Испытание на твердость по Роквеллу — ISO 6508 / ASTM E18

Что такое Rockwell?

Испытание на твердость по Роквеллу — это метод, при котором твердость считывается непосредственно со шкалы путем измерения постоянной глубины вмятины, остающейся после приложения предварительной нагрузки и основной нагрузки. Используется алмазный конус или шариковый индентор из твердого металла.

Rockwell: цель

Целью является проверка термообработки и контроль качества серийного производства с быстрым и воспроизводимым измерением твердости.

К каким изделиям применяется Rockwell?

Детали из термообработанной стали
Крепежи
Цветные металлы
Твердые пластмассы (шкалы M и R)

В каких отраслях применяется Rockwell?

МеталлСтальМашиныПромышленное оборудованиеПластмассы

Стандарты, связанные с Rockwell

ISO 6508-1
АСТМ Е18

Rockwell: условия

Шкала: Выбирается по материалу; Распространены HRC (алмазный конус, 150 кгс) и HRB (шар 1,5875 мм, 100 кгс).
Предварительная загрузка: 10 кгс (98 Н) по стандарту Роквелла
Время задержки: Определяется стандартом, обычно 1–5 с.
Поверхность: Гладкая, без заусенцев, перпендикулярная индентору.

Оборудование для Rockwell

Машина для определения твердости по Роквеллу
Алмазные конусы и шариковые инденторы
Эталонные блоки твердости
Наковальни для поддержки образцов

Требования к образцам для Rockwell

Толщина должна быть как минимум в десять раз больше глубины вмятины.
Поверхность должна быть очищена от оксидов и жиров.
Отступы должны находиться на расстоянии от края и друг от друга, указанном в стандарте.
Обычно проводится не менее трех измерений.

Rockwell: продолжительность

Несколько секунд на одно измерение; продолжительность увеличивается, если требуется подготовка поверхности.

Rockwell: порядок проведения

1Машина проверяется с помощью эталонных образцов.
2Масштаб и индентор выбираются соответствующие материалу.
3Образец прочно сидит на наковальне.
4Прикладывается предварительная нагрузка, за которой следует основная нагрузка, удерживаемая в течение определенного времени.
5Основная нагрузка снимается, и значение твердости считывается напрямую.
6Измерение повторяется и усредняется.

Rockwell: критерии приёмки

Диапазон приемки указан в стандарте на изделие или материал. Результат всегда указывается вместе со шкалой (например, 45 HRC).

Оценка результатов

Оцениваются среднее значение и разброс измерений. Результат недействителен, если образец сдвинулся или поддержка была недостаточной.

Rockwell: протокол

Стандарт применяется
Используемый масштаб и индентор
Индивидуальные измерения и среднее значение
Идентификация образцов

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Стандарты материалов
Характеристики термообработки

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Rockwell; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Rockwell: частые вопросы

Почему результат Роквелла записан в масштабе?

В разных весах используются разные инденторы и нагрузки; один и тот же материал дает разное число в разных масштабах. Поэтому значение имеет смысл только вместе с буквой шкалы.

Можно ли наносить Rockwell на тонкий лист?

Для стандартного Rockwell существует ограничение по толщине. Поверхностный метод Роквелла (например, HR15N) или метод Виккерса предпочтителен для тонких срезов.