Твердость материала определяется как его устойчивость к вдавливанию. Испытание на твердость по Роквеллу измеряет постоянную глубину вмятины на металле путем приложения фиксированной нагрузки с помощью индентора. Чем меньше величина вдавливания, тем тверже материал.
Шкала твердости Роквелла предназначена для определения твердости таких материалов, как алюминий, тонкая сталь, свинец, железо, титан, медные сплавы и цементированные карбиды.
В этой статье описана процедура проведения испытания на твердость по Роквеллу для металлов.
Процедура испытания на твердость по Роквеллу
В испытании твердости по Роквеллу используется принцип дифференциально-глубинного метода. Во время испытания индентор оборудования вынужден делать остаточную глубину на испытуемом образце. Это называется вмятиной, и ее глубина измеряется. Общее испытательное усилие прикладывается в два этапа для устранения ошибок, вызванных шероховатостью поверхности и измерения.
Оборудование для испытания твердости по Роквеллу
Этап 1: Индентор вдавливается в образец до глубины проникновения ho. Вмятина делается с помощью индентора, вдавливаемого с предварительным усилием или предварительной нагрузкой. Глубина ho является эталонной глубиной, которая используется для измерения остаточной глубины вдавливания (h).
Используемый индентор может быть алмазным или стальным шариковым. Во время предварительного испытания усилие предварительной нагрузки выдерживается в течение определенного времени выдержки для создания базовой глубины вдавливания (ho). Приложенная предварительная нагрузка пробивает поверхность, уменьшая влияние шероховатости поверхности.
Процедура испытания твердости по Роквеллу
Image Courtesy: emco.test
Этап 2: На этом этапе прикладывается дополнительная нагрузка сверх предварительной. Здесь испытание включает в себя приложение общей нагрузки на индентор. Эта большая сила удерживается на инденторе в течение определенного времени, называемого временем выдержки. Это время необходимо для упругого восстановления металла. По истечении времени выдержки дополнительная нагрузка снимается, возвращаясь к предварительной нагрузке.
После того как предварительное испытательное усилие выдержано в течение времени выдержки, определяется окончательная глубина вдавливания (h). Затем, разница между двумя измерениями глубины дает глубину вдавливания (H).
Согласно ASTM E18, инденторы могут быть либо алмазными сфероконическими, либо шариками из карбида вольфрама. Они выпускаются диаметром 1,588 мм, 3,175 мм, 6,35 мм или 12,70 мм.
Если используется алмазный сфероконический индентор, то
Число твердости по Роквеллу = 100 – (H/0,002)
Если используется шаровой индентор, то
Число твердости по Роквеллу = 130 – (H/0,002)
Где “H” – в мм.
После испытания предварительное испытательное усилие снимается, а индентор удаляется из образца.
Типы шкал Роквелла
В таблице 1 ниже приведена информация о типе индентора, величине основной нагрузки и распространенных областях применения для каждой из шкал твердости в соответствии со стандартом ASTM E18 (1984).
Типы шкал Роквелла
Одно из важных указаний, которому необходимо следовать при выборе шкалы Роквелла, – выбирать шкалу, в которой указана наибольшая нагрузка и наибольший индентор. Технические характеристики не должны превышать установленные условия эксплуатации.
Шкалы Роквелла выпускаются различных типов. В каждой шкале используются различные комбинации испытательных усилий и типов инденторов. Шкала Роквелла выбирается в зависимости от типа металла, размера, формы, однородности материала и ограничений каждой шкалы Роквелла.
Часто задаваемые вопросы
В чем заключается принцип испытания твердости по Роквеллу?
Испытание на твердость по Роквеллу измеряет постоянную глубину вмятины на материале путем приложения фиксированной нагрузки с помощью индентора. Чем меньше величина вдавливания, тем тверже материал.
Испытание на твердость по Роквеллу проводится по принципу метода дифференциальной глубины. Здесь индентор делает остаточную глубину, называемую отступом, и она измеряется. Общее испытательное усилие прикладывается в два этапа, чтобы исключить ошибки, вызванные шероховатостью поверхности и измерения.
Как определить число твердости по Роквеллу согласно ASTM E18?
Согласно ASTM E18, инденторы могут быть либо алмазными сфероконическими, либо шариками из карбида вольфрама.
Если используется алмазный сфероконический индентор, то
Число твердости по Роквеллу = 100 – (h/0,002)
Если используется шаровой индентор, то
Число твердости по Роквеллу = 130 – (h/0,002)
Где “h” – глубина вдавливания в мм.
На каких металлах можно проводить испытания на твердость по Роквеллу?
Испытание на твердость по Роквеллу может использоваться для определения твердости таких металлов, как алюминий, тонкая сталь, свинец, железо, титан, медные сплавы и цементированные карбиды.
Испытание металлов на твердость по Бринеллю
Испытание на твердость по Виккерсу
Полированные бетонные полы – процедура изготовления и преимущества
Читайте далее:- Как определить твердость строительных материалов?.
- Что такое алмазная плита в строительстве?.
- Испытание на твердость по Бринеллю для металлов.
- Испытание твердости по Виккерсу.
- Определение содержания влаги в почве методом карбида кальция.
- Что представляют собой различные породы деревьев для использования в строительстве?.
- Оценка прочности бетонных конструкций с помощью испытания физической нагрузкой.