2. Визначення твердості за Роквеллом

Принципова відмінність методу вимірювання твердості за Роквеллом (S.P. Rockwell (18611918) – американський металург) від ме­тоду Бринелля полягає в тому, що твердість визначають за глибиною відбитка, який отримують завдяки вдовбуванню алмазного конуса або стальної кульки, а не за площею відбитка (лунки).

Визначення твердості проводять на приладі Роквелла (рис. 3). Встановлений на столику 2 зразок обертанням маховика 1 дово­дять до стискання його зі стальною кулькою чи алмазним конусом 3. Потім продовжують обертання маховика до тих пір, поки мала стрілка на циферблаті 4 дійде до червоної точки, а велика стрілка зупиниться у верти­кальному положенні. Цим створюється попереднє навантаження 100Н. Далі за допомогою рукоятки 5 на зразок застосовується основне навантаження. Потім (вдовбування триває 56 с) знімається основне навантаження зворотним обертанням рукоятки 5 і за показа­ми великої стрілки циферблата визначають твердість, яка є умовною величиною, що характеризує різницю глибин відбитків.

Рис. 3. Прес Роквелла

Індентором слугує алмазний конус з кутом при вершині 120° і радіу­сом закруглення 0,2 мм або кулька із загартованої сталі діаметром 1/16 дюйма (1,5875 мм). Величину твердості оцінюють за глибиною вдовбування індентора (рис. 4). Щоб зафіксувати первинне положення індентора, його підтискують до досліджуваної поверхні під попереднім навантаженням Р₀ = 10 кгс, після чого стрілку індикатора глибини вдовбування виводять на нуль. Потім прикладають основне навантаження P₁ = 140 кгс при використанні алмазного конуса і P₁ = 90 кгс при використанні кулькового ін­дентора. Таким чином, загальне навантаження Р = P₀ = P₁ у першому випадку дорівнює 150 кгс, а у другому  100 кгс. Після зняття основного навантаження P₁ (навантаження Р₀ залишається) індикатор глибини вдовбування прямо показує число твердості за Роквеллом. Число твердості за Роквеллом при використанні алмазного конуса позначають символом HRC (С от англ. Cone  конус), а при використанні кулькового індентора  символом HRB (В від англ. Ball  куля).

Чим менша твердість, тим більша глибина вдовбування індентора е, а різниця між умовно вибраним числом і глибиною вдовбування:

HRC = 100  е

і

HRB = 130  е,

де е вимірюється в одиницях, що дорівнюють ціні однієї поділки індикатора (0,002 мм). Таким чином, числа твердості за Роквеллом є безрозмірними величинами.

За шкалою В вимірюють твердість порівняно м’яких об’єктів, а за шкалою С  більш твердих. Для вимірювання тонкості твердих шарів чи виробів використовують алмазний конус, Р₀ = 10 кгс і P₁ = 50 кгс, тобто зменшене загальне навантаження на конус: 60 кгс замість 150 кгс. У цьому випадку число твердості позначають символом HRA (HRA = 100  е).

Важливою перевагою методу Роквелла є те, що не треба виміряти відбиток і знаходити за таблицями число твердості. Це число зчитується одразу після зняття основного навантаження зі шкали індикатора приладу. Простота, висока продуктивність, можливість автомати­зації вимірювань, пристосованість до м’яких і твердих об’єктів зробили метод Роквелла найбільш поширеним засобом контролю твердості у виробничих умовах.

а

б

Рис. 4. Вимірювання твердості за Роквеллом:

а  схема випробування; б  індикатор.