Стационарная твердометрия: ключевые методы и стандарты определения твердости материалов
Приветствую!
Разные типы твердости измеряются с использованием разных методов испытаний. Общим для всех методов является использование индентора для создания отпечатка на поверхности образца. Сегодня поговорим о стационарной твердометрии: стандартах, общем понимании методов измерения твердости, а также инновационных решениях от INNOVATEST.
Определение твердости материала – это важный неразрушающий метод оценки прочностных характеристик. Твердость непосредственно влияет на долговечность и удобство использования материалов в различных сферах применения. Это важный аспект, который показывает, насколько хорошо материал будет работать в условиях механического износа и нагрузок.
Методы испытания твердости
В основе различных методов стационарной твердометрии лежат схожие принципы, но в зависимости от поставленной задачи и исследуемого материала они различаются по видам инденторов, которые используются. Общее для всех методов то, что при помощи индентора создается отпечаток на поверхности образца. В стационарной твердометрии наибольшее применение получило измерение твердости вдавливанием в испытуемый материал индентора в форме шарика, конуса и пирамиды – по методам Бринелля, Роквелла, Виккерса и Кнупа соответственно.
Твердость по методу Бринелля измеряют вдавливанием в испытуемый образец стального шарика под действием заданной нагрузки в течение определенного времени. После снятия нагрузки измеряется диаметр образовавшегося отпечатка. Число твердости по Бринеллю определяют делением нагрузки (Р) на площадь поверхности сферического отпечатка (F). Этот метод применяется для более мягких материалов, таких как алюминий, медь, латунь, и регламентируется ДСТУ EN ISO 6506-1:2019 «Матеріали металеві. Випробування на твердість по Брінеллю. Частина 1. Метод випробування».
Обозначение числа твердости по Бринеллю:
- HB – применение стального шарика для металлов с твердостью не более 450 единиц
- HBW – применение шарика из твердого сплава для металлов с твердостью не более 650 единиц
Твердость по Роквеллу определяется разницей между условной максимальной глубиной проникновения индентора и остаточной глубиной его внедрения под действием основной нагрузки, но при условии сохранения предварительной нагрузки. Используется алмазный конус с углом у вершины 120° (измерение закаленной стали и карбита вольфрама) или стальной закаленный шарик (измерение мягких конструктивных сталей, алюминиевых сплавов, бронзы и т. п.). В отличие от измерений по методу Бринелля, твердость определяют по глубине отпечатка, а не по его площади. Испытание по Роквеллу регламентируется ДСТУ ISO 6508-1:2013 «Металеві матеріали. Визначення твердості за Роквеллом. Частина 1. Метод випробування (шкали А, В, С, D, Е, F, G, Н, К, N, Т)».
Обозначение числа твердости по Роквеллу:
- HRA, HRC, HRD – алмазный конус
- HRB, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK – закаленный шарик
Определение твердости по методу Виккерса выполняется в соответствии с ДСТУ ISO 6507-1:2007 «Матеріали металеві. Визначення твердості за Вікерсом. Частина 1. Метод випробування (ІSO 6507-1:2005, ІDT)». При испытании в поверхность материала вдавливается алмазная четырехгранная пирамида с углом у вершины, равным 136°. После снятия нагрузки число твердости HV определяют по специальным таблицам, измеряя диагонали оставшегося отпечатка на поверхности материала. Метод помогает определять твердость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.
Метод определения твердости по Кнупу используется для очень хрупких или тонких материалов, в частности, стекла и керамики, когда можно сделать лишь небольшое углубление. Для этого применяется ромбоэдрический индентер у вершины в 172,5°.
Комплексный подход к твердометрии с INNOVATEST
Говоря о стационарной твердометрии, я не мог обойти вниманием производителя современного оборудования для испытания твердости из Нидерландов INNOVATEST. Компания предлагает широкий ассортимент твердомеров для всех шкал, среди которых Виккерса, МикроВиккерса, Кнупа, Роквелла, Супер-Роквелла и Бринелля.
Оборудование INNOVATEST также поддерживает измерение глубины вдавливания HBT и HVT и подходит для тестирования твердости пластика и углерода. Наличие замкнутого контура нагрузок позволяет уменьшить погрешность измерений, что делает твердомеры Innovatest идеальным инструментом для различных отраслей – металлургии, машиностроения и приборостроения, а также для лабораторий контроля качества.
Среди самых эффективных и популярных моделей твердомеров Innovatest стоит выделить:
- NEXUS 3100 / 3200 (по шкале Бринелля)
- FENIX 200AR (по шкале Роквелла)
- FALCON450 (по шкале Виккерса)
- Универсальные системы измерения NEMESIS 5100 (по шкалам Роквелла, Бринелля, Виккерса и Кнупа)
- Системы для работы с крупногабаритными деталями NEMESIS 9800 (по шкалам Роквелла, Супер-Роквелла, Бринелля, Виккерса, Кнупа, HBT, HVT)
Для выбора оптимального оборудования обращайтесь к специалистам компании ХЛР. Мы предлагаем широкий ассортимент решений для твердометрии, отвечающих самым высоким стандартам качества.
Полезные ссылки:
Оборудование для стационарной твердометрии
Твердомер NEXUS 3100 / 3200 (по шкале Бринелля)
Твердомер FENIX 200AR (по шкале Роквелла)
Твердомер FALCON450 (по шкале Виккерса)
Универсальные системы измерения NEMESIS 5100
Система для работы с крупногабаритными деталями NEMESIS 9800
Юрий Онанко,
эксперт направления «Промышленность»
