Сравнение твердости и соотношение с прочностью на растяжение

Твердость - это мера сопротивления материала локальной деформации, в частности пластической деформации, вдавливанию или царапанию, и является показателем мягкости или твердости материала. Методы измерения твердости в основном включают методы вдавливания, отскока и царапания. Среди них HRC, HV и HB являются тремя наиболее часто используемыми показателями твердости, представляющими твердость по Роквеллу по шкале C, твердость по Виккерсу и твердость по Бринеллю соответственно. Ниже приводится введение в эти три типа твердости, области их применения и их взаимосвязь с пределом прочности при растяжении:

• Определение: При испытании твердости по Роквеллу для измерения глубины пластической деформации отпечатка используется алмазный конусный индентор для определения значения твердости.
• Область применения: В основном используется для измерения более твердых материалов, таких как термообработанная сталь, подшипниковая сталь, инструментальная сталь и т. д.
• Взаимосвязь с пределом прочности при растяжении: Когда твердость стали ниже 500HB, предел прочности при растяжении прямо пропорционален твердости, то есть [text{Предел прочности при растяжении(кг/мм²)}=3.2timestext{HRC}].

• Определение: Твердость по Виккерсу использует алмазный пирамидальный индентор с относительным углом грани 136°, вдавливая его в поверхность материала с заданной испытательной силой, а значение твердости представляется средним давлением на единицу площади поверхности пирамидального отпечатка.
• Область применения: Подходит для измерения различных материалов, особенно более тонких материалов и слоев поверхностного упрочнения, таких как науглероженные и азотированные слои.
• Взаимосвязь с пределом прочности при растяжении: Существует определенная взаимосвязь между значением твердости и пределом прочности при растяжении, но эта взаимосвязь недействительна во всех сценариях, особенно при различных условиях термообработки.

• Определение: Твердость по Бринеллю использует закаленный стальной шарик или шарик из карбида вольфрама определенного диаметра, который вдавливается в поверхность испытываемого металла с определенной испытательной нагрузкой, измеряя диаметр отпечатка на поверхности и вычисляя отношение площади сферической поверхности отпечатка к нагрузке.
• Область применения: Обычно используется, когда материал более мягкий, например, цветные металлы, сталь до термообработки или сталь после отжига.
• Взаимосвязь с пределом прочности при растяжении: Когда твердость стали ниже 500HB, предел прочности при растяжении прямо пропорционален твердости, то есть [text{Предел прочности при растяжении(кг/мм²)}=frac{1}{3}timestext{HB}].

Существует приблизительная взаимосвязь между значениями твердости и значениями предела прочности при растяжении. Это связано с тем, что значение твердости определяется сопротивлением первоначальной пластической деформации и сопротивлением последующей пластической деформации. Чем выше прочность материала, тем выше сопротивление пластической деформации и тем выше значение твердости. Однако эта взаимосвязь может варьироваться в зависимости от условий термообработки, особенно в состоянии низкотемпературного отпуска, где распределение значений предела прочности при растяжении очень рассеяно, что затрудняет точное определение.

В заключение, HRC, HV и HB - это три наиболее часто используемых метода измерения твердости материала, каждый из которых применим к различным материалам и сценариям, и они имеют определенную взаимосвязь с пределом прочности материала при растяжении. На практике следует выбирать подходящий метод испытания твердости в зависимости от характеристик материала и требований к испытаниям.