Die Härte von Metallen. Tabelle der Metallhärte

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-18 04:03

Damit Teile und Mechanismen lange und zuverlässig funktionieren, müssen die Materialien, aus denen sie hergestellt werden, die erforderlichen Arbeitsbedingungen erfüllen. Deshalb ist es wichtig, die zulässigen Werte ihrer wichtigsten mechanischen Parameter zu kontrollieren. Zu den mechanischen Eigenschaften gehören Härte, Festigkeit, Schlagzähigkeit, Duktilität. Die Härte von Metallen ist eine primäre Struktureigenschaft.

Konzept

Die Härte von Metallen und Legierungen ist die Eigenschaft eines Werkstoffs, beim Eindringen eines anderen Körpers in seine Oberflächenschichten einen Widerstand zu erzeugen, der sich nicht verformt und unter begleitenden Belastungen nicht zusammenbricht (Eindringkörper). Definiert mit dem Zweck:

• Informationen über akzeptable Konstruktionsmerkmale und Betriebsmöglichkeiten einholen;
• Analyse des Zustands unter dem Einfluss der Zeit;
• Überwachung der Ergebnisse der Wärmebehandlung.

Die Festigkeit und Alterungsbeständigkeit der Oberfläche hängt teilweise von diesem Indikator ab. Entdecken Sie als OriginalMaterial und Fertigteile.

Rechercheoptionen

Der Indikator ist ein Wert, der Härtezahl genannt wird. Es gibt verschiedene Methoden, um die Härte von Metallen zu messen. Die genaueste Untersuchung ist die Verwendung verschiedener Berechnungsarten, Eindringkörper und geeigneter Härteprüfer:

1. Brinell: Die Essenz des Geräts besteht darin, eine Kugel in das zu untersuchende Metall oder die zu untersuchende Legierung zu drücken, den Durchmesser des Abdrucks zu berechnen und dann mathematisch die mechanischen Parameter zu berechnen.
2. Rockwell: Es wird ein Kugel- oder Diamantkegel verwendet. Der Wert wird auf einer Skala angezeigt oder errechnet.
3. Vickers: Die genaueste Messung der Metallhärte mit einer Diamant-Pyramidenspitze.

Es gibt spezielle Formeln und Tabellen, um parametrische Übereinstimmungen zwischen Indikatoren verschiedener Messmethoden für dasselbe Material zu bestimmen.

Faktoren, die die Messmöglichkeit bestimmen

Unter Laborbedingungen, mit der notwendigen Ausstattung, wird die Wahl der Untersuchungsmethode in Abhängigkeit von bestimmten Eigenschaften des Werkstücks durchgeführt.

1. Richtwert des mechanischen Parameters. Für Baustähle und Materialien mit geringer Härte bis 450-650 HB wird das Brinell-Verfahren verwendet; für Werkzeug, legierte Stähle und andere Legierungen - Rockwell; für harte Legierungen - Vickers.
2. Abmessungen des Prüfmusters. Besonders kleine und filigrane Teile werden mit untersuchtmit einem Vickers-Härteprüfgerät.
3. Die Dicke des Metalls an der Messstelle, insbesondere der aufgekohlten oder nitrierten Schicht.

Alle Anforderungen und Konformitäten werden von GOST dokumentiert.

Merkmale der Brinell-Technik

Die Härteprüfung von Metallen und Legierungen mit einem Brinell-Härteprüfgerät wird mit folgenden Merkmalen durchgeführt:

1. Eindringkörper - eine Kugel aus legiertem Stahl oder einer Wolframkarbidlegierung mit einem Durchmesser von 1, 2, 2, 5, 5 oder 10 mm (GOST 3722-81).
2. Dauer des statischen Eindrucks: für Gusseisen und Stahl - 10-15 s, für Nichteisenlegierungen - 30, eine Dauer von 60 s ist auch möglich, und in einigen Fällen - 120 und 180 s.
3. Grenzwert des mechanischen Parameters: 450 HB bei Messung mit einer Stahlkugel; 650 HB bei Verwendung von Hartmetall.
4. Mögliche Belastungen. Mit den im Bausatz enth altenen Gewichten wird die tatsächliche Verformungskraft am Prüfling korrigiert. Ihre minimal zulässigen Werte: 153, 2, 187, 5, 250 N; Maximum - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).

Anhand von Formeln kann je nach Durchmesser der ausgewählten Kugel und dem zu prüfenden Material die entsprechende zulässige Eindringkraft berechnet werden.

Legierungstyp	Mathematische Belastungsberechnung
Stahl-, Nickel- und Titanlegierungen	30D2
Gusseisen	10D2, 30D2
Kupfer und Kupferlegierungen	5D2, 10D2, 30D2
Leichtmetalle und Legierungen	2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2
Blei, Zinn	1D2

Notationsbeispiel:

400HB10/1500/20, wobei 400HB die Brinell-Härte des Metalls ist; 10 – Kugeldurchmesser, 10 mm; 1500 - statische Belastung, 1500 kgf; 20 - Eindringzeit, 20 s.

Um genaue Zahlen zu ermitteln, ist es vernünftig, dieselbe Stichprobe an mehreren Stellen zu untersuchen und das Gesamtergebnis durch Ermitteln des Durchschnitts der erh altenen zu bestimmen.

Brinell-Härtetest

Der Forschungsprozess läuft in folgender Reihenfolge ab:

1. Überprüfung des Teils auf Einh altung der Anforderungen (GOST 9012-59, GOST 2789).
2. Überprüfen des Zustands des Geräts.
3. Auswahl der gewünschten Kugel, Bestimmung der möglichen Kraft, Einstellung der Gewichte für ihre Formation, Eindrückdauer.
4. Starten des Härteprüfers und Verformung der Probe.
5. Messen des Durchmessers einer Vertiefung.
6. Erfahrungsrechnung.

НВ=F/A, wobei F die Last ist, kgf oder N; A – Aufdruckbereich, mm².

НВ=(0, 102F)/(πDh), wobei D – Kugeldurchmesser, mm; h – Prägetiefe, mm.

Die mit dieser Methode gemessene Härte von Metallen steht in einem empirischen Zusammenhang mitBerechnung von Festigkeitsparametern. Das Verfahren ist genau, insbesondere für weiche Legierungen. Es ist grundlegend in Systemen zur Bestimmung der Werte dieser mechanischen Eigenschaft.

Merkmale der Rockwell-Technik

Diese Messmethode wurde in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts erfunden und war automatisierter als die vorherige. Wird für härtere Materialien verwendet. Seine Hauptmerkmale (GOST 9013-59; GOST 23677-79):

1. Vorhandensein einer Primärlast von 10 kgf.
2. H altedauer: 10-60 s.
3. Grenzwerte möglicher Indikatoren: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
4. Die Zahl wird auf dem Ziffernblatt des Härteprüfers visualisiert, sie kann auch rechnerisch errechnet werden.
5. Schuppen und Eindringlinge. Je nach Art des Eindringkörpers und der maximal zulässigen statischen Belastung gibt es 11 verschiedene Skalen. Am häufigsten verwendet: A, B und C.

A: Diamantkegelspitze, 120˚ Spitzenwinkel, 60kgf statische Gesamtkraft, HRA; Untersucht werden dünne Produkte, hauptsächlich Rollenprodukte.

C: ebenfalls 150kgf HRC Diamantkegel, geeignet für harte und gehärtete Materialien.

B: 1,588-mm-Kugel aus gehärtetem Stahl oder hartem Wolframcarbid, Belastung 100 kgf, HRB, zur Bewertung der Härte geglühter Produkte.

Kugelförmige Spitze (1,588 mm) gilt für Rockwell-Skalen B, F, G. Es gibt auch E-, H-, K-Skalen, für die eine Kugel mit einem Durchmesser von 3,175 mm (GOST 9013-59) wird verwendet.

Anzahl Proben,mit einem Rockwell-Härteprüfgerät in einem Bereich hergestellt wird, ist durch die Größe des Teils begrenzt. Eine zweite Prüfung ist in einem Abstand von 3-4 Durchmessern von der vorherigen Verformungsstelle zulässig. Auch die Dicke des Prüflings wird reguliert. Sie sollte mindestens das 10-fache der Eindringtiefe der Spitze betragen.

Notationsbeispiel:

50HRC - Rockwell-Härte von Metall, gemessen mit einer Diamantspitze, ihre Zahl ist 50.

Rockwell Studienplan

Die Messung der Metallhärte ist einfacher als bei der Brinell-Methode.

1. Abschätzung der Abmessungen und Oberflächeneigenschaften eines Teils.
2. Überprüfen des Zustands des Geräts.
3. Spitzentyp und Belastbarkeit bestimmen.
4. Muster einstellen.
5. Die Umsetzung der Primärkraft auf das Material, der Wert von 10 kgf.
6. Sich voll und angemessen anstrengen.
7. Lesen der empfangenen Nummer auf der Skala des Zifferblatts.

Auch eine mathematische Berechnung ist möglich, um die mechanischen Parameter genau zu bestimmen.

Bei Verwendung eines Diamantkegels mit einer Belastung von 60 oder 150 kgf:

HR=100-((H-h)/0, 002;

beim Testen mit einem Ball unter einer Kraft von 100 kgf:

HR=130-((H-h)/0, 002, wobei h die Eindringtiefe des Eindringkörpers bei einer Primärkraft von 10 kgf ist; H ist die Eindringtiefe des Eindringkörpers bei Volllast; 0, 002 ist ein Koeffizient, der den Bewegungsbetrag der Spitze reguliert, wenn sich die Härtezahl um 1 Einheit ändert.

Rockwells Methode ist einfach, aber nicht genau genug. Gleichzeitig kann es die mechanischen Eigenschaften von Hartmetallen und Legierungen messen.

Merkmale der Vickers-Technik

Die Bestimmung der Härte von Metallen mit dieser Methode ist am einfachsten und genauesten. Die Arbeit des Härteprüfers basiert auf dem Eindrücken einer Diamant-Pyramidenspitze in die Probe.

Hauptmerkmale:

1. Eindringkörper: Diamantpyramide mit 136° Spitze.
2. Maximal zulässige Belastung: für legiertes Gusseisen und Stahl - 5-100 kgf; für Kupferlegierungen - 2,5-50 kgf; für Aluminium und darauf basierende Legierungen - 1-100 kgf.
3. Statische Lasth altedauer: 10 bis 15 s.
4. Geprüfte Materialien: Stahl und Buntmetalle mit einer Härte von mehr als 450-500 HB, einschließlich Produkte nach chemischer Wärmebehandlung.

Notationsbeispiel:

700HV20/15, wobei 700HV die Vickers-Härtezahl ist; 20 - Last, 20 kgf; 15 - Zeitraum statischer Anstrengung, 15 s.

Vickers-Studiensequenz

Das Verfahren ist extrem vereinfacht.

1. Probe und Instrumentierung prüfen. Besonderes Augenmerk wird auf die Oberfläche des Teils gelegt.
2. Auswahl des zulässigen Aufwands.
3. Testmaterial installieren.
4. Härteprüfgerät in Betrieb nehmen.
5. Lesen Sie das Ergebnis auf der Skala ab.

Mathematische Berechnung mit dieser Methode ist wie folgt:

HV=1, 8544(F/d²), wobei F die Last ist,kgf; d ist der Mittelwert der Längen der Prägediagonalen, mm.

Sie können damit die Härte von Metallen, dünnen und kleinen Teilen messen und gleichzeitig eine hohe Genauigkeit des Ergebnisses erzielen.

Übergänge zwischen Tonleitern

Nachdem Sie den Durchmesser des Drucks mit speziellen Geräten bestimmt haben, können Sie die Härte anhand der Tabellen bestimmen. Die Härtetabelle von Metallen ist ein bewährter Helfer bei der Berechnung dieser mechanischen Kenngröße. Ist also der Brinell-Wert bekannt, kann die entsprechende Vickers- oder Rockwell-Zahl leicht ermittelt werden.

Beispiel einiger übereinstimmender Werte:

Druckdurchmesser, mm	Forschungsmethode
	Brinell	Rockwell			Vickers
		A	C	B
3, 90	241	62, 8	24, 0	99, 8	242
4, 09	218	60, 8	20, 3	96, 7	218
4, 20	206	59, 6	17, 9	94, 6	206
4, 99	143	49, 8	-	77, 6	143

Die Tabelle der Härte von Metallen wird auf der Grundlage experimenteller Daten erstellt und hat eine hohe Genauigkeit. Es gibt auch grafische Abhängigkeiten der Brinell-Härte vom Kohlenstoffgeh alt in der Eisen-Kohlenstoff-Legierung. In Übereinstimmung mit diesen Abhängigkeiten beträgt er für Stahl mit einem Kohlenstoffgeh alt von 0,2 % in der Zusammensetzung 130 HB.

Musteranforderungen

In Übereinstimmung mit den Anforderungen von GOST müssen die geprüften Teile die folgenden Eigenschaften erfüllen:

1. Das Werkstück muss eben sein, fest auf dem Tisch des Härteprüfers aufliegen, seine Kanten müssen glatt oder sorgfältig bearbeitet sein.
2. Die Oberfläche sollte eine minimale Rauheit aufweisen. Muss geschliffen und gereinigt werden, auch mit Hilfe von chemischen Verbindungen. Gleichzeitig ist es bei spanabhebenden Bearbeitungsprozessen wichtig, die Bildung von K altverfestigungen und eine Erhöhung der Temperatur der behandelten Schicht zu verhindern.
3. Das Teil muss der gewählten Methode zur Bestimmung der Härte durch parametrische Eigenschaften entsprechen.

Die Erfüllung der Primäranforderungen ist eine Voraussetzung für genaue Messungen.

Die Härte von Metallen ist eine wichtige grundlegende mechanische Eigenschaft, die einige ihrer anderen mechanischen und technologischen Eigenschaften, die Ergebnisse früherer Verarbeitungsprozesse, den Einfluss von Zeitfaktoren und mögliche Betriebsbedingungen bestimmt. Die Wahl der Forschungsmethode hängt von den ungefähren Eigenschaften der Stichprobe abParameter und chemische Zusammensetzung.