Твёрдость по Роквеллу: HRA, HRB, HRC
Твёрдость по Роквеллу характеризует сопротивление материала вдавливанию при заданных инденторе и усилиях. Прибор измеряет остаточное приращение глубины после приложения и снятия дополнительной нагрузки, сохраняя предварительную нагрузку. Поэтому результат нельзя отождествлять с максимальной глубиной под полной нагрузкой или с глубиной от исходной свободной поверхности. Обозначение шкалы является частью результата: число 60 без HRA или HRC не определяет измеренную характеристику.
Шкалы и последовательность нагружения
Для обычных шкал A, B и C предварительная сила составляет 98,07 Н. Полная сила включает предварительную и дополнительную составляющие; это не величина, которую целиком добавляют к уже приложенной предварительной силе. Алмазный конус имеет угол 120°. В современной записи результата с твердосплавным шариком применяют обозначение HRBW; распространённое HRB требует уточнения материала индентора в протоколе.
| Шкала | Индентор | Полная сила, Н | Расчётная запись |
|---|---|---|---|
| HRA | Алмазный конус | 588,4 | 100 − h/0,002 |
| HRBW | Твердосплавный шарик 1,5875 мм | 980,7 | 130 − h/0,002 |
| HRC | Алмазный конус | 1471 | 100 − h/0,002 |
Таблицу можно прокручивать по горизонтали →
В формулах h выражено в миллиметрах. Один пункт этих шкал соответствует изменению остаточного приращения глубины на 0,002 мм. Формулы не означают взаимозаменяемости шкал: различаются силы и контактная геометрия. Для поверхностных шкал применяют другую последовательность сил и единицу глубины, поэтому подставлять их результаты в приведённую таблицу нельзя.
Условный пример и чувствительность
Пусть при испытании по шкале C измерено h = 0,080 мм. Тогда HRC = 100 − 0,080/0,002 = 60. Для независимого испытания по шкале B при h = 0,100 мм получается HRBW = 130 − 0,100/0,002 = 80. Это два условных измерения, а не конверсия 60 HRC в 80 HRBW. В третьем условном опыте h = 0,050 мм по шкале A даёт 75 HRA.
Если ошибка определения h составляет 0,001 мм, только её вклад соответствует 0,5 пункта. Это оценка чувствительности формулы, не полная неопределённость испытания. Износ индентора, податливость опоры, загрязнение поверхности и отклонения приложения силы требуют отдельного учёта. Среднее значение нескольких отпечатков не устраняет систематический сдвиг глубиномера.
Выбор места и оформление результата
Перед измерением проверяют устойчивость детали, качество контакта с опорой, отсутствие окалины и повреждений в зоне испытания. Тонкий слой над мягкой основой может давать совмещённый отклик слоя и подложки. Толщину образца, расстояния между отпечатками и до края выбирают по применяемой процедуре ISO 6508 или ASTM E18; универсальное расстояние для любой шкалы здесь не задаётся. На цилиндрической поверхности дополнительно проверяют необходимость нормативной поправки.
В протоколе фиксируют шкалу, материал индентора, идентификацию образца, подготовку поверхности, число и расположение отпечатков, отдельные значения и сведения о проверке прибора по мерам твёрдости. Для приёмки партии сравнивают результаты одной согласованной процедуры. Перевод в HBW, HV или предел прочности допускается лишь по применимой таблице для конкретного класса материала и диапазона; общего точного преобразования для всех сплавов нет.
При повторных измерениях задают одинаковые условия выдержки и расположения детали. Если показания расходятся, сначала проверяют измерительную цепь и закрепление, затем рассматривают неоднородность материала; выбор только удобных результатов искажает оценку партии.