Метод измерения твердости по Роквеллу (HR) основан на определении глубины проникновения индентора под последовательным действием предварительной и основной нагрузок. В производственных и лабораторных условиях для такой оценки повсеместно применяют надежные твердомеры Роквелла https://its-tm.com/oborudovanie/tverdomery, позволяющие получать результат напрямую без оптических измерений отпечатка. Это существенно ускоряет контроль и делает метод незаменимым в серийном производстве, при приемке металлопроката и термообработанных деталей.
Шкалы твердости и типы инденторов
Главное преимущество приборов — возможность вести измерения по стандартизированным шкалам, каждая из которых адаптирована под определённые группы материалов. Чаще всего применяют три из них:
- HRC (индентор — алмазный конус, нагрузка 150 кгс) — для закалённых и отпущенных сталей, диапазон примерно 20–70 HRC.
- HRB (индентор — шарик из закалённой стали диаметром 1/16 дюйма, нагрузка 100 кгс) — для мягких низкоуглеродистых сталей, латуней, бронз и алюминиевых сплавов, обычно в пределах 25–100 HRB.
- HRA (алмазный конус, нагрузка 60 кгс) — ориентирована на твёрдые тонкие слои, твердосплавные пластины, цементованные и азотированные покрытия; используется в случаях, когда стандартное усилие шкалы C грозит продавливанием покрытия или поломкой индентора.
Для тонких листов, фольги и гальванических покрытий используют поверхностные шкалы HRN и HRT с уменьшенными нагрузками (15, 30 или 45 кгс), чтобы не создавать сквозной отпечаток. Шкала указывается в результате измерения (например, 58 HRC или 80 HRB).
Как выбрать метод под конкретную задачу
Выбор определяют материал, ожидаемая твёрдость и толщина контролируемого слоя:
- Объёмная закалка и отпуск стальных валов, шестерён, пружин — HRC.
- Листовой прокат, трубы из низкоуглеродистых сталей, медные и алюминиевые сплавы — HRB.
- Поверхностно-упрочнённые слои малой глубины (цементация, азотирование, закалка ТВЧ) и твердосплавный инструмент — HRA либо поверхностные шкалы, чтобы исключить влияние мягкой сердцевины.
- Для крупногабаритных деталей, которые невозможно разместить в стационарном приборе, используют портативные динамические твердомеры с пересчётом в HR. Пересчёт даёт дополнительную погрешность, поэтому для арбитражных замеров обязателен стационарный твердомер Роквелла.
Правильный подбор индентора и нагрузки, соблюдение минимально допустимой толщины образца и качественная подготовка поверхности — основные условия получения достоверных результатов. Игнорирование этих факторов приводит к заниженным или завышенным показаниям и, как следствие, к ошибочной оценке годности изделия.