Принцип, устройство и применение твердомера Роквелла.

Твердость отражает характеристики упругопластического деформирования материалов и является важным показателем механических свойств. По сравнению с другими методами испытания механических свойств испытание на твердость имеет следующие преимущества: подготовка образцов проста, испытание можно проводить на образцах различных размеров, и после испытания образец практически не повреждается; оборудование простое, легкое в эксплуатации, измерение быстрое; существует приблизительная конверсионная зависимость между твердостью и прочностью, и предел прочности можно грубо оценить на основе измеренного значения твердости. Поэтому на практике широко используются испытания на твердость.

Измерение твердости подразумевает контакт твердого предмета (индентора) определенной формы и размера с определенным давлением на поверхность материала для измерения поверхностного сопротивления материала в процессе деформации. Некоторые значения твердости отражают способность материала сопротивляться пластической деформации (например, метод испытания на твердость при различных нагрузках), а некоторые значения твердости отражают способность материала сопротивляться упругой деформации (например, твердость по Шору).

Обычно твердость, испытанная при нагрузке на вдавливание более 9,81 Н (1 кгс), называется макротвердостью, а твердость, испытанная при нагрузке давлением менее 9,81 Н (1 кгс), называется микротвердостью. Первый используется для относительно небольших образцов, надеясь отразить макроскопические свойства материала; последний используется для небольших и тонких образцов, надеясь отразить свойства крошечных участков, такие как твердость различных фаз микроструктуры и твердость поверхности материала. подожди.

Принцип измерения твердости по Роквеллу
Измерение твердости по Роквеллу — один из наиболее часто используемых методов измерения твердости. Выражается концентрацией пластической деформации индентора (алмазного конуса или закаленного стального шарика), вдавленного в материал под действием нагрузки (включая предварительную и основную). Как правило, чем больше глубина вдавливания в материал, тем мягче материал; чем меньше концентрация прессования, тем тверже материал. На рисунке 14-1 показан принцип измерения твердости по Роквеллу.
На картинке:
0-0: нагрузка не прилагается, и индентор не контактирует с образцом.
1-1: Положение, когда индентор вдавливается в образец на глубину h0 под действием предварительной нагрузки P0 (98,1 Н). h0 включает упругую деформацию и пластическую деформацию, вызванную преднатягом.
2-2: После добавления основной нагрузки P1 индентор вдавливается в положение образца под действием общей нагрузки P= P0+P1.
3-3: После снятия основной нагрузки P1, но при сохранении положения индентора при сохранении предварительной нагрузки P0, глубина вдавливания индентора в образец составляет h1. Поскольку упругая деформация, создаваемая P1, устраняется, положение индентора увеличивается на h. В это время фактическая концентрация индентора под действием основной нагрузки составляет h= h1- h0. Фактически он представляет собой глубину пластической деформации, вызванной основной нагрузкой P1.
Чем больше значение h, тем мягче образец, а чем меньше значение h, тем тверже образец. Чтобы адаптироваться к общепринятому мнению людей, что чем больше значение, тем выше твердость. Искусственно оговорено, что для выражения твердости используется значение константы К за вычетом глубины вдавливания h. И оговаривается, что 0,002 мм — это единица твердости по Роквеллу, обозначаемая символом HR.

Это значение представляет собой безразмерное число. Измерения можно прочитать прямо на циферблате. На циферблате две шкалы: красная и черная. Красное 30 совпадает с черным 0.
При использовании индентора с алмазным конусом константа K составляет 0,2 мм, а значение твердости отображается черным циферблатом.
При использовании индентора со стальным шариком (Φ=1,588 мм) константа K составляет 0,26 мм, а значение твердости указывается красным циферблатом.
Существует 5 типов твердомеров Роквелла, из которых наиболее часто используются два: один – индентор с алмазным конусом с углом при вершине 120°, который применяется для испытаний материалов высокой твердости; другой — закаленная сталь диаметром с шарик, используемая для измерения твердости мягких материалов. Для особо мягких материалов в качестве напорных головок иногда используются стальные шарики диаметром , , и , но эти типы используются реже.
Чтобы расширить диапазон измерения твердости по Роквеллу, можно использовать разные инденторы и разные общие нагрузки для создания разных шкал твердости по Роквеллу. На выбор доступны 15 шкал твердости по Роквеллу: HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK, HRL, HRM, HRP, HRR, HRS и HRV.