Skale twardości materiałów
Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników
Uwagi wstępne
Istnieje kilka metod badania twardości. Najczęściej stosowane są metody: Brinella, Vickersa, i Rockwella.
Metoda Brinella
Metoda Brinella jest najstarsza. Elementem wciskanym jest kulka stalowa hartowana; wielkość kulki 10, 5, 2.5 mm dobiera się w zależności od wielkości próbki. Wielkość stosowanego obciążenia w zależności od materiału badanego podaje tablica 3.
Czas trwania nacisku P wynosi:
- 10-15 sekund dla stali i żeliwa
- 30 sekund dla innych metali o HB > lub = 32
- 60 sekund dla innych metali o HB < 32
Pod naciskiem P kulka wygniata odcisk o średnicy d, którą mierzy się lupą z podziałką. Jeżeli powierzchnię wgłębienia obliczoną w mm2 oznaczymy przez F, to twardość Brinella HB jest równa :
HB = P/F [kG/mm2]
W normie PN-/H-04350 podano tabele podające twardość HB dla każdej wartości odcisku d.
Metoda Brinella nadaje się do pomiaru twardości stali i metali nieżelaznych do twardości 500 kG/mm2. Przy badaniu stali twardszych odkształca się również kulka i pomiar jest mniej dokładny.
Metodę Brinella stosuje się przede wszystkim do odbioru materiałów hutniczych; do badania małych przedmiotów hartowanych jest mało przydatna.
Metoda Rockwella
W metodzie (PN-/H-04355) tej miarą twardości jest głębokość wnikania h w materiał badany stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120o lub kulki stalowej o O1/16"/ Głębokość wnikania h mierzy się czujnikiem wskazującym od razu twardość Rockwella w skali C, B lub A.
Skala C
Oznaczamy HRC. stosuje się do pomiaru twardości stali (zwłaszcza hartowanych) i innych stopów o twardości ponad 200HB. Odcisk wykonuje stożkiem diamentowym o obciążeniu 150 kG.
Skala B
Oznaczamy HRB. Stosuje się do pomiaru twardości miękkich stali oraz metali nieżelaznych i ich stopów. Odcisk wykonuje się kulką stalową o obciążeniu 100 kG.
Skala A
Oznaczamy HRA. Stosuje się do pomiaru twardości miękkich stali oraz metali nieżelaznych i ich stopów. Odcisk wykonuje się kulką stalową o obciążeniu 100 kG.
Jednostką pomiarową jest działka elementarna czujnika odpowiadająca głębokości wnikania (stożka lub kulki) równej 0.002 mm. Twardość Rockwella otrzymuje się odejmując głębokość wnikania h, wyrażoną w jednostkach pomiarowych od 100 w przypadku skali C oraz od 130 w przypadku skali B.
Odcisk diamentu jest bardzo nieznaczny i nie niszczy przedmiotu. Metodę Rockwella można stosować począwszy od grubości przedmiotu 1 mm. Jest to metoda bardzo wygodna dla kontroli części hartowanych przy masowej produkcji, ze względu na szybkość pomiaru i łatwość odczytu na czujniku.
Metoda Vickersa
Metoda Vickersa polega na (PN-/H-04360) wgniataniu w badany materiał diamentu w kształcie piramidy o kącie 136o między przeciwległymi ścianami. Odcisk ma zarys kwadratu. Nacisk wywierany, zależnie od rodzaju powierzchni badanej może być dobierany od 1 do 120 kG. Dzięki temu aparatem Vickersa można badać bardzo cienkie warstwy utwardzone, np. azotowane lub cyjanowane o grubości nawet kilku setnych milimetra. Pomiar odcisku wykonuje się za pomocą mikroskopu. Jeżeli powierzchnię odcisku w mm2 oznaczyć przez F, to twardość Vickersa HV jest równa :
HV = P/F [kG/mm2]
Odpowiednie tablice podają HV w zależności od przekątnej odcisku.