Twardość jest miarą oporu, jaki wykazuje ciało przeciw lokalnym odkształceniom trwałym, powstałym na powierzchni badanego materiału wskutek wciskania w niego drugiego twardszego ciała, nazywanego wgłębnikiem lub penetratorem. Próba twardości jest jedną z bardziej rozpowszechnionych prób wytrzymałościowych, określających własności mechaniczne materiałów.
Wyróżniamy skale twardości.
1. Twardość w skali Brinella określa się w jednostkach HB w skali zawierającej się od 3 do 600 HB. Próba twardości polega na wciśnięciu w materiał kulki wykonanej ze stali lub węglików spiekanych i zbadaniu średnicy odcisku. Dla materiałów o twardości do 450HB stosuje się kulki zrobione ze stali (oznaczenie HBS). Przy określaniu twardości materiałów powyżej 350 HB stosuje się kulki z węglików spiekanych (oznaczenie HBW).
2. Skala twardości Rockwella – zespół skal dla oznaczania twardości metali, tworzyw sztucznych, ceramiki i węglików spiekanych na podstawie testu dokonanego metodą opartą na pomiarze różnicy zagłębienia wgłębnika przy dwu obciążeniach testowych.
Twardość w skali Rockwella oznacza się HR. Stosowanych jest kilka różnych skal, z których każda przeznaczona jest dla odmiennych stopów metali:
– Skale C i A stosuje się dla stali hartowanych.
3. Metoda Vickersa HV łączy w sobie cechy metody Brinella i Rockwella. Używana jest jedna skala, uniwersalna dla wszystkich klas materiałów, tak jak w metodzie Brinella, lecz możliwe jest badanie próbek bardzo cienkich podobnie jak w metodzie Rockwella. W stosunku do metody Rockwella pomiar metodą Vickersa jest bardziej pracochłonny, gdyż wymaga pomiaru przekątnych odcisku za pomocą mikroskopu (jak w metodzie Brinella) i obliczenia twardości. Pomiar metodą Vickersa jest mało inwazyjny i nadaje się do stosowania przy badaniu gotowych wyrobów.
Tabela twardości oferowanych gatunków stali:
|
Gatunek: |
Twardość HB |
|
|
1.4301 |
< 215 HB |
Nierdzewne i kwasoodporne |
|
1.4401 |
< 215 HB |
|
|
1.4539 |
< 230 HB |
|
|
1.4541 |
< 215 HB |
|
|
1.4571 |
< 215 HB |
|
|
1.4362 |
< 260 HB |
Duplex |
|
1.4462 |
< 270 HB |
|
|
1.4410 |
< 290 HB |
|
|
1.4724 |
< 192 HB |
Żaroodporne |
|
1.4742 |
< 212 HB |
|
|
1.4749 |
< 220 HB |
|
|
1.4762 |
< 223 HB |
|
|
1.4828 |
< 223 HB |
|
|
1.4833 |
< 192 HB |
|
|
1.4841 |
< 223 HB |
|
|
1.4845 |
< 192 HB |
|
|
1.4864 |
< 223 HB |
|
|
1.4876 |
< 192 HB |
|
|
1.4878 |
< 215 HB |
Porównanie prób twardości: Vickersa, Brinella oraz Rockwella.
|
HV Vickersa |
HB Brinella |
HRC Rockwella |
HV Vickersa |
HB Brinella |
HRC Rockwella |
|
|
100 |
95 |
440 |
415 |
44,5 |
||
|
110 |
105 |
460 |
433 |
46,1 |
||
|
120 |
114 |
480 |
448 |
47,7 |
||
|
130 |
124 |
500 |
471 |
49,1 |
||
|
140 |
133 |
520 |
488 |
50,5 |
||
|
150 |
143 |
540 |
507 |
51,7 |
||
|
160 |
152 |
0 |
560 |
525 |
53,0 |
|
|
170 |
162 |
(3,0) |
580 |
545 |
54,1 |
|
|
180 |
171 |
(6,0) |
600 |
564 |
55,2 |
|
|
190 |
181 |
(8,5) |
620 |
582 |
56,3 |
|
|
200 |
190 |
11,0 |
640 |
601 |
57,3 |
|
|
210 |
200 |
13,4 |
660 |
620 |
58,3 |
|
|
220 |
209 |
15,7 |
680 |
638 |
59,2 |
|
|
230 |
219 |
18,0 |
700 |
656 |
60,1 |
|
|
HV Vickersa |
HB Brinella |
HRC Rockwella |
HV Vickersa |
HB Brinella |
HRC Rockwella |
|
|
240 |
228 |
20,3 |
720 |
670 |
61,0 |
|
|
250 |
238 |
22,2 |
740 |
684 |
61,8 |
|
|
260 |
247 |
24,0 |
760 |
698 |
62,5 |
|
|
270 |
256 |
25,6 |
780 |
710 |
63,3 |
|
|
280 |
265 |
27,1 |
800 |
722 |
64,4 |
|
|
290 |
275 |
28,5 |
820 |
64,7 |
||
|
300 |
284 |
29,8 |
840 |
65,3 |
||
|
320 |
303 |
32,2 |
860 |
65,9 |
||
|
340 |
322 |
34,4 |
880 |
66,4 |
||
|
360 |
341 |
36,6 |
900 |
67,0 |
||
|
380 |
360 |
38,8 |
920 |
67,5 |
||
|
400 |
379 |
40,8 |
940 |
68,0 |
||
|
420 |
397 |
42,7 |
Poniżej przykład oznaczenia na hutniczym ateście 3.1 twardości blachy w gatunku 1.4462 Duplex:
oraz w blachy żaroodpornej w gatunku 1.4841 w tym przypadku twardość wg. Brinella.