Определение твердости

В Германии твердость  по Бриннелю обычно измеряется способом, описанным ниже. Фасонные части испытываются при помощи специального крепежного устройства в соответствии со стандартом DIN 51 200  оборудование для определения твердости материалов, конструкция и применение крепежных устройств испытуемого образца на оборудовании для определения твердости). Полученные значения фиксируются без ссылок на размеры.

Твердость по Бриннелю (EN 10003)

Твердость по Бриннелю HB определяется прессованием стального или карбидного шарика в металлическую поверхность в течение определенного времени, затем диаметр полученной впадины измеряется под микроскопом низкой мощности. Если нагрузка P измеряется в ньютонах, диаметр шарика D и впадины d измеряются в миллиметрах, тогда HB измеряется в MPa (1 MPa = 1 N/мм²). Практически твердость можно определить, сопоставив диаметр впадины со значением в таблицах для данных значений P и D, или данное значение отображается на оборудовании для определения твердости. При испытаниях алюминия обычно используется шарик диаметром 2.5 мм, применяется нагрузка 613 N и время выдержки 10-15 секунд. Если, например, твердость составляет 100, данное значение выражено в 100 HBS 2 5/62 5 для стального шарика и в 100 HBW 2 5/62 5 для карбидного шарика.

Технические условия алюминия и алюминиевых сплавов приводятся в таблице 10.5.. Соотношение A P/D² 10 допустимых уровней твердости измеряется в диапазоне 22 – 315 HB, соответствующий диапазон для соотношения 5 составляет 11 – 158. Стандарт ISO 6506 (Металлические материалы 0- Определение твердости – определение твердости по Бринеллю) определяет метод испытаний, подтверждение и поверку оборудования для испытаний и поверки контрольных блоков.

Определение твердости по Роквеллу (EN 10 004)

Определение твердости по Роквеллу осуществляется путем вдавливания шарика в металлическую поверхность поэтапно, сначала с малой нагрузкой, затем с большей нагрузкой. Глубина впадины измеряется и используется для определения твердости по Роквеллу. В США твердость по Роквеллу регулируется стандартом ASTME18 (Стандартные испытания для определения твердости по Роквеллу и поверхностная твердость по Роквеллу металлических материалов). Испытания на алюминии и алюминиевых сплавах проводятся при помощи шкалы Роквелла ВЕ и Н и шарообразного индентора (буквы указывают на комбинацию нагрузки и индентора). В Германии стандартной является только шкала В (DIN EN 10 109-1). Твердость по Бринеллю все более широко применяется в США и регулируется стандартом ASTM E10 (Стандартный метод испытаний твердости металлических материалов).

Твердость по Викерсу (DIN 50 133 Часть 1 и 2)

Твердость по Викерсу определяется при помощи алмазной пирамиды с квадратным основанием в качестве индентора, с прилежащим углом между противоположными сторонами пирамиды 136°. Индентор вдавливается в испытываемый материал с постоянной нагрузкой P в диапазоне  49 – 980 N (изначально 5-100 kgf) или при небольшой нагрузке в диапазоне 1,96-49 N (изначально 0.2-5 kgf). Твердость по Викерсу VHN определяется делением применимой нагрузки P на площадь индентора при помощи средней длины диагонали индентора   L.

Конверсия различных значений твердости (по Бринеллю – Роквеллу - Викерсу)

Для алюминия и алюминиевых сплавов не существует универсального метода сопоставления значения твердости, полученного различными методами или определения соответствующего значения твердости по пределу прочности на разрыв. Конверсионные таблицы, которые приводятся в стандарте DIN 50 150 не применимы для алюминиевых материалов. Значения твердости по Викерсу обычно на 15 % выше соответствующих значений по Роквеллу.

Прочие методы испытаний.

В США помимо метода определения твердости по Викерсу при помощи алмазной пирамиды с квадратным основанием применяются также инденторы в виде алмазной пирамидой с основанием в форме ромба (твердость по Кнупу). Порядок проведения испытаний регулируется стандартом ASTM E384 (Стандартные испытания для определения микротвердости).