Твердость стали HRC: что это такое

Твердость материала – это его способность сопротивляться проникновению другого, более твердого тела. В металлургии и инженерии часто используют шкалу Роквелла (HRC) для измерения жесткости стали.

Метод Роквелла

Твердость стали может определяться разными способами, в том числе методами Бринелля (HB, HBW), Виккерса (HV), Роквелла (HRA, HRB, HRC) и т. д. Последний применяется наиболее часто.

Измерения и расчеты, выполняемые посредством метода Роквелла, регламентирует межгосударственный стандарт ГОСТ 9013-59. В ходе проведения испытаний в материал испытуемых образцов вдавливаются инденторы (алмазные конусы или твердосплавные шарики). С помощью первых тестируют твердые стальные сплавы или типы стали, прошедшие упрочнение путем термической обработки (закалки), а вторые применяют, если нужно определить характеристики материалов меньшей твердости. Для проведения испытаний используют специальные приборы – механические или электронные твердомеры.

Метод Роквелла предусматривает применение 54-х различных шкал – A, B, C, D, E, F, G, H и т. д., пользуясь которыми, можно добиться максимальной точности для конкретного узкого диапазона значений.

Применение шкал A или C предусмотрено для образцов из наиболее твердых стальных сплавов (закаленные инструментальные и иные). Если речь идет о более мягких материалах – алюминиевых, медных сплавах и т. п., то для проведения измерений (с помощью шариковых инденторов) используется шкала B.

Твердость стали по шкале Роквелла может быть указана, например, так: 62,2 HRC или 97,0 HRB.

Сначала используется цифровой индекс для обозначения числа или условных единиц измерения, далее двумя буквами (в данном случае HR) указывается метод (по Роквеллу), а затем – буквенное обозначение шкалы (C или B).

Важно понимать, что одинаковые значения по двум разным шкалам указывают на различную твердость испытуемых образцов. Например, 62 единицы по шкале HRC не равны 62 единицам по шкале HRA. Сопоставление допустимо только внутри одной из шкал.

Плюсы и минусы метода

Основным преимуществом метода измерения твердости стали по Роквеллу специалисты считают то, что он универсален. Благодаря использованию трех изменяемых параметров способ может использоваться в очень широком диапазоне значений для самых разных материалов.

Также к плюсам метода следует отнести:

• неразрушающий характер испытаний, что дает возможность работать с готовыми изделиями;
• возможность контроля листовых материалов толщиной от 0,3 до 1 мм;
• быстрота выполнения измерений;
• возможность применения для работы с цилиндрическими изделиями согласно приложению 3 ГОСТ 9013-59 «ИСО 6508-86»;
• удобство и простота применения.

Минусы в сравнении с определением твердости стали по Бриннелю и Виккерсу заключаются в меньшей точности и повторяемости измерений. Тем не менее специалисты чаще всего указывают именно твердость по Роквеллу, так как преимущества данного способа с избытком компенсируют его недостатки.

Значение твердости по Роквеллу

Метод Роквелла, с помощью которого измеряется твердость стали, широко применяется в различных областях промышленного производства:

Контроль качества

Твердость металлов и сплавов необходимо измерять для контроля их качества в ходе использования в качестве материала при изготовлении изделий. Исследования позволяют подтвердить соответствие требованиям нормативных документов, регламентирующих технологические процессы.

Проектные работы

Для того чтобы корректно выполнить проектные работы, крайне важно знать все параметры используемых материалов, включая твердость металла, от которой зависит долговечность, износостойкость и прочие эксплуатационные характеристики готовых изделий.

Определение степени изношенности

Измерять твердость металла, из которого выполнены те или иные детали и инструменты, необходимо для того, чтобы максимально точно определить, насколько они изношены. Подобные исследования крайне важны, так как позволяют обеспечивать надежность и безопасность применения оборудования.

Как устроена шкала твердости по Роквеллу

В рамках применения этого метода используют 11 шкал, предназначенных для измерений с использованием разных комбинаций инденторов и нагрузок. К примеру, при применении шкал В, F и G в роли индентора выступает шарик диаметром 1,588 мм (в первых двух случаях нагрузка составляет 60, а в третьем – 150 килограмм-сил). Шкалы E, H и K предусматривают выполнение измерений с помощью шарика диаметром 3,175 мм и разных нагрузок.

Чаще всего пользуются тремя шкалами:

• A – индентор в виде конуса, полное усилие 60 кгс (10 в качестве предварительной и 50 – основной нагрузки);
• B – индентор в виде шарика диаметром 1,588 мм, полное усилие 100 кгс;
• C – индентор в виде конуса, полное усилие 150 кгс.

Приложение предварительной нагрузки (10 кгс) требуется для того, чтобы подготовить прибор и образец к измерению, выбрав зазоры на первом и разрушив оксидную пленку на втором.

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

Перемещения головки фиксируются стрелочным индикатором, точность которого составляет 0,002 мм, а максимум перемещения – 0,2 мм. При определении твердости металла учитывается движение рычагов. Шкала снабжена 100 делениями.

В зависимости от характеристик конкретного материала измерения выполняются в разных диапазонах значений:

• HRA – от 20 до 88 единиц (для коррозионностойких и жаропрочных типов стали);
• HRB – от 20 до 100 единиц (для медных сплавов, ковких видов чугуна и низкоуглеродистых типов стали);
• HRC – от 20 до 70 единиц (для высокоуглеродистых марок стали, прошедших термообработку).

Шкалы А и С на приборе совмещены, а шкала В имеет другой цвет и расположена отдельно.

Твердомер по Роквеллу: что это такое и как работает?

По стандарту твердомеры изготавливаются в виде лежащей на боку цельнолитой жесткой П-образной конструкции, составленной из двух блоков:

1. К измерительному блоку относится индикатор с круглой часовой шкалой, контактирующий с рычагом. Ударные нагрузки в начале взаимодействия индентора с материалом гасятся специальным гидравлическим демпфером.
2. К блоку установочного перемещения, расположенному внизу, относится винтовая пара, имеющая большой шаг ходовой резьбы, которая позволяет перемещать стол в зависимости от габаритных размеров образцов. Металл, из которого выполнена столешница, имеет твердость не меньше 50 единиц HRC.

Приборы часто оснащаются двигателем для регулировки положения стола, электронной системой измерения с дисплеем. Эти улучшения не отражаются на точности и не меняют методику выполнения замеров.

Также должен выполняться ряд требований к образцу, из которых главные:

• положение образца в ходе выполнения измерений обязано быть устойчивым, чтобы не пружинил и не качался;
• поверхность должна обладать шероховатостью не менее Ra 2,5 (ГОСТ 2789-73).

Образцы, которые изготавливаются для каждой партии деталей, подвергаются термообработке вместе с ними.

Для выполнения измерений необходимо:

• поместить образец на стол;
• подвести модель к индентору, вращая ходовой винт, и предварительно нагрузить, установив стрелку индикатора в нулевое положение;
• активировать режим приложения усилия к индентору с помощью рычага или кнопки;
• после остановки стрелки индикатора (от 2 до 8 секунд) снять основную нагрузку и зафиксировать показания твердомера.

В современных устройствах используются цифровые измерительные системы. Кроме того, они оснащаются приборами, автоматически подводящими образец к индентору, контролирующими усилие и время выполнения испытаний. Любые улучшения аппаратуры должны соответствовать ГОСТ 23677-79.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.