Определение твёрдости по Роквеллу

Схема измерения. Измерение твёрдости по Роквеллу производят вдавливанием в испытуемый образец (или деталь) алмазного конуса с углом при вершине или стального шарика диаметром 1,5875 .

Вдавливание индентора осуществляется действием двух последовательно прилагаемых нагрузок: предварительной и общей .

(2)

где , - основная нагрузка, равная 50, 90 или 140 .

Число твёрдости по Роквеллу измеряют в условных единицах, и оно является мерой глубины вдавливания индентора под определённой нагрузкой. Схема определения твёрдости приведена на рис.2.

Рис.2. Схема измерения твердости по Роквеллу.

Сначала индентор вдавливается в поверхность образца под предварительной нагрузкой , которая не снимается до конца испытания. Это обеспечивает повышенную точность испытания, т.к. исключает влияние тонкого поверхностного слоя. Под нагрузкой индентор вдавливается в образец на глубину . Затем на индентор подаётся общая нагрузка , и глубина вдавливания увеличивается. Глубина вдавливания после снятия основной нагрузки , когда на индентор действует только предварительная нагрузка , и определяет число твёрдости по Роквеллу . Чем больше глубина вдавливания , тем меньше число твёрдости . За единицу твёрдости принимают величину, равную осевому перемещению индентора на 0,002

При вдавливании алмазного конуса твёрдость определяют по двум шкалам А и С. При измерении по шкале А: , , . При измерении по шкале С. , и .

При вдавливании стального шарика число твёрдости определяют по шкале В при , и

Число твёрдости по Роквеллу записывается так:

80, или 45, или 76 и т.д.

Определение твердости по Роквеллу используется очень широко, так как этот метод позволяет измерять твёрдость различных материалов как твёрдых, так и мягких. Отпечатки от индентора на испытуемой поверхности очень малы, поэтому можно испытывать готовые детали без их порчи. Испытание легко выполнимо, не требует никаких вычислений и занимает всего несколько секунд. Число твёрдости по Роквеллу читается прямо на соответствующей шкале индикатора и может быть легко переведено в число твёрдости по Бринеллю с помощью таблицы 2.

Методика измерения. Поверхности образца, как испытуемая, так и опорная, должны быть параллельны и не иметь таких дефектов, как окалина, забоины, грязь и т.п. Все дефекты должны быть удалены мелкозернистым наждачным кругом или напильником. В процессе обработки поверхность не должна нагреваться выше , так как это может привести к изменению её твёрдости.

Величину нагрузки и тип индентора (алмазный конус или стальной шарик) выбирают в зависимости от предполагаемой твёрдости испытуемого материала, пользуясь табл.4.

Условия испытания на твёрдость по Роквеллу в зависимости от характеристик материала.

Таблица 4

Характеристика испытуемого материала	Шкала	Тип индентора	Нагрузка Р, кгс	Обозначение твёрдости	Пределы измерения
Отожжённые стали, серый чугун, цветные металлы и их сплавы		Стальной шарик			25…100
Закалённые или закаленные и отпущенные стали		Алмазный конус			20…67
Твердые сплавы		Алмазный конус			70…85

Выбрав необходимый индентор, нагрузку и установив их на твердомер, приступают к проведению испытаний.

Измерение твёрдости по Роквеллу рекомендуется проводить в следующем порядке:

Включением тумблера подать напряжение на электродвигатель.
Подготовленный образец установить на предметный стол твердомера.
Вращением маховика по часовой стрелке плавно поднять стол с образцом до тех пор, пока индентор окажется вдавленным в образец с предварительной нагрузкой кгс. Этот момент будет достигнут, когда маленькая стрелка на вспомогательном лимбе индикатора совпадет с красной точкой на шкале.
Вращением барабана, расположенного под маховиком, установить нулевую отметку чёрной шкалы (шкалы ) против конца большой стрелки.
Плавным нажатием руки на клавишу включить привод механизма нагружения. При этом на индентор подаётся общая нагрузка, и большая стрелка индикатора вращается против часовой стрелки. После окончания вдавливания основная нагрузка автоматически снимается, и на индентор действует только предварительная. При этом большая стрелка индикатора перемешается по часовой стрелке и в момент остановки указывает на соответствующей шкале число твёрдости по Роквеллу. При испытании алмазным конусом под нагрузкой 60 или 150 кгс отсчёт производят по чёрной шкале, а при испытании стальным шариком под нагрузкой 100 кгс - по красной шкале.
Записав полученное значение твёрдости в таблицу (см.табл.5), повторяют испытание в другом месте образца. Предварительно вращением маховика против часовой стрелки опускают стол твердомера вместе с образцом и тем самым снимают предварительную нагрузку.
На каждом образце рекомендуется делать не менее трёх замеров в разных точках и подсчитывать среднее значение твёрдости.

8. Полученное среднее значение твёрдости по Роквеллу перевести в число твёрдости по Бринеллю, пользуясь таблицей перевода (табл.2).

Результаты измерения твёрдости по методу Роквелла.

Таблица 5

№ образца	Материал (сталь отожжённая, сталь закалённая, чугун и т.п.)	Шкала Роквелла	Тип индентора	Общая нагрузка Р, кгс	Число твёрдости	Число твёрдости по Бринеллю, полученное путём перевода (НВ)
Номера замеров	Среднее
I	II	III