не рекомендуется применять для материалов с твердостью более 450 НВ, так как шарик может заметно деформироваться, что внесет погрешность в результаты испытаний.