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Messung der Härte von Metallen. Bildungsministerium der Russischen Föderation

Härte charakterisiert den Widerstand eines Materials gegen das Eindringen in das Material um mehr als solide(zum Beispiel durch Drücken oder Kratzen). Die Härte hängt mit der Festigkeit des Materials zusammen und charakterisiert in gewissem Maße dessen Verschleißfestigkeit.

Normalerweise wird die Härte charakterisiert Härtezahl . Für Kunststoffe (Metalle und Legierungen), Zahngewebe wird die Härtezahl als Belastungsverhältnis bestimmt F, wirkt auf den gepressten Körper (Eindringkörper) auf die Fläche S die Oberfläche des Abdrucks, der im Material entsteht, nachdem die Belastung entfernt wurde.

Methoden zur Härtemessung unterscheiden sich in der Form des Eindringkörpers und dem Material, aus dem er besteht. Zum Beispiel bei der Härtebestimmung Brinell-Methode eine Stahlkugel wird in die Probe gedrückt und Vickers-Methode Und Knuppa - Diamantpyramide.

Härtebezeichnungen: N B (oder NV) – Brinellhärte, N V (oder H.V.) - Vickers-Härte, N K (oder HK) – Knupp-Härte.

Brinell-Methode Wird in der Zahnarztpraxis zur Bestimmung der Makrohärte von Metallen und deren Legierungen verwendet. In diesem Fall wird der Prüfling einer Belastung ausgesetzt ( R) wird eine Metallkugel für eine bestimmte Zeit hineingedrückt. Nach Entlastung entsteht ein kugelförmiger Abdruck mit einer Fläche von S und Durchmesser M(Abb. 8). Die Größe des Abdrucks hängt von der Härte des Metalls ab: Je härter es ist, desto kleiner ist die Größe des Abdrucks.

Reis. 8 Schematische Darstellung der Materialhärteprüfung nach der Brinell-Methode

Brinell-Härtezahl bezeichnet durch NV und wird durch die Formel bestimmt: oder

Wo D– Kugeldurchmesser; M– Abdruckdurchmesser;

Im Falle einer Härtebestimmung NV Ball mit D= 10 mm unter Last R= 3000 kgf und Haltezeit T= 10 s wird die Härtezahl wie folgt geschrieben: NV 400, NV 250, NV 500 usw. Bei Verwendung anderer Testbedingungen ist der Index NV ergänzt durch Zahlen, die den Durchmesser des verwendeten Balls (mm), die Belastung (kgf) und die Einwirkzeit (s) angeben. Zum Beispiel, NV 5/750/30-350 ist die Brinell-Härtezahl (350 kgf/mm 2), die man durch Pressen einer Kugel mit erhält D= 5mm Belastung R= 750 kgf, während T= 30 s.

Hauptsächlich auf moderne Weise Eine Bestimmung der Härte sollte in Betracht gezogen werden Vickers-Methode und seine verbesserte Version - Knupp-Methode .

Bei der Härtemessung Vickers-Methode In die Oberfläche des Prüfmusters oder Produkts wird ein Diamant in Form einer Pyramide gedrückt, an deren Basis sich ein Quadrat mit einem Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen von 136° befindet.

Reis. 9 Schematische Darstellung des Vickers-Härtetests

Vickers-Härtezahl ( H.V.), berechnet nach der Formel:

H.V.= 1,854 - arithmetisches Mittel der Längen beider Diagonalen des Drucks, mm.

Bei der Prüfung werden Belastungen von 50 bis 1000 N (von 5 bis 100 kgf) verwendet. Typische Prüfbedingungen sind: Belastung 300 N (30 kgf) und Haltezeit 10 - 15 s. In diesem Fall wird beispielsweise die Vickers-Härte geschrieben H.V. 400, also es beträgt 400 kgf/mm 2. Wenn die Testbedingungen unterschiedlich sind, wird dies in Zahlen ausgedrückt und zuerst der Belastungswert und dann die Haltezeit angezeigt. Zum Beispiel Aufnahme H.V. 20/40 – 250 bedeutet, dass bei einer Belastung von 200 N (20 kgf) und einer Haltezeit von 40 s die Vickers-Härte 250 kgf/mm 2 beträgt.

Zur Beurteilung der Härte in kleinen Volumina, beispielsweise an Metallkörnern und deren Strukturbestandteilen, wird ein Messverfahren eingesetzt Mikrohärte nach Vickers , wobei eine Vickers-Pyramide als Eindringkörper verwendet wird. Die Belastung des Eindringkörpers ist in diesem Fall gering, 0,05–5 N (0,005–0,5 kgf), und die Eindringgröße beträgt 5–30 μm. Der Wert dieser Methode liegt auch darin, dass es bei ihrer Anwendung aufgrund der geringen Eindruckbelastung möglich ist, sehr dünne und zerbrechliche Proben zu testen und die Härte dünner Oberflächenschichten des Materials und der verschiedenen Phasen, aus denen es besteht, zu bestimmen. Daher kann die Methode auch zur Bestimmung der Härte der Strukturen, die den Zahn bilden, eingesetzt werden. Wichtig ist auch, dass Sie mit der Vickers-Methode im Gegensatz zur Brinell-Methode die Härte kleiner Fertigprodukte bestimmen können, ohne diese aufgrund der geringen Größe des Drucks zu zerstören oder zu beschädigen.

Bei der Bestimmung der Härte durch Knupp-Methode Zum Einsatz kommt ein Diamant-Eindringkörper in Form einer rhombischen Pyramide. Dadurch entsteht ein rautenförmiger Druck, bei dem eine Diagonale siebenmal länger ist als die andere.

Härtezahl bestimmt nach der Knupp-Methode ( NK) wird durch die Formel bestimmt:

H.K. =12,87 ,

- die Länge der langen Diagonale, mm.

Knupp-Methode am universellsten, da Sie damit die Härte von Zahnschmelz, Dentin, Metall-Legierungen, Gold, Porzellan, Gummi usw.

Im Kern Mohs-Methode liegt in der Verwendung der Waage Moosa – eine zehnstufige Härteskala von Materialien, vorgeschlagen vom deutschen Mineralogen F. Mohs. In dieser Skala wird die Härte der folgenden 10 Materialien als Standards angenommen, beginnend mit dem weichsten: Talk – angenommen als 1, Gips – 2, Kalzium – 3, Fluorit – 4, Apatit – 5, Orthoklas – 6, Quarz – 7 , Topas – 8, Korund – 9, Diamant – 10. Um die Härte und den Platz eines Materials auf der Mohs-Skala zu bestimmen, wird es durch Kratzen getestet: Es ist weicher als das Mineral, das einen Kratzer darauf hinterlässt, und härter als das eine, auf der es selbst eine Linie hinterlässt.

Die Härte wird gemessen V SI V N/m 2 = Pa oder für große Werte in MPa, GPa (1 Pa = 10–9 GPa = 10–6 MPa). In der Praxis werden jedoch häufig systemfremde Einheiten verwendet, vor allem kgf/mm 2:

1 kgf (Kilogrammkraft) = 1 kg × 9,81 m/s 2 ≈ 10 kg × m/s 2 = 10 N;

1 kgf/mm 2 ≈ 10 N/mm 2 = 10 7 N/m 2 = 10 MPa.

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Die Härte des Metalls wird durch den Widerstand gegen Verformung charakterisiert, die durch das Eindringen der Kennung in das Teil entsteht – fremdes Objekt eine bestimmte Form unter dem Einfluss einer ausgeübten Kraft.  

Die Härte des mit K-2-55-Elektroden abgeschiedenen Metalls hängt ebenso wie die von U-340 p/b-Elektroden von der Abkühlgeschwindigkeit ab.  

Die Härte von Metallen wird auch durch die Diamantkegel-Eindruckmethode (Rockwell-Härte) bestimmt. Ein Diamantkegel (oder eine Stahlkugel) wird unter der Wirkung von zwei nacheinander aufgebrachten Lasten (PL und P2; P, 10 kg, Pf60) in die Testprobe gedrückt , 100 oder 150 kg Der Unterschied in der vorläufigen und endgültigen Eindringtiefe des Kegels (oder der Kugel) charakterisiert die Härte des Metalls.  

Die Härte eines Metalls kann auf verschiedene Weise bestimmt werden, die gebräuchlichste ist die Eindruckmethode. Der Brinell-Test wird durchgeführt, indem eine gehärtete Stahlkugel mit einer Spezialpresse in die Probe gepresst wird. Dadurch verbleibt ein Abdruck in Form eines Kugelsegments auf der Oberfläche der Probe. Der Durchmesser des Drucks wird mit einer speziellen Lupe mit Teilung gemessen. Dieses Verhältnis wird Brinell-Härtezahl genannt und mit HB bezeichnet. Mit der Brinell-Methode lässt sich die Härte sehr fester Metalle nicht bestimmen, da die Stahlkugel bei starker Belastung ihre Form verändert, einen falschen Eindruck vermittelt und zerstört werden kann.  


Die Härte des Metalls im Bereich unvollständiger Rekristallisation ist beim Schweißen von thermisch gehärtetem Stahl höher als beim Schweißen von warmgewalzten und normalisierten Stählen.  

Die Härte eines Metalls kann mit mehreren Methoden gemessen werden, die gebräuchlichsten sind die Brinell-Methode und die Rockwell-Methode.  


Die Härte des Metalls hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Beständigkeit der Proben bei der Prüfung auf Korrosions-Erosions-Verschleiß.  

Die Härte des Metalls steigt auf 95 - 96 HRB. Eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts auf 0–5 % beeinträchtigt die mechanischen Eigenschaften nicht und verbessert die Verformbarkeit.  

Die Härte von Metallen hängt von ihrer Feuerfestigkeit ab; es ist, wie letzteres, auf Stärke zurückzuführen Kristallgitter. Bei Metallen variiert die Härte stark in weiten Grenzen und ist nicht ihre charakteristische Eigenschaft.  

Die Härte von Metallen mit dieser Methode wird bestimmt, indem eine regelmäßige tetraedrische Diamantpyramide in eine Probe mit einem Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen von 136 gedrückt wird, und wird durch die Härtezahl ausgedrückt, die man erhält, indem man die Last P in Kilogramm, die über eine bestimmte Zeit durch den Eindruck ausgeübt wird, dividiert Oberfläche hinein Quadratmillimeter. Die Oberfläche eines Pyramidendrucks wird anhand berechnet durchschnittliche Größe beide Diagonalen seiner Basis. Diagonalen werden mit einem Mikroskop oder einem speziellen Maßstabslineal gemessen, wenn der Druck vergrößert auf die Leinwand projiziert wird.  

Es gibt ganz große Menge verschieden mechanische Eigenschaften Metalle, die bei der Produktion berücksichtigt werden verschiedene Teile. Viele von ihnen sind darauf angewiesen chemische Zusammensetzung Material, andere abhängig von den Nutzungseigenschaften. Die Messung der Härte eines Metalls wird häufiger als andere Tests durchgeführt, da diese Qualität maßgeblich die Betriebseigenschaften des Materials bestimmt. Betrachten wir die Besonderheiten der Härtebestimmung genauer.

Härtekonzept

Härte ist eine Materialeigenschaft, die die Fähigkeit eines härteren Körpers charakterisiert, in einen anderen einzudringen. Diese Eigenschaft bestimmt auch den Widerstand gegen plastische Verformung oder Zerstörung von Oberflächenschichten bei starker Druckeinwirkung.

Der Indikator wird je nach verwendeter Methode in verschiedenen Einheiten gemessen.

Alle Methoden zur Bestimmung der Härte von Materialien lassen sich in mehrere Hauptgruppen einteilen:

  1. Statisch. Solche Methoden zeichnen sich dadurch aus, dass die Belastung allmählich zunimmt. Die Haltezeit kann variieren – alles hängt von den Eigenschaften der verwendeten Methode ab.
  2. Dynamisch zeichnen sich dadurch aus, dass die Belastung auf die Probe mit einem bestimmten Maß ausgeübt wird kinetische Energie. In diesem Fall ist der Härteindikator weniger genau, da bei dynamischer Belastung aufgrund der Elastizität des Materials ein gewisser Rückstoß auftritt. Die Ergebnisse solcher Tests werden oft als Schlaghärte von Materialien bezeichnet.
  3. Kinetische Methoden basieren auf der kontinuierlichen Aufzeichnung von Indikatoren während des Tests, wodurch nicht nur das End-, sondern auch ein Zwischenergebnis erzielt werden kann. Hierzu werden spezielle Geräte eingesetzt.

Darüber hinaus erfolgt die Klassifizierung der Methoden zur Härtebestimmung nach dem Prinzip der aufgebrachten Belastung. Markieren folgende Methoden Probentest:

  1. Die Einrückung ist bei weitem die gebräuchlichste Methode zur Bestimmung des betreffenden Indikators.
  2. Beim Rückprall wird gemessen, wie hoch der Schlagbolzen von der Oberfläche des Prüflings abfliegt. In diesem Fall erfolgt die Härteberechnung auf Basis des Widerstands gegen elastische Verformung. Methoden dieser Art werden häufig zur Qualitätskontrolle von Walzen und großformatigen Produkten eingesetzt.
  3. Auf Kratzen und Schneiden basierende Methoden werden heute nur noch äußerst selten eingesetzt. Sie wurden vor zwei Jahrhunderten entwickelt.

Typischerweise haben Härteprüfgeräte ein Teil, das sich auf das zu prüfende Werkstück auswirkt. Beispiele hierfür sind Stahlkugeln mit verschiedenen Durchmessern und Diamantspitzen in Pyramidenform. Schauen wir uns einige der heute verwendeten Methoden genauer an.

Brinell-Härtetest

Die am häufigsten verwendete Härtemessung ist Brinell. Diese Methode wird durch GOST 9012 geregelt. Zu den Merkmalen der Prüfung von Metallen und Legierungen mit dieser Methode gehören die folgenden Punkte:

  1. Als Körper dient eine Stahlkugel, die einen Schlag auf den Prüfling ausübt.
  2. Zur Prüfung wird eine Kugel mit einem bestimmten Durchmesser verwendet, die aus gehärtetem Stahl besteht. Es wird einer ständig steigenden Belastung ausgesetzt.
  3. Die Hauptvoraussetzung für die Verwendung dieser Methode zur Prüfung von Metallen und Legierungen ist, dass die Kugel aus mehr besteht hartes Material als das Testmuster.
  4. Nach Abschluss des Tests wird der resultierende Abdruck auf der Oberfläche gemessen.
  5. Mit dieser Methode können Sie die im HB angegebenen Daten erhalten. Diese Bezeichnung findet sich heute am häufigsten in verschiedenen Referenzdokumentationen.
  6. Um die Anwendung dieser Methode zu vereinfachen, wurden spezielle Tabellen erstellt, die auf der Abhängigkeit von Kugeldurchmesser, Härte und resultierendem Abdruck basieren.

Messung der Vickers-Härte

Es gibt auch die Methode zur Messung der Vickers-Härte, die in GOST 2999 geregelt ist. Sie hat sich bei der Bestimmung der Härte von Teilen und Werkstücken mit geringer Dicke durchgesetzt. Darüber hinaus kann damit die Härte von Teilen mit einer oberflächlichen Hartschicht gemessen werden.

Zu den Merkmalen dieser Methode zum Testen einer Probe gehören die folgenden Punkte:

  1. Dabei kommt die sogenannte Diamantspitze zum Einsatz, die die Form einer Pyramide mit vier Flächen und gleichen Seiten hat.
  2. Es wird eine bestimmte Haltezeit ausgewählt.
  3. Nach Entlastung werden die Abmessungen der Diagonalen des resultierenden Drucks gemessen und der arithmetische Mittelwert berechnet.
  4. Die Größe der aufgebrachten Last wird reguliert und kann je nach Art des zu prüfenden Materials ausgewählt werden.
  5. Die während der Forschung erzielten Ergebnisse werden mit HV bezeichnet.

In einigen Fällen werden nach dem erhaltenen Wert die Haltezeit und die Größe der aufgebrachten Belastung angegeben, was eine genauere Bestimmung des Härtewertes ermöglicht.

Rockwell-Härtetest

Diese Methode wird durch GOST 9013 geregelt. Zu ihrer Durchführung wird ein spezielles Gerät zur Messung der Härte verwendet, mit dem Sie zwei aufeinanderfolgende Belastungen auf die Oberfläche der Probe erzeugen können. Zu den Merkmalen eines solchen Tests gehören:

  1. Zunächst wird eine Vorlast aufgebracht, danach kommt eine zweite Last hinzu.
  2. Nach Belichtung unter Gesamtlast Innerhalb von 3-5 Sekunden wird die zweite entfernt, die Tiefe der Vertiefung gemessen und dann die Vorspannung entfernt.
  3. Die erhaltenen Daten werden in herkömmlichen Einheiten gemessen, die der axialen Verschiebung des Indikators um 0,002 entsprechen.
  4. Die Rockwell-Härtezahl wird mithilfe einer speziellen Skala des Geräts ermittelt.
  5. Die Form des verwendeten Indikators kann erheblich variieren. Aus diesem Grund wurden mehrere Arten von Messskalen eingeführt, die dem entsprechen eine bestimmte Form Indikator.
  6. Zur Bezeichnung des erhaltenen Wertes können die Bezeichnungen HIRA, HRC, HRB verwendet werden. Sie entsprechen der Form des verwendeten Indikators und der Bezeichnungsskala.

Als Indikator können eine Stahlkugel und zwei Diamantkegel unterschiedlicher Größe verwendet werden. Diese Methode zur Messung der Härte gehärteter Teile wird nur bei Verwendung eines kleineren Diamantkegels durchgeführt, die vorläufige Belastung beträgt 10 kgf, die Hauptlast beträgt 50 kgf. Durch die Vorspannung wird die Möglichkeit ausgeschlossen, dass die Elastizität des Materials dazu führt, dass die erhaltenen Werte ungenauer werden. Darüber hinaus können Sie mit der Vorspannung die Härte von Metallen und Legierungen messen, die einer Vorbelastung unterzogen wurden. Wärmebehandlung.

Shore-Härtemessung

Die Shore-Härtemethode wird zur Prüfung von Walzen zum Zeitpunkt der Herstellung verwendet. Darüber hinaus kann die Überprüfung des betrachteten Indikators während des Betriebs von Walzen an Walzmaschinen durchgeführt werden, da sich durch den Aufprall die Struktur des Metalls verändern und die Leistung verschlechtern kann. Die Shore-Methode wird durch GOST 23273 geregelt.

Bei der Shore-Härtemessung sind folgende Punkte zu beachten:

  1. Im Gegensatz zu früheren Methoden basiert diese auf dem freien Fall eines Diamantindikators aus einer bestimmten Höhe auf die Testoberfläche. Zum Testen werden spezielle Geräte verwendet, mit denen Sie die Höhe des Rückpralls genau erfassen können.
  2. Das Gewicht des verwendeten Diamantschlägers beträgt 36 Gramm. Dieser Indikator ist wichtig, da er in den Berechnungen berücksichtigt wird.
  3. Die Härte wird durch die Höhe des Rückpralls bestimmt, die Messung erfolgt in herkömmlichen Einheiten. Die Probe fällt unter Bildung einer kleinen Vertiefung auf die Oberfläche und die Elastizität führt zu einem Rückprall. Diese Methode ist gut, weil sie die Prüfung von Proben ermöglicht, die einer vorläufigen Wärmebehandlung unterzogen wurden. Bei allmählicher Anwendung kann die resultierende Belastung zu einer Verformung der verwendeten Spitze oder Kugel führen. In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit ihrer Verformung sehr gering.
  4. In diesem Fall gelten 100 Härteeinheiten als Rückprallhöhe von 13,6 mm mit der Möglichkeit einer leichten Abweichung nach oben oder unten. Dieser Indikator kann durch Testen von Kohlenstoffstahl ermittelt werden, der einem Härtungsprozess unterzogen wurde. Als Bezeichnung wird die Abkürzung HSD verwendet.

Heutzutage wird diese Methode zur Messung der Härte nur noch selten verwendet, da die Messung der Höhe des Rückpralls des Fahrrads von der Testoberfläche mit großen Fehlern verbunden und komplex ist.

Wie bereits erwähnt, gibt es eine ganze Reihe von Methoden zur Messung des betreffenden Indikators. Aufgrund der Komplexität der Tests und des großen Fehlers werden viele jedoch nicht mehr verwendet.

In einigen Fällen wird eine Mikrohärteprüfung durchgeführt. Um diesen Indikator zu messen, wird eine statische Belastung auf einen pyramidenförmigen Körper ausgeübt und dieser gelangt in die Prüfprobe. Die Belichtungszeit kann in einem weiten Bereich variieren. Die Berechnung des Indikators erfolgt in etwa auf die gleiche Weise wie bei der Vickers-Methode.

Härtewertverhältnis

Bei der Wahl einer Methode zur Messung der Oberflächenhärte ist zu berücksichtigen, dass kein Zusammenhang zwischen den gewonnenen Daten besteht. Mit anderen Worten: Es ist unmöglich, eine Maßeinheit genau in eine andere umzurechnen. Die verwendeten Abhängigkeitstabellen haben keine physikalische Bedeutung, da sie empirisch sind. Die fehlende Abhängigkeit lässt sich auch darauf zurückführen, dass bei der Prüfung unterschiedliche Belastungen auftreten, verschiedene Formen Tipps.

Die vorhandenen Tabellen sollten mit großer Vorsicht verwendet werden, da sie nur ungefähre Ergebnisse liefern. In einigen Fällen kann sich die betreffende Übersetzung als sehr genau erweisen, was auf ähnliche physikalische Gründe zurückzuführen ist mechanische Eigenschaften geprüfte Metalle.

Zusammenfassend stellen wir fest, dass der Wert der Härte mit vielen anderen mechanischen Eigenschaften zusammenhängt, beispielsweise Festigkeit, Elastizität und Duktilität. Um die grundlegenden Eigenschaften eines Metalls zu bestimmen, wird daher häufig die Härte gemessen. Es besteht jedoch kein direkter Zusammenhang zwischen allen mechanischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen, der bei Messungen berücksichtigt werden sollte.

Sie hängt eng mit Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Festigkeit usw. zusammen. Es gibt viele Möglichkeiten, die Härte von Metallen zu bestimmen. Eine davon ist die Brinell-Methode, bei der Stahl mit einer speziellen Presse (Brinell-Presse) in die Oberfläche (aus Stahl) gepresst wird. Nachdem der Ball ausgesetzt wurde Metalloberfläche Mit einer speziellen Lupe wird der Durchmesser des Lochs gemessen. Basierend auf den Daten in den der Presse beigefügten Tabellen wird dies ermittelt Härte Stahl NICHT.

Bei der nächsten Methode, der Rockwell-Methode, wird ein Diamant mit einem Winkel von 1200 an der Spitze in die Stahloberfläche gedrückt. Zuerst mit einer Vorlast von 10 kg drücken, dann voll – von 60 bis 150 kg. Hierfür wird auch ein spezieller verwendet.

Bei der Anwendung dieser Methode müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein. Daher sollte die zu untersuchende Oberfläche frei von Ablagerungen, Rissen und Schlaglöchern sein. Der Aufprall auf die Oberfläche erfolgt streng senkrecht. Zur Ermittlung des Festigkeitswertes werden auch spezielle Tabellen herangezogen. Es besteht ein klarer Zusammenhang: Je kleiner, desto geringer ist die Eindringtiefe beim Eindrücken und desto höher ist daher der Härtewert.

Die Vickers-Methode ähnelt der Rockwell-Methode, bei der eine Diamantpyramide mit einem Winkel an der Spitze von 1360 zum Eindrücken verwendet wird. Dabei wird am Ende der Belastung die Diagonale des Eindrucks gemessen. Bei Stählen beträgt die Einwirkzeit 10-15 Sekunden. In diesem Fall muss die Kraft streng senkrecht zur Oberfläche mit sanftem Anstieg aufgebracht werden. Die Oberfläche des Prüfmusters darf eine Rauheit von nicht mehr als 0,16 Mikrometern aufweisen und der Abstand zwischen der Mitte des Abdrucks und dem Rand des Musters oder eines angrenzenden Abdrucks darf nicht weniger als das 2,5-fache der Länge der Abdruckdiagonalen betragen.

Die Härte von Stahl wird auch durch das Schlagprägeverfahren mit einem konischen Hartmetall-Eindringkörper oder einer Stahlkugel bestimmt. Zu den indirekten Methoden gehört die Shore-Härte-Messtechnik. Dabei wird ein diamantbestückter Schlagkörper mit einer bestimmten Masse verwendet, der aus einer bestimmten Höhe senkrecht auf die Testoberfläche fällt. Die Höhe des Schlagbolzens ist ein Maß für die Härte, die in herkömmlichen Einheiten gemessen wird.

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Es ist kein Geheimnis, dass in der Industrie Produkte vor dem Verkauf geprüft werden. Dies ist notwendig, um die Lebensdauer des Produkts und seine Leistung festzustellen. Eines der Kriterien für die Leistungsfähigkeit von Teilen ist ihre Härte. Die Härte wird mit gemessen spezielle Geräte- Härteprüfer.

Die Messung der Härte erfolgt üblicherweise im Labor mit Härteprüfgeräten in Forschungsinstituten oder in der Produktion. Es gibt verschiedene Arten von Härteprüfgeräten verschiedene Methoden, aber ihr Wesen ist nah. Jeder Härteprüfer verfügt in der Regel über einen Tisch, auf den das Prüfmaterial gelegt wird, und einen Eindringkörper – eine Spitze, deren Körper in diese Probe gedrückt wird –, die härter sein muss als das zu prüfende Material (dies ist eine zwingende Bedingung). Für jede Messung können Sie unterschiedliche Werte festlegen – Eindringkörpergröße, Belastung, Belastungen. Abhängig davon kann das Gerät unterschiedliche Härten aufweisen.


Brinell-Methode


In den zu untersuchenden Körper wird ein Eindringkörper in Form einer Kugel (Stahl) gedrückt, der einen Abdruck in Form eines runden Lochs hinterlässt. Der Durchmesser (genauer gesagt die Fläche) des Aufdrucks bestimmt die Härte. Das heißt, je härter das Material, desto kleiner der Abdruck und umgekehrt.


Rockwell-Methode


Bei dieser Methode werden je nach Belastung mehrere Eindringkörper verwendet. Entweder ist es auch eine Kugel oder ein Kegel. Und es gibt 11 Skalen zur Messung der Härte. Jede Waage ist eine Kombination aus Eindringkörper und Last. Die Härte wird bei dieser Methode definiert als

Eines der häufigsten Merkmale, die die Qualität von Metallen und Legierungen bestimmen, ist die Möglichkeit ihrer Verwendung verschiedene Designs und bei unterschiedliche Bedingungen Arbeit ist Härte. Härte ist die Eigenschaft eines Materials, dem Eindringen eines anderen, härteren Körpers – eines Eindringkörpers – zu widerstehen. Typischerweise werden Härteprüfungen häufiger durchgeführt als die Bestimmung anderer mechanischer Eigenschaften von Metallen: Verformung, Festigkeit, Dehnung, Duktilität usw.

Die Härte eines Materials ist die Fähigkeit, dem mechanischen Eindringen eines anderen Feststoffs in seine Oberflächenschicht zu widerstehen. Zur Bestimmung der Härte wird ein Körper (Eindringkörper*) in Form einer Stahlkugel, eines Diamantkegels, einer Pyramide oder einer Nadel mit einer bestimmten Kraft in die Oberfläche des Materials gedrückt. Die Härte des Materials wird anhand der Größe des auf der Oberfläche erhaltenen Abdrucks beurteilt. Unter Härte versteht man also den Widerstand eines Materials gegen eine lokale plastische Verformung, die auftritt, wenn ein härterer Körper, ein Eindringkörper, in das Material eingebracht wird. Abhängig von der Methode zur Messung der Härte eines Materials wird diese quantitativ durch die Härtezahlen Brinell (HB), Rockwell (HRC) oder Vickers (HV) charakterisiert.


Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Härte zu messen, die sich in der Art des Aufpralls der Spitze unterscheiden. Die Härte kann durch den Eindruck eines Eindringkörpers (Pressmethode), durch Aufprall oder durch den Rückprall einer Kugelspitze gemessen werden. Die durch Kratzen bestimmte Härte charakterisiert die Bruchfestigkeit, durch Rückprall – elastische Eigenschaften, durch Eindruck – Widerstand gegen plastische Verformung. Eine vielversprechende und hochgenaue Methode ist die kontinuierliche Eindringmethode, bei der ein Diagramm der beim Eintauchen des Eindringkörpers auftretenden Verschiebungen aufgezeichnet und gleichzeitig die Kräfte aufgezeichnet werden. Abhängig von der Geschwindigkeit der Belastung des Eindringkörpers wird bei der Härte zwischen statisch (die Belastung wird sanft aufgebracht) und dynamisch (die Belastung wird stoßartig aufgebracht) unterschieden.


Tabelle 1 – Funktionen verschiedene Methoden Härtemessungen.


Brinellhärte(GOST 9012-59) wird gemessen, indem eine Stahlkugel eines bestimmten Durchmessers unter dem Einfluss einer bestimmten Last für eine bestimmte Zeit in eine Testprobe gedrückt wird. Durch das Drücken der Kugel auf die Oberfläche der Probe entsteht ein Abdruck (Loch). Die Brinell-Härtezahl, bezeichnet als HB (bei Verwendung einer Stahlkugel für Metalle mit einer Härte von nicht mehr als 450 Einheiten) oder HBW (bei Verwendung einer Hartmetallkugel für Metalle mit einer Härte von nicht mehr als 650 Einheiten).
Zur Messung der Härte nach der Brinell-Methode stellen wir Ihnen in unserem Katalog ein modernes und verbessertes Härteprüfgerät vor, mit dem sich die Härte von gehärteten und ungehärteten Stählen, Gusseisen, Nichteisenlegierungen, weiche Materialien für Lagerschalen. Alle Härteprüfer sind in der Russischen Föderation zertifiziert und können in der Produktion eingesetzt werden.


Rockwell-Härte- Härte, bestimmt durch den Unterschied zwischen den herkömmlichen maximale Tiefe Eindringtiefe des Eindringkörpers und die verbleibende Eindringtiefe unter dem Einfluss der Hauptlast, nach Wegnahme dieser Last, aber unter Beibehaltung der Vorspannung. Bei dieser Methode ist der Eindringkörper ein Diamantkegel oder eine gehärtete Stahlkugel. Anders als bei der Brinell-Methode wird die Härte anhand der Tiefe des Eindrucks und nicht anhand seiner Fläche bestimmt. Die Tiefe des Eindrucks wird während des Eindruckvorgangs selbst gemessen, was die Prüfung erheblich vereinfacht. Die Belastung wird nacheinander in zwei Stufen aufgebracht (GOST 9013-59): zuerst vorläufig, normalerweise gleich 10 kgf (um den Einfluss elastischer Verformung und unterschiedlicher Rauheitsgrade zu eliminieren) und dann hauptsächlich.

Misst den Unterschied zwischen der Eindringtiefe, die sich aus der Eindrückung der Spitze unter dem Einfluss der Haupt- und Vorspannung ergibt.


Bei der Messung der Härte mit der Rockwell-Methode ist es notwendig, dass sich auf der Oberfläche der Probe keine Ablagerungen, Risse, Rillen usw. befinden. Es ist notwendig, die Rechtwinkligkeit der Lastaufbringung und der Oberfläche der Probe zu kontrollieren die Stabilität seiner Position auf dem Instrumententisch. Der Eindruckabstand muss beim Andrücken des Kegels mindestens 1,5 mm und beim Andrücken der Kugel mindestens 4 mm betragen. Die Dicke der Probe muss mindestens das 10-fache der Eindringtiefe der Spitze nach Wegnahme der Hauptlast betragen. Die Härte sollte mindestens dreimal an einer Probe gemessen und die Ergebnisse gemittelt werden.


Vickers-Härte In die Materialoberfläche wird eine tetraedrische Diamantpyramide mit einem Spitzenwinkel von 136 Grad eingepresst. Nach Entfernen der Eindrucklast wird die Diagonale des Eindrucks gemessen. Die Vickers-Härtezahl HV errechnet sich aus dem Verhältnis der Belastung zum gemessenen Wert der Eindruckdiagonale:
Die Vickers-Härtezahl wird mit dem Symbol HV bezeichnet, das die Belastung und Haltezeit unter Last angibt, und die Dimension der Härtezahl (kgf/mm2) ist nicht angegeben. Die Einwirkungsdauer des Eindringkörpers unter Belastung wird bei Stählen mit 10 - 15 s und bei Nichteisenmetallen mit 30 s angenommen.


Bei der Messung der Vickers-Härte ist Folgendes zu beachten: folgenden Bedingungen:
. sanfter Lastanstieg bis zu erforderlicher Wert;
. Sicherstellen, dass die ausgeübte Kraft senkrecht zur zu prüfenden Oberfläche ist;
. die Oberfläche des Prüflings darf eine Rauheit von höchstens 0,16 µm aufweisen;
. Aufrechterhaltung einer konstanten angelegten Last für eine festgelegte Zeit;
. der Abstand zwischen der Mitte des Drucks und dem Rand des Musters oder angrenzenden Drucks muss mindestens das 2,5-fache der Länge der Diagonale des Drucks betragen;
. minimale Dicke die Probe sollte 1,2-mal größer sein als die Abdruckdiagonale für Stahlprodukte; für Produkte aus Nichteisenmetallen - 1,5-fach.
Der Vorteil der Vickers-Methode gegenüber der Brinell-Methode besteht darin, dass mit der Vickers-Methode Materialien besser getestet werden können hohe Härte aufgrund der Verwendung einer Diamantpyramide.


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*Indenter (englisch indenter von indent – ​​to press) ist die Spitze eines Geräts aus Diamant, Hartmetall oder gehärtetem Stahl, das zur Messung der Härte dient. Manchmal werden die Instrumente selbst zur Messung der Nanohärte auch als Eindringkörper (Nanoindenter) bezeichnet.