Твердость по Роквеллу

При измерении твердости по Роквеллу индентор - алмазный конус с углом при вершине 120° и радиусом закругления 0,2 мм или стальной ша­рик диаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма) - вдавливается в образец под дейст­вием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной Р₀ и общей Р

P=P₀+P₁,

где P₁ - основная нагрузка.

Число твердости по Роквеллу измеряют в условных единицах, и оно является мерой глуби­ны вдавливания индентора под определенной нагрузкой.

Рис.3.Схема измерения твердости по Роквеллу

Схема определения твердости по Роквеллу при вдавливании алмаз­ного конуса приведена на рис.3.

Сначала индентор вдавливается в поверхность образца под предва­рительной нагрузкой Р₀ = 1Н, которая не снимается до конца испытания. Это обеспечивает повышенную точность испытания, так как исключает влияние вибраций и тонкого поверхностного слоя. Под нагрузкой Р₀ индентор погружается в образец на глубину h₀. Затем на образец подается полная нагрузка P=P₀+P₁, и глубина вдавливания увеличивается. Глубина вдавливания h после снятия основной нагрузки P₁, когда на индентор вновь действует только предварительная нагрузка Р₀, определяет число твердо­сти по Роквеллу (HR). Чем больше глубина вдавливания h, тем меньше число твердости HR.

При использовании в качестве индентора алмазного конуса твер­дость по Роквеллу определяют по двум «шкалам» - А и С. При измерении по шкале А: Р₀= 1Н, P₁= 5Н, Р= 6Н, по шкале С: Р₀=1Н, Р₁=14Н, Р = 15Н. Число твердости выражается формулой HRC или HRA=100-l,

где (0,002мм – цена деления шкалы индентора твердости Роквелла).

Таким образом, единица твердости по Роквеллу - безразмерная ве­личина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0,002мм.

Числа твердости по Роквеллу записываются так же как НВ: HRC 65, HRB 30, HRA 80 и так далее. Пределы измерения твердости по указанным шкалам приведены в таблице 1.

Таблица 1

Поверхность образцов должна быть тщательно отполирована и свободна от наклепа. Расстояние между центрами двух со­седних отпечатков или от центра какого-либо отпечатка до края образца должно быть не менее 3 мм. Минимальная толщина образцов зависит от твердости материала и должна быть не менее восьмикратной глубины вдавливания h.

На рис. 4а приведена схема прибора марки ТК для измерения твер­дости по Роквеллу. На станине 14 с одной стороны расположены две стой­ки 16, которые поддерживают поперечину 1. С другой стороны в направ­ляющей втулке 13 со шпонкой 12 помещен подъемный винт 17, на кото­ром устанавливают в зависимости от формы образца различные столики 21-23 и 10. Подъем винта со столиком к образцам производят вращением маховичка 11. Приложение предварительной нагрузки к образцу осущест­вляется цилиндрической пружиной 19, действующей непосредственно на шпиндель 20. Грузовой рычаг второго рода 4, расположенный на поперечнике 1, имеет точку опоры на призме 8. К длинному плечу рычага 4 под­вешивают грузы 15. В нерабочем положении прибора рычаг 4 опирается на подвеску 2 и нагрузка на шпиндель не действует. Для приложения основ­ной нагрузки освобождают рукоятку 5. При этом подвеска 2 вместе с ры­чагом 4 плавно опускается, и последний действует на шпиндель. Плавное опускание рычага достигается благодаря масляному амортизатору 18, по­зволяющему регулировать скорость приложения основной нагрузки вра­щением штока 3. Соотношение плеч у грузового рычага 1:20 и поэтому действующий вес сменных грузов в 20 раз меньше их условного ве­са.

Рис.4. Приборы ТК-2 для измерения твердость по Роквеллу: 1 - качающая игла, обеспечивающая контакт рейки индикатора с рычагом; 2 - подвеска верхнего шпинделя; 3 - чехол для индентора; 4 - кольцо для перемещения шкалы индикатора; 5 - пусковая педаль; 6 -электромотор; 7 - редуктор; 8 - рукоятка для перемещения кулачков, задающих продолжительность испытания; 9 - шток, управляющий работой механизма нагружения.

Передача движения от шпинделя к стрелкам индентора 9 производит­ся посредством рычага 7 с соотношением плеч 1:5. Призма шпинде­ля упирается на винт 6 на рычаге 7. С помощью винта 6 регулируется натяжение пружины 19, создаю­щей предварительную нагрузку.