Пн–Пт 9:00–18:00 · info@spectrnk.ru

График работы:	Пн-Пт:	9:00 - 18:00
	Сб-Вс:	Выходной

Твёрдость металла: методы Бринелля, Роквелла и Виккерса и как читать HB, HRC, HV

Твёрдость металла при испытании вдавливанием оценивают по отпечатку, который оставляет в поверхности твёрдый наконечник под заданной нагрузкой. Три основных метода отличаются наконечником и тем, что измеряют: по Бринеллю — диаметр отпечатка шарика (ГОСТ 9012-59), по Виккерсу — диагонали отпечатка алмазной пирамиды (ГОСТ 2999-75), по Роквеллу — глубину внедрения конуса или шарика (ГОСТ 9013-59). Поэтому и числа твёрдости у них разные: HB или HBW, HV, HRC или другая шкала Роквелла.

Бринелль, Роквелл и Виккерс: сравнение методов

	Бринелль	Роквелл	Виккерс
Стандарт	ГОСТ 9012-59	ГОСТ 9013-59	ГОСТ 2999-75
Наконечник	шарик стальной или из твёрдого сплава диаметром 10; 5; 2,5; 2 или 1 мм (п. 3.2)	алмазный конус с углом 120° (шкалы A, C, D) или стальной шарик 1,588 или 3,175 мм (шкалы B, E, F, G, H, K) (вводная часть, пп. 3.2–3.3)	алмазная правильная четырёхгранная пирамида с углом между гранями 136° (вводная часть, п. 5.1)
Что измеряют	диаметр отпечатка после снятия усилия	глубину внедрения наконечника после снятия основного усилия	обе диагонали отпечатка после снятия нагрузки
Нагрузка	по отношению усилия к квадрату диаметра шарика — таблицы 2 и 3; например, 3000 кгс для шарика 10 мм	предварительное 10 кгс, общее 60, 100 или 150 кгс в зависимости от шкалы (таблица 1)	от 1 до 100 кгс (вводная часть, п. 3.5)
Диапазон	металлы твёрдостью не более 650 единиц (вводная часть)	HRC 20–70, HRB 20–100, HRA 20–88 (таблица 1)	чёрные и цветные металлы и сплавы (вводная часть)
Поверхность	плоская, гладкая, шероховатость не более 2,5 мкм (п. 1.2)	шероховатость не более 2,5 мкм (п. 1.2)	шероховатость не более 0,16 мкм, без окисной плёнки (п. 3.2)
Толщина образца	не менее 8 глубин отпечатка (п. 1.1)	не менее 10 глубин внедрения (п. 1.1)	больше диагонали отпечатка в 1,2 раза для стали, в 1,5 раза для цветных металлов (п. 1.2)

Твёрдость по Бринеллю: HB и HBW

Шарик вдавливают в образец усилием, перпендикулярным поверхности, и после снятия усилия измеряют диаметр отпечатка; твёрдость равна отношению усилия к площади сферического отпечатка (ГОСТ 9012-59, вводная часть, приложение 1). HB — твёрдость, измеренная стальным шариком, HBW — шариком из твёрдого сплава. Для металлов твёрдостью менее 450 единиц применяют стальной шарик или шарик из твёрдого сплава, свыше 450 — только из твёрдого сплава (п. 4.5).

Нагрузку подбирают по материалу: отношение усилия в килограмм-силах к квадрату диаметра шарика в миллиметрах для стали и чугуна твёрдостью 140 единиц и более — 30, до 140 — 10; для меди и её сплавов, лёгких металлов — 10 или 5; для свинца, олова и других мягких металлов — 1 (таблица 2). Диаметр шарика и усилие выбирают так, чтобы диаметр отпечатка был от 0,24 до 0,6 диаметра шарика (п. 4.7).

усилие нарастает до заданного за 2–8 с; выдержка под усилием для металлов твёрдостью более 100 единиц — 10–15 с, от 35 до 100 — 30 с, от 10 до 35 — 120 с, до 10 — 180 с (п. 4.8, таблица 4);
от центра отпечатка до края образца — не менее 2,5 диаметра отпечатка, между центрами соседних отпечатков — не менее 4 диаметров; для металлов до 35 единиц — 3 и 6 диаметров (п. 4.9);
диаметр отпечатка измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее; разность не должна превышать 2 % меньшего из них (п. 4.12).

Как читать обозначение (приложение 1). Число твёрдости ставят перед символом, после символа — диаметр шарика, усилие в кгс и выдержку, если она не 10–15 с:

250 HB 5/750 — твёрдость 250, стальной шарик 5 мм, усилие 750 кгс, выдержка 10–15 с;
575 HBW 2,5/187,5/30 — твёрдость 575, шарик из твёрдого сплава 2,5 мм, усилие 187,5 кгс, выдержка 30 с;
185 HB, 600 HBW — шарик 10 мм, усилие 3000 кгс, выдержка 10–15 с: при этих условиях пишут только число и символ.

Точного метода перевода твёрдости по Бринеллю в другие величины твёрдости или в прочность при растяжении нет — это оговорено в самом стандарте (примечание к приложению 3). Твердомеры Бринелля — в каталоге.

Твёрдость по Роквеллу: HRC, HRB, HRA

Наконечник вдавливают последовательно предварительным и основным усилием и определяют глубину его внедрения после снятия основного усилия (ГОСТ 9013-59, вводная часть). Шкал девять — A, B, C, D, E, F, G, H, K; три из них по таблице 1:

Шкала	Наконечник	Общее усилие	Диапазон
HRC	алмазный конус	150 кгс (1471 Н)	20–70
HRA	алмазный конус	60 кгс (588,4 Н)	20–88
HRB	стальной шарик 1,588 мм	100 кгс (980,7 Н)	20–100

Предварительное усилие у всех шкал — 10 кгс (98,07 Н). Основное усилие прикладывают плавно за 2–8 с и снимают через 1–3 с после остановки стрелки индикатора; если стрелка не останавливается, выдержка под общим усилием — 10–15 с (п. 4.5). Расстояние между центрами соседних отпечатков — не менее 4 диаметров отпечатка, но не менее 2 мм, от центра до края — не менее 2,5 диаметра, но не менее 1 мм (п. 4.6). Результат округляют до 0,5 единицы (п. 4.8), первые три измерения после смены наконечника или столика не учитывают (п. 4.10).

На выпуклых цилиндрических и сферических поверхностях к результату прибавляют поправку по приложению 3 (п. 4.9): например, при 40 HRC на цилиндре радиусом 5 мм — 2,5 единицы. Поправки больше 3 единиц по шкалам A, C, D не допускаются (приложение 3, таблица 3).

Обозначение: число из трёх значащих цифр и символ HR со шкалой — например, 61,5 HRC, твёрдость по Роквеллу 61,5 единицы по шкале C (приложение 1). Твердомеры Роквелла — в каталоге.

Твёрдость по Виккерсу: HV

В образец вдавливают алмазную четырёхгранную пирамиду и после снятия нагрузки измеряют обе диагонали отпечатка; твёрдость вычисляют по нагрузке и среднему арифметическому длин диагоналей (ГОСТ 2999-75, вводная часть, пп. 5.1–5.2). Разность диагоналей одного отпечатка не должна превышать 2 % меньшей (п. 5.2).

нагрузки — 1; 2; 2,5; 3; 5; 10; 20; 30; 50 и 100 кгс; для чёрных металлов — от 5 до 100 кгс, для меди и её сплавов — от 2,5 до 50 кгс, для алюминиевых сплавов — от 1 до 100 кгс (п. 3.5);
для более точного результата нагрузку берут возможно большей, но так, чтобы на обратной стороне образца не было следов деформации (п. 3.5);
выдержка под нагрузкой — 10–15 с (п. 4.2); от центра отпечатка до края образца или соседнего отпечатка — не менее 2,5 длины диагонали (п. 4.4);
если толщина испытуемого слоя неизвестна, измеряют при нескольких нагрузках и уменьшают нагрузку, пока при двух соседних значения не станут близкими (п. 4.5).

Обозначение (п. 5.4): 500 HV — твёрдость при нагрузке 30 кгс и выдержке 10–15 с; при других условиях после букв указывают нагрузку и выдержку: 220 HV 10/40 — нагрузка 10 кгс, выдержка 40 с. Твердомеры Виккерса — в каталоге.

Что должно быть в протоколе

По Бринеллю — марка металла, обозначение образца, диаметр шарика, усилие, выдержка, число твёрдости для каждого отпечатка и итоговое (ГОСТ 9012-59, раздел 5). По Роквеллу — значения и шкала твёрдости, выдержка под общей нагрузкой, если она отличалась от стандартной, обозначение образца (ГОСТ 9013-59, п. 5.1). По Виккерсу — нагрузка, значения твёрдости, выдержка, обозначение образца (ГОСТ 2999-75, раздел 6). Сколько отпечатков делать и как обрабатывать результаты, указывает документация на металлопродукцию (ГОСТ 9012-59, п. 4.13; ГОСТ 9013-59, п. 4.11; ГОСТ 2999-75, п. 4.7).

Где измерить твёрдость металла

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB выполняет измерение твёрдости: по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу, твёрдость металла, детали и сварного соединения. Стоимость — от 2 500 ₽, срок — 1–3 рабочих дня, результат — протокол испытаний с указанием метода, нагрузки и полученных значений. Приборы для собственной лаборатории — в разделе «Твердомеры».

Оставить заявку на испытание — оставьте телефон, а в комментарии опишите задачу: материал, число образцов, стандарт. Рассчитаем срок и стоимость.