Твердость олова по бринеллю

ГОСТ 9012 Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю.

ГОСТ 9012-59 МЕТАЛЛЫ. Метод измерения твердости по Бринеллю

ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81)
Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю

Metals. Method of Brinellhardness measurement

(ИСО 410-82, ИСО 6506-81)

Дата введения 01.01.1960

Настоящий стандарт устанавливает метод измерения твердости по Бринеллю металлов с твердостью не более 650 единиц.

Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием усилия, приложенного перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени, и измерении диаметра отпечатка после снятия усилия.

Определения и обозначения приведены в приложении 1.

(Измененная редакция, Изм. N 4, 5).

1. ОТБОР ОБРАЗЦОВ

1.1. Толщина образца S должна не менее чем в 8 раз превышать глубину отпечатка h и определяется по формуле

( F выражена в H);

;(F выражена в кгс).

Минимальную толщину образца определяют в соответствии с приложением 2.

1.2. Поверхность образца должна быть плоской и гладкой.

Шероховатость поверхности образца (или площадки на изделии) Ra должна быть не более 2,5 мкм по ГОСТ 2789, если нет других указаний в нормативно-технической документации на металлопродукцию.

1.3. Образец должен быть подготовлен таким образом, чтобы не изменялись свойства металла в результате механической или другой обработки, например от нагрева или наклепа.

Разд. 1 (Измененная редакция, Изм. N 5).

Разд. 2 (Исключен, Изм. N 5).

3.1. Прибор для измерения твердости по ГОСТ 23677.

(Измененная редакция, Изм. N 4).

3.2. Шарик стальной диаметром 10,0; 5,0; 2,5; 2,0; 1,0 мм должен иметь твердость не менее 850 HV10;

шарик из твердого сплава диаметром 10,0; 5,0; 2,5; 2,0; 1,0 мм должен иметь твердость не менее 1500 HV10.

Предельные отклонения диаметра шарика от номинального приведены в табл. 1а.

Номинальный диаметр шарика, мм Предельное отклонение
10,0 ± 0,005
5,0 ± 0,004
2,5 ± 0,003
2,0 ± 0,003
1,0 ± 0,003

Требования к разноразмерности по диаметру, непостоянству единичного диаметра, отклонению от сферичности и шероховатости поверхности должны соответствовать шарикам степени точности 20 по ГОСТ 3722.

(Измененная редакция, Изм. N 5).

3.3. (Исключен, Изм. N 5).

4. ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ

4.1. Измерение твердости проводят при температуре
При разногласиях в оценке качества металлопродукции измерение твердости проводят при температуре (23±5) °С.

(Поправка, ИУС 4-2003).

4.2. При измерении твердости прибор должен быть защищен от ударов и вибрации.

4.3. Опорные поверхности столика и подставки, а также опорные и рабочие поверхности образца должны быть очищены от посторонних веществ (окалины, смазки и др.).

4.4. Образец должен быть установлен на столике или подставке устойчиво во избежание его смещения и прогиба во время измерения твердости.

4.5. При твердости металлов менее 450 единиц для измерения твердости применяют стальные шарики или шарики из твердого сплава;
при твердости металлов более 450 единиц — шарики из твердого сплава.

4.6. Значение выбирают в зависимости от металла и его твердости в соответствии с табл. 2.

Материал Твердость по Бринеллю K
Сталь, чугун, высокопрочные сплавы (на основе никеля, кобальта и др.) До 140 10
140 и более 30
Титан и сплавы на его основе От 50 15
Медь и сплавы на ее основе, легкие металлы и их сплавы Менее 35 5
От 35 10
Подшипниковые сплавы От 8 до 50 2,5
Свинец, олово и другие мягкие металлы До 20 1

Усилие Fв зависимости от значения Kи диаметра шарика Dустанавливают в соответствии с табл. 3.
Таблица 3

4.7. Диаметр шарика Dи соответствующее усилие Fвыбирают таким образом, чтобы диаметр отпечатки находился в пределах от 0,24 до 0,6d.

4.8. При измерении твердости наконечник плавно приводят в соприкосновение с поверхностью образца и плавно прикладывают заданное усилие Fдо тех пор, пока оно не достигнет необходимой величины.

Продолжительность выдержки наконечника под действием заданного усилия должна соответствовать табл. 4, если не имеется других указаний в нормативно-технической документации на металлопродукцию.

Диаметр шарика D, мм Усилие F, Н (кгс), для K
30 15 10 5 2,5 1
1,0
Твердость по Бринеллю НВ, HBW Продолжительность выдержки, с
До 10 180
до 35 120
35 » 100 30
100 10-15

Время от начала приложения усилия до достижения им заданной величины должно составлять 2-8 с.

4.9. Расстояние между центром отпечатка и краем образца должно быть не менее 2,5 диаметров отпечатка d; расстояние между центрами двух смежных отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка; для металлов с твердостью до 35 НВ (HBW) эти расстояния должны быть соответственно 3d и 6d.

При разногласиях в результатах измерения твердости на образцах с криволинейной поверхностью длина и ширина изготовленной плоской площадки должны быть не менее двух диаметров Dшарика.

4.10. После измерения твердости на обратной стороне образца не должно наблюдаться пластической деформации от отпечатка.

4.11. Диаметр отпечатка dизмеряют с помощью микроскопа или других средств измерения с предельной погрешностью:

±0,5% (при применении шариков диаметром 1,0; 2,0 или 2,5 мм);

±0,25% (при применении шариков диаметром 5,0 и 10,0 мм) от диаметра шарика.

4.12. Диаметры отпечатков d1 и d2 измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях. За диаметр отпечатка d принимается среднеарифметическое значение результатов измерений. При этом разность измерений диаметров одного отпечатка не должна превышать 2% меньшего из них.
Для анизотропных металлов разность измерений диаметров отпечатка должна быть указана в нормативно-технической документации на металлопродукцию.

4.13. Количество отпечатков при измерении твердости и способ обработки результатов измерений указывают в нормативно-технической документации на металлопродукцию.

4.14. Твердость по Бринеллю определяют по формулам приложения 1 или таблицам приложения 3.

Разд. 4 (Измененная редакция, Изм. N 5).

5. ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ

В протоколе измерения твердости должно быть указано:

число твердости для каждого отпечатка;

число твердости, полученное в результате обработки результатов измерений.

Разд. 5 (Измененная редакция, Изм. N 5).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). Определения и обозначения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

Глубина отпечатка, вычисляемая по формуле

, мм

Отношение усилия к квадрату диаметра шарика

Обозначение Наименование
D Диаметр шарика, мм
F Усилие, Н (кгс)
d Диаметр отпечатка, мм
h
S Толщина образца, мм
A Площадь поверхности сферического отпечатка, мм
K
НВ Твердость по Бринеллю при применении стального шарика
HBW Твердость по Бринеллю при применении шарика из твердого сплава

Твердость по Бринеллю НВ (HBW) численно равна отношению приложенного усилия к площади сферического отпечатка и рассчитывается по формулам


когда усилие Fвыражено в Н;

когда усилие F выражено в кгс.

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ (HBW), которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, и после символа указывают диаметр шарика, значение приложенного усилия (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15 с.

250 НВ 5/750 — твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром 5 мм, при усилии 750 кгс (7355 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с;

575 HBW 2,5/187,5/30 — твердость по Бринеллю 575, определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром 2,5 мм, при усилии 187,5 кгс (1839 Н) и продолжительности выдержки 30 с.

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром 10 мм при усилии 3000 кгс (29420 Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15 с твердость по Бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW: например, 185 НВ, 600 HBW.

Обозначения параметров приведены на чертеже.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (рекомендуемое). Минимальная толщина образца

Диаметр отпечатка, мм Минимальная толщина образца при диаметре шарика, мм
1 2 2,5 5 10
0,2 0,08
0,3 0,18
0,4 0,33
0,5 0,54 0,25
0,6 0,80 0,37 0,29
0,7 0,51 0,40
0,8 0,67 0,53
0,9 0,86 0,67
1,0 1,07 0,83
1,1 1,32 1,02
1,2 1,60 1,23 0,58
1,3 1,46 0,69
1,4 1,72 0,80
1,5 2,0 0,92
1,6 1,05
1,7 1,19
1,8 1,34
1,9 1,50
2,0 1,67
2,2 2,04
2,4 2,46 1,17
2,6 2,92 1,38
2,8 3,43 1,60
3,0 4,0 1,84
3,2 2,10
3,4 2,38
3,6 2,68
3,8 3,00
4,0 3,34
4,2 3,70
4,4 4,08
4,6 4,48
4,8 4,91
5,0 5,36
5,2 5,83
5,4 6,33
5,6 6,86
5,8 7,42
6,0 8,00

Приложения 1, 2 (Измененная редакция, Изм. N 5).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (обязательное). Таблицы величин твердости по Бринеллю

При диаметре шарика D=»10 мм, испытательной нагрузке F=29430 Н (3000 кгс) и K=30

d, мм 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
2,40 653 648 643 637 632 627 621 616 611 606
2,50 601 597 592 587 582 578 573 569 564 560
2,60 555 551 547 543 538 534 530 526 522 518
2,70 514 510 507 503 499 495 492 488 485 481
2,80 477 474 471 467 464 461 457 454 451 448
2,90 444 441 438 435 432 429 426 423 420 417
3,00 415 412 409 406 404 401 398 395 393 390
3,10 388 385 383 380 378 375 373 370 368 366
3,20 363 361 359 356 354 352 350 347 345 343
3,30 341 339 337 335 333 331 329 326 325 323
3,40 321 319 317 315 313 311 309 307 306 304
3,50 302 300 298 297 295 293 292 290 288 286
3,60 285 283 282 280 278 277 275 274 272 271
3,70 269 268 266 265 263 262 260 259 257 256
3,80 255 253 252 250 249 248 246 245 244 242
3,90 241 240 239 237 236 235 234 232 231 230
4,00 229 228 226 225 224 223 222 221 219 218
4,10 217 216 215 214 213 212 211 210 209 208
4,20 207 205 204 203 202 201 200 199 198 198
4,30 197 196 195 194 193 192 191 190 189 188
4,40 187 186 185 185 184 183 182 181 180 179
4,50 179 178 177 176 175 174 174 173 172 171

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

2. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 468-88, ИСО 410-82, ИСО 6506-81

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка Номер пункта
ГОСТ 2789-73 1.2
ГОСТ 3722-81 3.2
ГОСТ 23677-79 3.1

5. Ограничение срока действия снято по протоколу N 4-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС N 4-94)

6. ИЗДАНИЕ (август 2006 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5, утвержденными Пост. N 1716 от 16.05.79; Пост. N 3573 от 12.10.84; в марте 1986 г., октябре 1989 г. (ИУС 6-63, 7-79, 1-85, 6-86, 2-90), с Поправками (ИУС 4-2001, 1-2003)

Источник

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

Понятие твердости и ее измерение долгое время оставалось довольно спорным вопросом. Очень долго не могли разработать методику, по которой можно было бы определить количество этого параметра. Пока Моос не придумал измерять этот параметр путем пробы поцарапать один минерал другими минералами. Если один из них поддавался царапанию другим, то ему автоматически присваивалось более низкое значение твердости. Приняв за каждую единицу какой-либо эталон, он разработал собственную шкалу твердости с показателями от 1 до 10.

За 10 баллов отвечала твердость алмаза, эталоном для одного балла твердости стал тальк. Другой распространенный драгоценный камень — корунд, который делится на рубины и сапфиры имеет показатель 9. Таким образом была закреплена такая самая распространенная шкала и соответствующие значения.

Почему алмаз имеет такой высокий показатель твердости? Как оказалось, химическая структура алмаза представляет собой чистый углерод. Тот же самый углерод, который в нормированном состоянии является графитом и твердость по шкале Мооса которого равняется единице.

Почему же тогда они имеют такие разные свойства, если состоят из одного и того же атома? Это происходит за счёт химических связей и строения решетки кристалла. Атомы углерода в этих двух веществах по-разному между собой связаны, что дает разное строение структуры.

Как известно, в природе нет материала, который был бы тверже алмаза. Но недавно учеными было разработано синтетическое вещество, которое, по их заявлению, имеет такой показатель на 58% больше. Это вещество получило название лонсдейлит. Лонсдейлит может выдержать давление, которое на 55 ГПа превышает давление, которое может выдержать самый твердый алмаз. Его использование практически невозможно из-за высокой стоимости. В применении такого материала особой необходимости нет.

Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву

(для увеличения масштаба — нажмите на таблицу, изображение откроется в отдельном окне)


Скачать таблицу в pdf: Таблица №1 Для перевода чисел твердости и временного сопротивления разрыву.
Перевод чисел твердости и временного сопротивления разрыву σв пригодится специалистам, связанным с термообработкой сталей, цветных металлов и сплавов. Также они могут быть полезны при проведении исследований околошовной сварочной зоны – вы можете проследить, как меняется твердость по мере удаления от шва, на основании чего можно сделать вывод о механических свойствах шва, так как значения твердости можно перевести в σв. В табл. №1 значение σв заканчивается на 690 Н\мм2 (70 кгс\мм2), что соответствует 21 НRC – редкий сварочный шов имеет такую твердость, разве что после закалки в некоторых случаях она может быть более 21 НRC при условии, что металл имеет достаточное количество углерода, легирующих элементов и структура металла после термообработки – мартенсит. После сварки шов и околошовная зона находится в отпущенном состоянии, если основной металл был предварительно закален. В таком случае его можно исследовать по шкале HRA (cм. табл. №2) или по методу Бринелля.

Типичные значения твёрдости для различных материалов [ править | править код ]

Материал Твёрдость
Мягкое дерево, например сосна 1,6 HBS 10/100
Твёрдое дерево от 2,6 до 7,0 HBS 10/100
Полиэтилен низкого давления 4,5 – 5,8 HB [1]
Полистирол 15 HB [1]
Алюминий 15 HB
Медь 35 HB
Дюраль 70 HB
Мягкая сталь 120 HB
Нержавеющая сталь 250 HB
Стекло 500 HB
Инструментальная сталь 650—700 HB

Зачем нужны таблицы твердости?

Однако вернемся к поставленному вопросу: зачем нужны таблицы твердости?

Если отвечать кратко, они незаменимы, если используются различные методы измерения твердости. Понять о чем идет речь можно на конкретных примерах.

Пример: как измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г

Вам нужно измерить твердость волнистой пружины из стали 65Г, но она очень тонкая, менее 0.5 мм толщиной и ее нельзя проверять на обычном аппарате Роквелла при нагрузке 150 кгс или 60 кгс, так как она продавится. Тем не менее, конечные значения нужно получить в HRC. Выйти из положения можно, если использовать аппарат Супер-Роквелл, например, на нагрузке 15 кгс (HR15N), в таком случае вы получите корректные значения твердости, которые сможете перевести в требуемые единицы с помощью таблицы.

Пример: как определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2

Или следующий пример. Нужно определить твердость бериллиевой бронзы БрБ2, после дисперсионного старения она должна быть не менее 320 HV (по Виккерсу). Вы также можете «уколоть» ее на аппарате Супер-Роквелл, а потом полученные значения, например, в HR15N перевести в HV.

Числа твердости HRC для некоторых деталей и инструментов

Детали и инструменты Число твердости HRC
Головки откидных болтов, гайки шестигранные, рукоятки зажимные 33. 38
Головки шарнирных винтов, концы и головки установочных винтов, оси шарниров, планки прижимные и съемные, головки винтов с внутренними шестигранными отверстиями, палец поводкового патрона 35. 40
Шлицы круглых гаек 36. 42
Зубчатые колеса, шпонки, прихваты, сухари к станочным пазам 40. 45
Пружинные и стопорные кольца, клинья натяжные 45. 50
Винты самонарезающие, центры токарные, эксцентрики, опоры грибковые и опорные платики, пальцы установочные, цанги 50. 60
Гайки установочные, контргайки, сухари к станочным пазам, эксцентрики круговые, кулачки эксцентриковые, фиксаторы делительных устройств, губки сменные к тискам и патронам, зубчатые колеса 56. 60
Рабочие поверхности калибров – пробок и скоб 56. 64
Копиры, ролики копирные 58. 63
Втулки кондукторные, втулки вращающиеся для расточных борштанг 60. 64

Метод Виккерса

Метод Виккерса отличается малыми нагрузками и в отличие от других методов, где иногда достаточно грубой зачистки на шлифовальной шкурке или шлифовально-обдирочном станке, требует идеальной подготовки исследуемой поверхности (до зеркального состояния). Твердость определяется по диагонали отпечатка (пирамида), которая также переводится в HV по табл. №1. Виккерс незаменим при исследовании результатов химико-термической обработки. Например, твердость азотированного слоя, если он имеет малую глубину, можно определить только по Виккерсу, Супер-Роквелл в такой ситуации покажет неправильные результаты.

Применение камня

Используется показатель твердости алмаза и в промышленности. Не все камни, которые обнаруживают в трубках на месторождениях, пригодны для ювелирной обработки. Большинство материала имеет слишком много дефектов. Такие минералы отправляются на потребности промышленности, где алмаз используется в качестве абразива. Аппаратура, которая имеет покрытие алмазной крошкой, работает дольше и качественнее. Алмаз используется в таких приборах и инструментах, как:

  • оборудование в медицине (скальпели, хирургические инструменты);
  • сверла, фрезы, шлифовальные круги, стеклорезы, ножницы и пилы по металлу, буровые установки;
  • в телекоммуникациях и электронике алмаз используют для прохождения сигналов разных частот по одному кабелю;
  • защитный элемент в химической и физической промышленности;
  • космическая отрасль, где используются даже лонсдейлиты, которые прочнее алмаза.

Алмаз — вещество, которое имеет уникальные свойства. В том числе и твердость минерала дает возможность использовать его в разных сферах. Применение камня актуально, и его стоимость продолжает расти. А искусственные вещества, которые крепче алмаза, пока недоступны для широкого использования.

Метод Бринелля

При определении твердости цветных металлов используют метод Бринелля, который заключается во вдавливании металлического шарика в поверхность детали, последующем измерении диаметра отпечатка и перевода значений в HB (см. табл №2). Для проведения описанной манипуляции нужен специальный аппарат, однако за неимением оного можно использовать все тот же старый добрый Роквелл (индентор «Шарик», нагрузка 100кгс). Таким образом можно контролировать мягкие металлы: алюминий, медь, латунь, бронзу.

Современные твердомеры имеют продвинутый интерфейс и могут подключаться к компьютеру, переводить значения твердости из одного метода в другой автоматически. Такое оборудование удобное в использовании и не требует высокой квалификации оператора, только вот стоимость его не всегда доступна. К ультразвуковым твердомерам тоже есть претензии по поводу точности измерений. Приходишь к выводу, что лучше проверенное годами старое, чем сомнительное новое по заоблачным ценам. Если вам нужно точно контролировать твердость после термообработки приобретите в термичку Роквелл советского образца, они сделаны очень качественно и их ресурс практически неограничен. Такой Роквелл обеспечит точность и широту измерений. Более дешевый вариант (но безотказный), определение твердости с помощью набора тарированных напильников, хотя это уже совсем другая история.

Испытания твёрдости по Бринеллю, Роквеллу и Шору

Твёрдость материала — это одна из его ключевых характеристик. Это понятие включает такие различные параметры как сопротивление к абразивному износу, модуль упругости, сопротивление пластической деформации, предел текучести, хрупкость, предел прочности.

В прикладном плане под твёрдостью материала понимают его способность сопротивляться нагрузке, вызванной проникновением в него более твёрдого тела. Общий принцип работы измерительных приборов заключается в следующем: индентор (измерительное тело) внедряется в поверхность испытуемого материала в течение строго определённого времени при заданной нагрузке. Определение твёрдости проводится после установления размеров или глубины отпечатка и сравнения этих величин с установленными табличными данными.

Испытания твёрдости материалов выполняют с помощью стационарных или портативных твёрдомеров различными методами. В зависимости от способа измерения существует несколько типов приборов.

Методика измерения по Бринеллю

Приборы этого типа проводят испытания твёрдости металлов следующим образом: в испытуемое изделие вдавливается шарик из закалённой стали на протяжении определённого времени, при этом линейное расстояние от края измеряемого изделия до центра отпечатка должно составлять не менее 2,5 диаметров самого отпечатка. Между центрами рядом расположенных оттисков должно оставаться не менее 4 диаметров.

Методика измерения по Роквеллу

Твёрдомер Роквелла проводит испытания на твёрдость путём вдавливания в испытуемое изделие либо алмазного конуса, угол вершины которого составляет 120°, либо закалённого стального шарика диаметром 1,588 мм. Усилие прилагается в два приёма. Линейное расстояние между центрами соседних оттисков должно быть не менее 4 диаметров отпечатков, но не менее 2 мм, при этом расстояние от края образца до центра оттиска должно составлять не менее 2,5 диаметров отпечатка, но не меньше чем 1 мм.

Твёрдомер Супер–Роквелл

Данная методика расширяет возможности базовой версии и выполняется аналогичным образом: стандартный алмазный конус или стальной шарик вдавливаются в испытуемое изделие последовательно в два приёма. Измерение твёрдости образца проводится путём вычисления остаточного увеличения глубины вдавливания шарика или наконечника.

Методика измерения по Шору

Эти измерительные приборы применяют для испытания твёрдости низкомодульных материалов (полимеров, каучуков и продуктов их вулканизации, пластмасс, эластомеров). Методика позволяет измерять начальную глубину вдавливания, глубину отпечатка после заданного временного интервала или оба эти параметра.

Твёрдость — это не фундаментальная, а эмпирическая характеристика. Это реакция материалов на определённый испытательный метод. Как правило, величины твёрдости произвольны (нет строго установленных стандартов твёрдости). Эта характеристика материала не имеет определённого числового значения кроме как в тех условиях, в которых проводится испытание твёрдости. Величина воспроизводима только в заданных условиях опыта с указанием типа и формы индентора.

Таблица перевода и сравнения единиц твердости. Шкала Виккерса, Роквелла, Бринелля

Источник

Читайте также:  Как паять нихромовую проволоку оловом
Adblock
detector