Что значит твердость hb

Твердость металлов

Машиностроительные детали и механизмы, а также инструменты, предназначенные для их обработки, обладают набором механических характеристик. Немалую роль среди характеристик играет твердость. Твердость металлов наглядно показывает:

На практике доказано, что большинство механических свойств металлов напрямую зависят от их твердости.

Понятие твердости

Твердость материала – это стойкость к разрушению при внедрении во внешний слой более твердого материала. Другими словами, способность к сопротивлению деформирующим усилиям (упругой или пластической деформации).

Определение твердости металлов производится посредством внедрения в образец твердого тела, именуемого индентором. Роль индентора выполняет: металлически шарик высокой твердости; алмазный конус или пирамида.

После воздействия индентора на поверхности испытуемого образца или детали остается отпечаток, по размеру которого определяется твердость. На практике используются кинематические, динамические, статические способы измерения твердости.

В основе кинематического метода лежит составление диаграммы на основе постоянно регистрирующихся показаний, которые изменяются по мере вдавливания инструмента в образец. Здесь прослеживается кинематика всего процесса, а не только конечного результата.

Динамический метод заключается в следующем. Измерительный инструмент воздействует на деталь. Обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и некоторого объема металла.

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и последующей выдержке в течение некоторого времени. Параметры регламентируются методиками и стандартами.

Прилагаемая нагрузка может прилагаться:

Машиностроительные предприятия на данный момент для определения твердости материалов используют методы Бринелля, Роквелла, Виккерса, а также метод микротвердости.

На основе проводимых испытаний составляется таблица, в которой указываются материалы, прилагаемые нагрузки и полученные результаты.

Единицы измерения твердости

Каждый способов измерения сопротивления металла к пластической деформации имеет свою методику его проведения, а также единицы измерения.

Измерение твердости мягких металлов производится методом Бринелля. Данному способу подвергаются цветные металлы (медь, алюминий, магний, свинец, олово) и сплавы на их основе, чугуны (за исключением белого) и отожженные стали.

Твердость по Бринеллю определяется вдавливанием закаленного, отполированного шарика из шарикоподшипниковой стали ШХ15. Окружность шарика зависит от испытуемого материала. Для твердых материалов – все виды сталей и чугунов – 10 мм, для более мягких – 1 – 2 — 2,5 — 5 мм. Необходимая нагрузка, прилагаемая к шарику:

Единица измерения твердости – это числовое значение и следующий за ними числовой индекс HB. Например, 200 НВ.

Твердость по Роквеллу определяется посредством разницы приложенных нагрузок к детали. Вначале прикладывается предварительная нагрузка, а затем общая, при которой происходит внедрение индентора в образец и выдержка.

В испытуемый образец внедряется пирамида (конус) из алмаза или шарик из карбида вольфрама (каленой стали). После снятия нагрузки производится замер глубины отпечатка.

Единица измерения твердости – это условные единицы. Принято считать, что единица — это величина осевого перемещения конуса, равная 2 мкм. Обозначение твердости маркируется тремя буквами HR (А, В, С) и числовым значением. Третья буква в маркировке обозначает шкалу.

Методика отображает тип индентора и прилагаемую к нему нагрузку.

В основном, используются шкалы измерения А и С. Например, твердость стали HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Измерению твердости по Виккерсу подвергаются изделия небольшой толщины или детали, имеющие тонкий, твердый поверхностный слой. В качестве клинка используется правильная четырехгранная пирамида угол при вершине, которой составляет 136°. Отображение значений твердости выглядит следующим образом: 220 HV.

Измерение твердости по методу Шора производится путем замера высоты отскока упавшего бойка. Обозначается цифрами и буквами, например, 90 HSD.

К определению микротвердости прибегают, когда необходимо получить значения мелких деталей, тонкого покрытия или отдельной структуры сплава. Измерение производят путем измерения отпечатка наконечника определенной формы. Обозначение значения выглядит следующим образом:

_0,196 — нагрузка на наконечник, Н;

Твердость основных металлов и сплавов

Измерение значения твердости проводится на готовых деталях, отправляющихся на сборку. Контроль производится на соответствие чертежу и технологическому процессу. На все основные материалы уже составлены таблицы значений твердости как в исходном состоянии, так и после термической обработки.

Цветные металлы

Твердость меди по Бринеллю составляет 35 НВ, значения латуни равны 42-60 НВ единиц в зависимости от ее марки. У алюминия твердость находится в диапазоне 15-20 НВ, а у дюралюминия уже 70НВ.

Черные металлы

Твердость по Роквеллу чугуна СЧ20 HRC 22, что соответствует 220 НВ. Сталь: инструментальная – 640-700 НВ, нержавеющая – 250НВ.

Для перевода из одной системы измерения в другую пользуются таблицами. Значения в них не являются истинными, потому что выведены империческим путем. Не полный объем представлен в таблице.

Значения твердости, даже если они производятся одним и тем же методом, зависят от прилагаемой нагрузки. Чем меньше нагрузка, тем выше показания.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

Условное изображение принципа испытания

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h_0.

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:
HV=0.189*P/d 2 МПа
HV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2
Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Источник

Всё о мягкости и твердости карандашей + таблица с обозначениями

Как обозначаются твердые и мягкие карандаши? В этой статье даю полную расшифровку по обозначениям простых карандашей. Какой карандаш самый мягкий, а какой самый твердый. Читайте в новой статье и выбирайте правильные карандаши!

Простой карандаш – это универсальный материал, который используют все представители творческих профессий. Сложно представить себе рисунок или чертеж без применения простого карандаша.

Очень важно выбрать подходящий карандаш, чтобы осуществить замысел и сделать действительно качественный рисунок. Ведь, как вы уже, наверное, знаете из предыдущих статей, карандаши различаются по мягкости и твердости, в зависимости от маркировки могут помочь вам добиться того или иного эффекта.

Давайте вместе разбираться во всех тонкостях и нюансах, чтобы вы могли после прочтения этой статьи выбрать без труда нужные вам карандаши.

Разновидности карандашей по твердости и мягкости

Таблица мягкости и твердости карандашей

Маркировка карандаша будет зависеть от производителя, чей фирмы вы купите карандаши. Следует обращать на это внимание при выборе материалов в магазине, чтобы точно не ошибиться.

Твердые карандаши – это светлые карандаши, которые обозначают маркировкой Т или Н. если сильно на них давить, они могут повредить лист бумаги.

Мягкие карандаши – более темные и жирные карандаши, с маркировкой М или В, такими карандашами очень легко рисовать, делать штриховку и тушевку.

Твердо-мягкие – ТМ или НВ, средний вид карандашей между первыми двумя видами. Более, менее, универсальный карандаш, которым можно сделать весь основной рисунок.

А теперь давайте подробнее остановимся на каждом виде карандаша.

Маркировка карандашей и их классификация

Грифели класса Н

Стержни карандаша класса Н, из-за своей твердости, очень устойчивы к растушеванию и размазыванию. Такой карандаш позволит вам сделать четкий, но светлый рисунок, с ровными линиями. Карандаш с такой маркировкой идеально подходит для черчения и создания набросков и эскизов.

Из-за того, что этот карандаш сложно растереть на бумаге, им спокойно могут работать все левши, не боясь испачкаться и испортить рисунок, задев случайно его рукой.

Но и недостатки у таких карандашей тоже есть. Дело в том, что такой твердый грифель очень легко рвет бумагу. Чем более твердый карандаш вы возьмете, тем больше вероятность, что он испортит бумагу при более сильном надавливании.

Грифели класса F и HB

Как вы помните из таблицы выше, карандаши HB и F – это что-то среднее между твердо-мягким и твердым карандашом. Они также практически не размазываются по бумаге. Их идеальное предназначение – это письмо на бумаге.

Грифели класса В

Мягкие карандаши, с помощью которых можно делать растушевку, затемнения, так как они легко размазываются, а еще создавать плавные линии. Для этих целей выбирайте карандаш с наибольшей маркировкой В, то есть с большей цифрой.

Чем мягче карандаш, тем проще и лучше он скользит по бумаге и позволяет быстро и качественно сделать рисунок. Такой формат карандашей также идеально подходит для скетчей и быстрых набросков.

Самый мягкий карандаш может обозначаться как 9В и даже 10В.

Как определить твердость и мягкость карандашей

Чтобы разобраться и научиться определять твердость и мягкость карандашей, вам нужно:

Выполняя следующие рекомендации, вы без труда сможете выбрать нужный и подходящий для вас карандаш.

Если говорить про деревянный карандаш для письма, то выбирайте класс F или HB. В принципе, если вам важно, чтобы карандаш, которым вы пишите был темного цвета, то можно выбрать и классом В, но тогда следите за мягкостью, и не выбирайте ничего выше 2В.

Карандаш же для рисования может быть, как твердым, так и мягким. Будет даже лучше, если вы приобретете сразу несколько карандашей разной маркировки, чтобы сравнить их свойства и попробовать в рисунке. Не стоит только покупать сразу набор, лучше возьмите 3-4 карандаша, например, 2Н, НВ, 2В, 4В.

Механические карандаши сами по себе очень тонкие, поэтому, их лучше приберечь для прорисовки очень мелких деталей, где вам понадобится твердый стержень, чтобы не отвлекаться на заточку, как в случае с деревянными карандашами.

Чем мягче карандаш вы выберете, тем темнее будет линия вашего рисунка. Карандаши с маркировкой НВ, В или 2В мы используем для нанесения тона. Все, что мягче – для нанесения густых теней и плотного тона. Именно мягкий карандаш позволяет сделать глубокую и насыщенную линию.

Если вы сомневаетесь, какой карандаш все-таки выбрать, лучше возьмите мягкий. Ведь его намного проще растушевать, например, бумагой, и сделать линии более плавными. А вот с твердым сделать такое будет намного сложнее.

В принципе, мягкий карандаш иногда может заменять и твердый, нужно лишь хорошо его наточить и следить за остротой. Мягкий карандаш нужно использовать, чтобы передать форму более мягких предметов, например, живых существ, а твердый наоборот, подходит для изображения строгих и статичных предметов или чертежей.

Также твердым карандашом удобно прорисовывать мелкие детали, делать контурную штриховку. Универсальным станет карандаш НВ, который совместит в себе качества и мягкого и твердого карандашей.

Заключение

Современные карандаши для рисования не стоят больших денег, поэтому, если вы даже купите не тот карандаш, всегда есть возможность пойти и выбрать новый карандаш. Тем более, я уверена, вам любой карандаш может понадобиться, в зависимости от того, что вы будете рисовать.

А чтобы не ошибиться с выбором, не забудьте про обозначение твердости карандашей – ищите ее на основании самого карандаша.

Теперь, благодаря этой статье, вы знаете расшифровку твердости грифеля карандаша, и можете самостоятельно определить жесткость карандашей.

Источник

Сравнительная таблица твердости. Перевод твердости по БРИНЕЛЛЮ, РОКВЕЛЛУ, ВИККЕРСУ и ШОРУ.

Для выпускников технических образовательных учреждений понятие «твёрдость материала» является понятием известным, хотя может быть и подзабытым. Поэтому в нескольких словах мы постараемся его конкретизировать.

Не секрет, что окружающие нас предметы имеют различную прочность и твёрдость. Так, палка сломается при ударе о камень, а камень в свою очередь, может быть расколот другим, более прочным булыжником. Именно путем определения прочности одного материала, относительно другого, были сформированы несколько методов определения твёрдости. Они известны и сегодня.

Первой шкалой для определения твёрдости стала шкала Мооса, имеющая несколько критериев. Помимо неё до наших дней дошли ещё 4 метода: по Бринеллю, по Виккерсу, по Шору и по Роквеллу. Все они основаны на принципе вдавливания эталонного образца – индентора, в поверхность металла. Основным отличием является форма и материал этого образца.

Наиболее простым и точным признан метод определения твердости по Роквеллу (именно этим методом мы пользуемся для оценки твердости Златоустовских ножей). В этом методе задействованы несколько шкал, имеющих следующие обозначения: A; B; C; D; E; F; G; H; K; N; T. Самой распространённой является шкала С (нагрузка 150 кгс, индентор — алмазный наконечник с углом в 120 градусов). Именно она и даёт величину этой таинственной характеристики – HRC.

Наиболее популярные охотничьи ножи из Златоуста:

Ножи серии Бекас — от 2780 рублей

Базовая сталь — 95Х18

Возможные варианты стали — 100Х13М, 110Х18МШД, Elmax, Дамаск марок ZD0803 (ржавеющий) и ZD1016 (нержавеющий)

Варианты рукояти — орех, карельская береза, наборная береста или кожа,

Метод измерения твердости по Роквеллу

Твердость — характеристика материала, противоположная пластичности, способности материала «вытекать» из-под нагрузки. Методика измерения твердости по Роквеллу предназначена для неразрушающего контроля твердости наименее пластичных материалов — сталей и их сплавов. Универсальность метода заключается в наличии трех шкал твердости, которые проградуированы для измерения под одной из трех нагрузок (60, 100 и 150 кгс) для работы с одной из измерительных головок. В качестве рабочего органа измерительной головки применяют алмазный конус с углом 120° и радиусом при вершине 0,2 мм или закаленный шарик диаметром 1/16“ (1,588 мм).

Метод основан на фиксации прямого измерения глубины проникновения твердого тела измерительной головки (индентора) в материал образца. Глубина отпечатка характеризует способность материала сопротивляться внешнему воздействию без образования валика из вытесненного металла вокруг индентора.

Единица твердость по Роквеллу — безразмерная величина, которая выражается в условных единицах до 100. За единицу твердости приняли перемещение индентора на 0,002.

Сравнительная таблица твердости. Перевод твердости по БРИНЕЛЛЮ, РОКВЕЛЛУ, ВИККЕРСУ и ШОРУ.

Благодаря данной таблице Вы с легкостью сможете перевести значения из величин например hb в другие, к примеру hrc. Твердостью называют свойство материала сопротивляться проникновению в него другого тела.

Способы определения твердости:

Способ БРИНЕЛЛЯ — испытание твердости с помощью стального шарика, методом вдавливания в испытываемую поверхность. Стальные шарики бывают диаметрами 2,5; 5 или 10 мм. Числом твердости по Бринеллю (HB) называют отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.

Способ Роквелла — испытание твердости с помощью алмазного конуса с углом 120* или стального закаленного шарика, методом вдавливания в испытываемую поверхность.

Способ Виккерса — испытание твердости с помощью алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды с углом между гранями 136*, методом вдавливания в испытываемую поверхность.Число твердости по Виккерсу это отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.

Способ Шора — определение твердости по высоте отскакивания бойка падающего на поверхность испытываемого тела с определенной высоты.

Как устроена шкала твердости по Роквеллу?

Разработано 11 шкал для определения твердости (A…H, K, N, T), которые предназначены для работы в различных комбинациях «интендор – нагрузка». Например, шкалы В, F и G используют для измерения шарик Ø 1,588 с нагрузкой по шкалам В, F — 60 кгс и по шкале G — 150 кгс. Для шкал Е, Н и К применяется шарик Ø 3,175 мм с разными нагрузками.

Распространены такие шкалы:

Предварительная нагрузка, которая позволяет выбрать зазоры твердомера и разрушить окисную пленку на образце, одинакова для измерений с использованием любых шкал.

В качестве индикатора используют устройство часового типа, которое позволяет регистрировать перемещение индентора на 0,002 мм с учетом перемещения рычагов. Максимальное перемещение измерительной головки при рабочей нагрузке — 0,2 мм. На индикаторе расположены шкала, содержащая 100 делений для каждого способа измерения (например, ТК 2 или NOVOTEST ТС-Р).

Диапазоны измерений для шкал (материалы):

Шкалы А и С объединены, шкала В выделена цветом или вынесена отдельно.

Комплектность

Комплектность мер приведена в таблице 3.

Таблица 3 — Комплектность мер

Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?

Стационарный твердомер представляет собой цельнолитую жесткую П-образную конструкцию (положенную на бок) и состоящую из 2 блоков:

Твердомеры могут иметь двигатель перемещения, электронную систему измерения с дисплеем и другие усовершенствования, не влияющие на методику измерения.

Измерения проводятся при нормальных условиях (температура — 18…23° С, влажность 70…80%).

Требования к образцу:

На партию деталей изготавливают образец, который проходит термическую обработку вместе с деталями.

Современные твердомеры Роквелла, оборудованные цифровыми измерительными системами, имеют устройства автоматического подвода, предварительного нагружения, контроля величины усилия и времени рабочей нагрузки. Все усовершенствования должны обеспечивать соответствие требованиям ГОСТ 23677-79.

Поверка

осуществляется по ГОСТ 8.335-2004 «Меры твёрдости эталонные. Методика поверки». Основные средства поверки:

— эталонные меры твёрдости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла с метрологическими характеристиками 1 разряда по ГОСТ 9031-75;

— Государственный первичный специальный эталон единиц твёрдости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла (ГЭТ 30-94).

Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

Знак поверки наносится на рабочую поверхность меры в виде оттиска поверительного клейма и на свидетельство о поверке в виде наклейки или оттиска поверительного клейма.

Плюсы и минусы метода

Главным достоинством метода измерения твердости по Роквеллу является его универсальность. Измерения проводят с тремя изменяемыми параметрами, что позволяет расширить сферу его применения.

Другие достоинства метода:

К недостаткам относят менее высокую точность и повторяемость измерений по сравнению с методами Бринелля и Виккерса. Однако недостатки сполна компенсируются преимуществами.

Технические характеристики

Значения чисел твёрдости мер и размах этих значений приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Метрологические характеристики мер

Технические характеристики мер приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Технические характеристики мер

Этапы проведения испытания

Чтобы опыт имел положительный результат и маленькую погрешность, следует придерживаться порядка его проведения.

Этапы проведения опыта по методу определения твердости по Роквеллу:

Правилами разрешено проводить испытание одного образца при тестировании массовой продукции.

Механические свойства в испытаниях прочности

Связать и исследовать прочностные характеристики материалов и результаты проверки твердости методом определения твердости по Роквеллу получилось у таких ученых-материаловедов, как Давиденков Н. Н., Марковец М. П. и других.

По результатам испытания твердости путем вдавливания применяются методы вычисления предела текучести. Данная связь вычислена для высокохромистых нержавеющих сталей, которые прошли множественную термообработку. Среднее значение отклонения, при применении алмазного индентора, составило всего +0,9 %.

Также проводятся исследования по определению и других механических свойств материалов, связанных с твердостью. Например, предел прочности (или временное сопротивление), истинное сопротивление разрушению и относительное сужение.

Соотношение значений твердости

При выборе метода измерения твердости поверхности следует учитывать, что между полученными данными нет никакой связи. Другими словами, выполнить точный перевод одной единицы измерения в другую нельзя. Применяемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании применяется разная нагрузка, различные формы наконечников.

Существующие таблицы следует применять с большой осторожностью, так как они дают только приблизительные результаты. В некоторых случаях рассматриваемый перевод может оказаться весьма точным, что связано с близкими физико-механическими свойствами испытуемых металлов.

В заключение отметим, что значение твердости связано со многими другими механическими свойствами, к примеру, прочностью, упругостью и пластичностью. Поэтому для определения основных свойств металла довольно часто проводят измерение именно твердости. Однако прямой зависимости между всеми механическими свойствами металлов и сплавов нет, что следует учитывать при проведении измерений.

Методика проведения испытаний

Проведение исследования требует тщательной подготовки. При определении твердости металлов методом Роквелла поверхность образца должна быть чистой, без трещин и окалин. Важно постоянно контролировать перпендикулярно ли прилагается нагрузка на поверхность материала, а также устойчиво ли он располагается на столике.

Отпечаток при вдавливании конуса должен быть не меньше 1,5 мм, а при вдавливании шарика – более 4 мм. Для эффективных расчётов образец должен быть в 10 раз толще, чем глубина внедрения индентора после снятия основной нагрузки. Также следует проводить не меньше 3 испытаний одного образца, после чего усреднить результаты.

Альтернативные методы определения твердости

Измерять твердость можно не только методом Роквелла. Рассмотри основные моменты каждого метода и их отличия. Испытания под действием статистической нагрузки:

Опыты под динамическим давлением проводились по методу Мартеля, Польди, с помощью вертикального копера Николаева, пружинного прибора Шоппера и Баумана и других.

Твердость также может измеряться методом царапания. Такие испытания проводили с помощью напильника Барба, прибора Монтерса, Хенкинса, микрохарактеризатора Бирбаума и других.

Несмотря на недостатки, метод Роквелла широко применяется для испытаний твердости в промышленности. Он отличается простотой выполнения, главным образом, из-за того, что не нужно измерять отпечаток под микроскопом и полировать поверхность. Но при этом метод не такой точный как предложенные исследования Бринелля и Виккерса. Твердость, замеренная разными способами, имеет зависимость. То есть результативные единицы по Роквеллу могут быть переведены в единицы Бринелля. На законодательном уровне имеются нормативные документы, например ASTM E-140, в которых сравниваются значения твердости.

Источник