21
лю. Приводим стандартное обозначение полученной величины твердости по
Бринеллю: .
Примечание 2. Приведенный пример 1 стандартного обозначения вели-
чины твердости стали по Бринеллю является самым кратким, и он рас-
пространяется только на металлы первой группы (приложение 1), имею-
щие твердость 140 и более единиц по Бринеллю, когда толщина испытуе-
мого образца или изделия позволяет применить шарик при
иот 10 до 15 с. Для всех остальных условий испытаний
стандартные обозначения величин твердости металлов по Бринеллю должны быть даны в расширенных вариантах.
Пример 2. Проведено измерение твердости по Бринеллю образца из про-
ката углеродистой конструкционной стали, которая применялась в примере 1,
однако образец имел толщину |
|
, что позволило применить стальной |
||
шарик |
, |
, |
, |
. Среднее число твер- |
дости, полученное в результате испытаний, составило 227 единиц по Бринеллю.
Приводим стандартные обозначения полученной величины твердости по
Бринеллю: .
Следует обратить снимание на результат изменения твердости стали. Он отличается от примера 1 на две единицы за счет возрастающей погрешности
измерения твердости |
по методу Бринелля с учетом применения |
шарика |
. Кроме того, в приведенном расширенном варианте стандартного |
||
обозначения твердости по Бринеллю указан диаметр шарика |
и задан- |
|
ное усилие на шарик |
. Однако в обозначении твердости продолжи- |
|
тельность выдержки |
не указана, так как она не отличается от интервала |
|
10…15 с, как в примере 1. |
|
|
Пример 3. Проведено измерение твердости по Бринеллю образцов прока- |
||
та углеродистой инструментальной стали У10. Образцы имели |
толщину |
|
. Они подвергались объемной закалке и получили твердость 648 |
||
единиц по Бринеллю. |
Толщина образцов позволила применить шарик |
|
22
, однако высокая твердость закаленной инструментальной стали (более
450 единиц) потребовала применить шарик из твердого сплава. Кроме того, для
проведения испытаний были выбраны , , от 10
до 15 с, что полностью соответствует требованиям ГОСТа. Приводим стан-
дартные обозначения полученной величины твердости по Бринеллю закаленной
стали У10: |
. |
|
|
Пример 4. Проведено измерение твердости по Бринеллю отливок из |
|||
бронзы с применением стального шарика |
при |
, |
|
и |
. Среднее число твердости, |
полученное в результате |
|
испытаний, составляет 60,1 единицы по Бринеллю. Приводим стандартное обо-
значение полученной величины твердости по Бринеллю: |
|
. |
|
Обратите внимание, что в приведенном развернутом стандартном обозна- |
|||
чении твердости по Бринеллю указаны: |
, |
, |
. |
Пример 5. В справочной литературе приводится твердость по Бринеллю алюминия технической чистоты – 20 единиц. Необходимо дать стандартные
обозначения твердости алюминия по Бринеллю.
Прежде всего, следует иметь ввиду, что в справочниках указана твердость по Бринеллю, которая имеет минимальную погрешность измерения. А это зна-
чит, что для измерения твердости применяли стальной шарик |
. За- |
тем, пользуясь приложением 1, принимаем для алюминия |
, так |
как алюминий относится к легким металлам и его величина твердости по Бри-
неллю менее 35 единиц. Следовательно, усилие на шарик составит по
формуле (2.9).
Пользуясь приложение 2 находим, что продолжительность выдержки ша-
рика по действием |
|
составит |
. |
Тогда стандартное обозначение твердости по Бринеллю алюминия |
|||
технической чистоты будет: |
|
. |
|
Следует обратить внимание, что в стандартном обозначении твердости |
|||
алюминия символу |
предшествует числовое значение твердости из трех зна- |
||
23
чащих цифр – , как того требует ГОСТ, хотя в отечественной литературе,
включая справочную, величина твердости, в данном случае, указана двузнач-
ным числом .
Пример 6. В справочной литературе приводится твердость по Бринеллю свинца технической чистоты – 4 единицы. Необходимо дать стандартное обо-
значение твердости свинца по Бринеллю.
Зная о том, что указная величина твердости свинца измерена и примене-
нием стального шарика |
, в приложении 1 находим |
, |
по формуле (1.9) определяем |
, из приложения 2 устанавливаем |
|
.
Тогда стандартное обозначение твердости по Бринеллю свинца будет:
.
5. ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ МЕТАЛЛОВ ПО
МЕТОДУ РОКВЕЛЛА
Данный метод измерения твердости металлов предложен американским металлургом С.П. Роквеллом в 1920 г. И за длительный период применения в
разных станах мира существенно видоизменен.
Настоящий стандарт устанавливает метод измерения твердости по Рок-
веллу (шкалы A, B, C, D, E, F, G, H, K) при температуре |
0С. При разно- |
|
гласиях в результатах измерение твердости проводят при температуре |
0С. |
|
Сущность метода заключается во внедрении в поверхность испытуе-
мого образца (или изделия) алмазного конусного (шкалы A, C, D) или стального сферического индентора (шкалы B, E, F, G, H, K) под действием
последовательно прилагаемых предварительного и основного уси-
лий и в определении глубины внедрения индентора после снятия основно-
го усилия ( ).
Толщина образца (или изделия) должна не менее чем в 10 раз превышать глубину внедрения индентора после снятия основного усилия ( ).
24
Образец должен быть подготовлен таким образом, чтобы не изменились его свойства в результате механической обработки на металлорежущих стан-
ках: от нагрева или от наклепа. Рабочие поверхности образца или испытуемого изделия должны быть плоскими, гладкими, не иметь окалины, ржавчины, тре-
щин, выбоин, раковин, загрязнения (включая пыль), смазки или каких-либо по-
крытий. Обработку рабочих поверхностей можно проводить чистовым точени-
ем или чистовым фрезерованием, шлифованием мелкозернистой шлифовальной шкуркой. Опорные поверхности образца или изделия должны быть очищены от посторонних веществ (окалины, ржавчины, загрязнений, смазки и др.).
Испытания металлов на твердость проводят на приборе Роквелла
(рис. 2.3), который должен обеспечивать применение условий, приведенных в табл. 2.1.
1 – литой чугунный корпус; 2 – механизм подъема рабочего столика; 3 – клавиша включения механизма нагружения; 4 – маховик; 5 – стол прибора;
6 – ограничитель индентора; 7 – наконечник; 8 – направляющая втулка; 9 – пружина предварительного нагружения; 10 – шпиндель; 11 – плавающая подвеска
шпинделя; 12 – рычаг; 13 – индикатор; 14 – рычаг; 15 –подвеска; 16 – грузы; 17 – шток; 18 – рабочий кулачок; 19 – одноступенчатый червячный редуктор;
20 – электродвигатель Рисунок 2.3 – Принципиальная схема прибора Роквелла
25
Прибор имеет при сенных индикатора: алмазный конус с углом при вер-
шине 1200 и радиусом сферической части 0,2 мм (шкалы твердости A, C, D);
стальные закаленные шарики двух |
диаметров |
– |
|
|
(шкалы |
||||||
твердости B, F, G) и |
|
|
(шкалы твердости E, H, K). |
|
|
||||||
Таблица |
2.1 – Условия и |
измерения |
|
твердости |
металлов по |
методу |
Роквелла |
||||
(ГОСТ 9013-59, ИСО 6508-86) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Обо- |
|
|
|
|
|
|
Диапа- |
Шка- |
|
|
|
значе- |
|
Предва- |
Основное |
|
Общее |
|
зон |
|
Тип сменного ин- |
|
ние |
|
ритель- |
|
|
изме- |
|||
ла |
|
|
|
усилие |
|
усилие |
|
||||
|
дентора прибора |
|
едини- |
|
ное уси- |
|
|
рений |
|||
твер- |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Роквелла |
|
цы |
|
лие |
|
|
|
|
единиц |
|
дости |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
твер- |
|
|
|
|
|
|
твер- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
дости |
|
|
|
|
|
|
дости |
A |
|
Алмазный конус |
|
HRA |
|
98 (10) |
490 (50) |
|
588 (60) |
|
20…88 |
B |
|
Стальной шарик |
|
HRB |
|
98 (10) |
883 (90) |
|
981 |
|
20…10 |
|
1,588 мм |
|
|
|
(100) |
|
0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
C |
|
Алмазный конус |
|
HRC |
|
98 (10) |
1373 |
|
1471 |
|
20…70 |
|
|
|
(140) |
|
(150) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D |
|
Алмазный конус |
|
HBD |
|
98 (10) |
883 (90) |
|
981 |
|
40…77 |
|
|
|
|
(100) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
Стальной шарик |
|
HRE |
|
98 (10) |
883 (90) |
|
981 |
|
70…10 |
|
3,175 мм |
|
|
|
(100) |
|
0 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
F |
|
Стальной шарик |
|
HRF |
|
98 (10) |
490 (50) |
|
588 (60) |
|
60…10 |
|
1,588 мм |
|
|
|
|
0 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
G |
|
Стальной шарик |
|
HRG |
|
98 (10) |
1373 |
|
1471 |
|
30…94 |
|
1,588 мм |
|
|
(140) |
|
(150) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
H |
|
Стальной шарик |
|
HRH |
|
98 (10) |
588 (60) |
|
588 (60) |
|
80…10 |
|
3,175 мм |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
Стальной шарик |
|
HRK |
|
98 (10) |
1373 |
|
1471 |
|
40…10 |
|
3,175 мм |
|
|
(140) |
|
(150) |
|
0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Алмазный конус применяют при измерениях твердости металлов в широ-
ком диапазоне – от 219 до 810 единиц по Бринеллю. Стальные шарики приме-
нят при твердости металлов до 240 единиц по Бринеллю.
Прибор Роквелла содержит следующие механизмы, смонтированные на литой чугунной станине:
1 Механизм привода, состоящий из электродвигателя и редуктора.