Метод Роквелла
Измерение твердости металлов и сплавов по методу Роквелла осуществляется вдавливанием алмазного конуса или стального шарика с последующим определением твердости по глубине получаемого отпечатка (ГОСТ 9013-59).
Алмазный конус с углом при вершине 120° или стальной шарик диаметром 1,588 мм (1/16¢¢) вдавливается в испытуемый образец (изделие) под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок – предварительной Р0=10 кгс и общей Р, равной сумме предварительной и основной Р1 нагрузок. Общая нагрузка Р составляет 100 кгс при вдавливании шарика и 150 или
60 кгс при вдавливании конуса.
Схема определения твердости по Роквеллу приведена на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Схема определения твердости по Роквеллу
Твердость по Роквеллу НR вычисляют так:
, (2.4)
где h0 – глубина внедрения наконечника под действием предварительной нагрузки, мм; h – глубина внедрения наконечника под действием общей нагрузки, мм; k – постоянная величина, равная 0,26 мм для шарика и 0,2 мм для алмазного конуса; с – цена деления шкалы индикаторного прибора, соответствующая внедрению наконечника на 0,002 мм.
Твердость по Роквеллу выражается в условных единицах и отсчитывается по шкале индикатора непосредственно в процессе испытания.
Шкала, вид наконечника и нагрузка выбираются в зависимости от примерной твердости НВ испытуемого материала по табл. 2.4.
Твердость по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими число твердости, и буквами НR с указанием шкалы твердости, например
60 НRС.
В целях обеспечения единства измерений в СССР с 01.07.88 г. введены государственный специальный эталон и единая шкала твердости Сэ по Роквеллу (ГОСТ 8.064-79).
Таблица 2.4
Выбор шкалы твердости, нагрузки и вида наконечника
| Примерная твердость металла НВ, кгс/мм2 | Обозначение шкалы | Вид наконечника | Нагрузка, кгс | Допустимые границы измерения твердости |
| 60 – 240 | В | Стальной шарик | 25 – 100 | |
| 240 – 495 | С | Конус из твердого сплава | 20 – 67 | |
| 240 – 900 | С | Алмазный конус | 20 – 67 | |
| 390 – 900 | А | Алмазный конус | 70 – 90 |
Твердость, измеренную по шкале Сэ, воспроизводимой этим эталоном, обозначают НRСэ в отличие от обозначения НRС, ранее применявшегося в промышленности СССР. Для перевода чисел твердости НRС в числа твердости НRСэ существует специальная таблица.
По сравнению с методом Бринелля метод Роквелла является более универсальным, так как позволяет испытывать металлы и сплавы любой твердости, включая твердые сплавы. По методу Роквелла можно также определять твердости сравнительно тонких образцов (толщиной до 0,4 мм). Наличие индикаторного прибора позволяет определить число твердости непосредственно отсчетом по шкале и тем самым делает этот метод более производительным, однако точность определения числа твердости ниже, поэтому надо проводить несколько замеров и определять среднюю величину.
Для сравнения твердости металлов, испытанных различными методами, в табл. 2.5 приведены приближенные соотношения между числами твердости.
Таблица 2.5
Соотношение между числами твердости
| Твердость по Бринеллю НВ (D=10 мм, Р=3000 кгс) | Твердость по Роквеллу | Твердость по Виккерсу НV (Р=5-100 кгс) | ||||||||
| НRС (конус, Р=150 кгс) | НRА (конус, Р=60 кгс) | НRВ (шарик, Р=100 кгс) | ||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| Окончание | табл. 2.5 | |||||||||
| Твердость по Бринеллю НВ (D=10 мм, Р=3000 кгс) | Твердость по Роквеллу | Твердость по Виккерсу НV (Р=5-100 кгс) | ||||||||
| НRС (конус, Р=150 кгс) | НRА (конус, Р=60 кгс) | НRВ (шарик, Р=100 кгс) | ||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | ||||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | |||||||||
| - | - | - | ||||||||
| - | - | - | ||||||||
| - | - | - | ||||||||
| - | - | - | ||||||||
| - | - | - | ||||||||
| - | - | - | ||||||||
Общий вид прибора ТК-2М для определения твердости по Роквеллу приведен на рис. 2.5.
Нагрузка на наконечник 1 создается с помощью грузов 6, подвешенных к системе рычагов. Весь процесс испытания осуществляется приводом, работающим от электродвигателя, с помощью которого прикладывают и снимают нагрузку на наконечник.
Индикаторный прибор 9 служит для отсчета числа твердости. На его циферблате (рис. 2.6) нанесены две шкалы: красная В и черная С, имеющие по 100 делений каждая.
Шкала В смещена относительно шкалы С на 30 делений в направлении, противоположном движению стрелки индикатора при внедрении наконечника.
Рис. 2.5. Общий вид твердомера ТК-2М
Рис. 2.6. Индикаторный прибор твердомера ТК-2М