Метод Роквелла

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Цифровий прилад для вимірювання твердості за методом Роквелла


Метод Роквелла  — це метод оцінки твердості матеріалів, що базується на вимірюванні глибини проникнення твердого наконечника (індентора) під заданим навантаженням у досліджуваний матеріал. Твердість потрібно вимірювати не менш ніж у трьох точках. Для обчислення приймають середнє значення результатів другого і третього вимірювань.

Історія[ред.ред. код]

Вимірювання твердості по відносній глибині проникнення індентора був запропонований в 1908р. віденським професором П. Людвігом (Paul Ludwik) в книзі «Die Kegelprobe» (дослівно «випробування конусом»)[1]. Метод визначення відносної глибини виключав помилки, пов'язані з механічною недосконалістю системи, такими як люфти і поверхневі дефекти.

Твердомір Роквелла, машина, для визначення відносної глибини проникнення був винайдений уродженцями штату Коннектикут Х'ю М. Роквеллом (1890-1957) і Стенлі П. Роквеллом (1886-1940). Потреба в цій машині була викликана необхідністю швидкого визначення ефектів термообробки на обоймах сталевих підшипників. Метод Брінелля, винайдений в 1900 р. у Швеції, був недостатньо швидким та не придатним для загартованих сталей, а також, залишав занадто великий відбиток, щоб розглядатися як неруйнівний метод.

Шкали твердості за Роквеллом[ред.ред. код]

Існує декілька альтернативних шкал, з яких найчастіше використовуються шкали B і C. Для позначення твердості, визначеної за методом Роквелла, використовується символ HR, до якого додається буква, що вказує на шкалу по якій проводилися випробування (HRA, HRB і т.д.).

Принцип оцінки твердості за методом Роквелла (вимірювання за шкалою B)
Шкали за методом Роквелла[2]
Назва Шкали Сила Індентор Використання
A HRA 60 кгс 120° алмазний конус Інструментальні сталі
B HRB 100 кгс 1,58 мм стальна кулька Алюмінієві сплави, бронза, м'які сталі
C HRC 150 кгс 120° алмазний конус Загартовані сталі
D HRD 100 кгс 120° алмазний конус Загартовані сталі
E HRE 100 кгс 3,16 мм стальна кулька Антифрикційні металеві сплави
F HRF 60 кгс 1,58 мм стальна кулька Сплави кольорових металів
G HRG 150 кгс 1,58 мм стальна кулька Фосфористі бронзи
H HRN 60 кгс 1,58 мм стальна кулька М'які метали низької однорідності, ливарні сплави
K HRT 150 кгс 1,58 мм стальна кулька М'які метали низької однорідності, ливарні сплави

Для визначення твердості у тонких шарах (плівках) використовуються шкали N (алмазний конус), T (стальна кулька 1,58 мм) і W (стальна кулька 3,16 мм) при навантаженнях 15, 30 і 45 кгс кожна.

Формули для визначення твердості[ред.ред. код]

Чим твердіший матеріал, тим меншою буде глибина проникнення наконечника в нього. Щоб при більшій твердості матеріалу виходило більше число твердості по Роквеллу, вводять умовну шкалу глибин, приймаючи за одиницю відліку глибину, рівну 0.002 мм (в окремому випадку, 0,001 мм для тонких шарів). При випробуванні алмазним конусом гранична глибина втілення становить 0.2 мм, або 0.2 / 0.002 = 100 поділок, при випробуванні кулькою - 0.26 мм, або 0.26 / 0.002 = 130 поділок. Таким чином формули для обчислення значення твердості виглядатимуть таким чином:

а) при вимірі за шкалою А (HRA), С (HRC) і D (HRD) :

\mbox{HR}=100 -\frac{H - h}{0,002}

Різниця H - h представляє різниця глибин занурення індентора (у міліметрах) після зняття основного навантаження і до його прикладання (при попередньому вантаженні).

б) при вимірі за шкалою B (HRB), H (HRH)- K (HRK) :

\mbox{HR}=130 -\frac{H - h}{0,002}

в) при вимірі за шкалами N, T і W (напр. HR30W, HR45N і т.д.)

\mbox{HR}=100 -\frac{h}{0,001}

Посилання[ред.ред. код]

  1. G.L. Kehl, The Principles of Metallographic Laboratory Practice, 3rd Ed., McGraw-Hill Book Co., 1949, p 229.
  2. Smith, William F.; Hashemi, Javad (2001), Foundations of Material Science and Engineering (4th вид.), McGraw-Hill, p. 229, ISBN 0-07-295358-6 

Міжнародні стандарти[ред.ред. код]

  • International (ISO)
  • ISO 6508-1: Metallic materials -- Rockwell hardness test -- Part 1: Test method (scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T)
  • ISO 2039-2: Plastics -- Determination of hardness -- Part 2: Rockwell hardness
  • ASTM E18 : Standard methods for Rockwell hardness and Rockwell superficial hardness of metallic materials

Зовнішні посилання[ред.ред. код]

Див. також[ред.ред. код]

Твердість
Метод Брінелля
Метод Віккерса
Шкала Мооса