Prinzip, Aufbau und Anwendung des Rockwell-Härteprüfgeräts.

Die Härte spiegelt die elastisch-plastischen Verformungseigenschaften von Materialien wider und ist ein wichtiger Index für mechanische Eigenschaften. Im Vergleich zu anderen Methoden zur Prüfung mechanischer Eigenschaften bietet die Härteprüfung folgende Vorteile: Die Probenvorbereitung ist einfach, die Prüfung kann an Proben unterschiedlicher Größe durchgeführt werden und die Probe wird nach der Prüfung grundsätzlich nicht beschädigt; Die Ausrüstung ist einfach, leicht zu bedienen und die Messung ist schnell. Es besteht eine ungefähre Umrechnungsbeziehung zwischen Härte und Festigkeit, und die Festigkeitsgrenze kann anhand des gemessenen Härtewerts grob abgeschätzt werden. Daher wird die Härteprüfung in der Praxis häufig eingesetzt.

Härtemessung bezieht sich auf den Kontakt eines harten Objekts (Eindringkörper) einer bestimmten Form und Größe mit einem bestimmten Druck auf die Oberfläche des Materials, um den Oberflächenwiderstand des Materials während des Verformungsprozesses zu messen. Einige Härten stellen die Fähigkeit des Materials dar, einer plastischen Verformung zu widerstehen (z. B. die Testmethode für die Eindringhärte bei unterschiedlicher Last), und einige Härten stellen die Fähigkeit des Materials dar, einer elastischen Verformung zu widerstehen (z. B. die Shore-Härte).

Normalerweise wird die Härte, die getestet wird, wenn die Eindruckbelastung größer als 9,81 N (1 kgf) ist, als Makrohärte bezeichnet, und die Härte, die getestet wird, wenn die Druckbelastung weniger als 9,81 N (1 kgf) beträgt, wird als Mikrohärte bezeichnet. Ersteres wird für relativ kleine Proben verwendet, in der Hoffnung, die makroskopischen Eigenschaften des Materials widerzuspiegeln; Letzteres wird für kleine und dünne Proben verwendet, um die Eigenschaften winziger Bereiche widerzuspiegeln, beispielsweise die Härte verschiedener Phasen in der Mikrostruktur und die Härte der Materialoberfläche. warte.

Prinzip der Rockwell-Härtemessung
Die Rockwell-Härtemessung ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Härteprüfung. Sie wird durch die plastische Verformungskonzentration des Eindringkörpers (Diamantkegel oder vergütete Stahlkugel) ausgedrückt, der unter Lasteinwirkung (einschließlich Vorspannung und Hauptlast) in das Material gedrückt wird. Generell gilt: Je tiefer in das Material eingedrückt wird, desto weicher ist das Material. Je geringer die Presskonzentration, desto härter das Material. Abbildung 14-1 zeigt das Messprinzip der Rockwell-Härte.
Im Bild:
0-0: Es wird keine Last ausgeübt und die Position des Eindringkörpers hat keinen Kontakt mit der Probe.
1-1: Die Position, an der der Eindringkörper unter der Wirkung der Vorspannung P0 (98,1 N) bis zu einer Tiefe von h0 in die Probe eindringt. h0 umfasst elastische Verformung und plastische Verformung durch Vorspannung.
2-2: Nach Aufbringen der Hauptlast P1 drückt der Eindringkörper unter der Wirkung der Gesamtlast P= P0+P1 in die Position der Probe.
3-3: Nach dem Entfernen der Hauptlast P1, aber unter Beibehaltung der Position des Eindringkörpers bei Beibehaltung der Vorlast P0 beträgt die Eindringtiefe des Eindringkörpers in die Probe h1. Da die durch P1 erzeugte elastische Verformung eliminiert wird, erhöht sich die Position des Eindringkörpers um h. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die tatsächliche Konzentration des Eindringkörpers unter der Wirkung der Hauptlast h= h1- h0. Es stellt tatsächlich die Tiefe der plastischen Verformung dar, die durch die Hauptlast P1 verursacht wird.
Je größer der h-Wert ist, desto weicher ist die Probe, und je kleiner der h-Wert ist, desto härter ist die Probe. Um sich an das übliche Konzept der Menschen anzupassen, dass die Härte umso höher ist, je größer der Wert ist. Es wird künstlich festgelegt, dass zur Angabe der Härte der Wert einer Konstanten K minus der Eindrucktiefe h verwendet wird. Und legt fest, dass 0,002 mm eine Rockwell-Härteeinheit ist, dargestellt durch das Symbol HR.

Dieser Wert ist eine dimensionslose Zahl. Der Messwert kann direkt auf dem Zifferblatt abgelesen werden. Auf dem Zifferblatt befinden sich zwei Skalen: Rot und Schwarz. Die rote 30 stimmt mit der schwarzen 0 überein.
Bei Verwendung eines Diamantkegel-Eindringkörpers beträgt die Konstante K 0,2 mm und der Härtewert wird durch ein schwarzes Zifferblatt dargestellt.
Bei Verwendung eines Eindringkörpers mit Stahlkugel (Φ=1,588 mm) beträgt die Konstante K 0,26 mm und der Härtewert wird durch das rote Zifferblatt angezeigt.
Es gibt 5 Arten von Rockwell-Härteprüfgeräten, von denen die beiden am häufigsten verwendeten sind: eines ist ein Diamantkegel-Eindringkörper mit einem Spitzenwinkel von 120°, der zum Testen von Materialien mit hoher Härte verwendet wird; Der andere ist ein vergüteter Stahl mit einem Kugeldurchmesser, der zur Messung der Härte weicher Materialien verwendet wird. Für besonders weiche Materialien werden manchmal Stahlkugeln mit Durchmessern von , und als Druckköpfe verwendet, diese Typen werden jedoch seltener verwendet.
Um den Messbereich der Rockwell-Härte zu erweitern, können unterschiedliche Eindringkörper und unterschiedliche Gesamtlasten verwendet werden, um unterschiedliche Skalen der Rockwell-Härte zu erstellen. Es stehen 15 Rockwell-Härteskalen zur Auswahl: HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK, HRL, HRM, HRP, HRR, HRS und HRV.