Шарики для сферических наконечников

Стальные закаленные или твердосплавные шарики используются для измерения твердости по методам Бринелля, Роквелла или Супер-Роквелла на твердомерах. В результате измерения возможно получение круглых отпечатков на мерах твердости.

Гарантийный срок: 1 год   EAC Декларация соответствия   Сертификат соответствия   Страна производитель: Россия

Цена: под заказ

Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики для сферических наконечников
Шарики
Шарики для сферических наконечников
Описание

Шарики для сферических наконечников

Стальные шарики изготавливаются по ГОСТ 3722-81 «Подшипники качения. Шарики. Технические условия», в данном ГОСТе отражены требования к разномерности по диаметру, непостоянству единичного диаметра,отклонению от сферичности и шероховатости поверхности шариков.

Твердосплавные шарики изготавливаются из карбида вольфрама (или эквивалентного сплава) по ГОСТ 3722-81.

Диаметры шариков могут быть 2,5 мм., 5 мм., 10 мм. - при определении твердости металлов по Бринеллю, 7,26 мм., 12,7 мм. - при определении твердости неметаллов по методу Бринелля и 1,588 мм. - при определении твердости металлов по Роквеллу.

Шарики для измерения твёрдости металлов и сплавов используются как сменные элементы в наконечнике (инденторе) для твердомеров.

Технические характеристики:
Твердосплавные шарики
Номинальный диаметр шарика, мм
1,588
2,5
5
7,26
10
12,7
Метод измерения твердости
по Роквеллу
по Бринеллю
Допустимые предельные отклонения диаметра шарика по трем направлениям треугольной системы координат, мм
± 0,003
± 0,003
± 0,004
± 0,004
± 0,005
± 0,005
Материал
сталь ШХ-15 твердость не менее 850 HV10 или карбид вольфрама (твёрдость не менее 1500 HV10)
Документация
Видеозаписи

"МЕТРОТЕСТ" в выставке средств измерений и метрологического обеспечения MetrolExpo'2015



Справочные материалы

Метод Бринелля

Метод измерения твердости металлов по Бринеллю регламентирует ГОСТ 9012-59 (ИСО 6506-81, ИСО 410-82) (в редакции 1990г.).

Сущность метода заключается во вдавливании шарика (стального или из твердого сплава) в образец (изделие) под действием силы, приложенной перпендикулярно поверхности образца в течение 10... 15с, и измерении диаметра отпечатка после снятия силы.

Число твердости Бринелля получается при делении величины прикладываемой силы F на площадь отпечатка S. Эта площадь может быть вычислена или взята из таблиц, в которых она дана в зависимости от диаметра шара и диаметра отпечатка: HB=F/S

Твердость по Бринеллю обозначают символом НВ или HBW:
НВ - при применении стального шарика (для металлов и сплавов твердостью менее 450 единиц);
HBW - при применении шарика из твердого сплава (для металлов и сплавов твердостью более 450 единиц).

Символу НВ (HBW) предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр, а после символа указывают диаметр шарика, значение приложенной силы (в кгс), продолжительность выдержки, если она отличается от 10 до 15с.

Размерность площади дается в мм2, а силы — в кгс (1кгс=9,8Н). Диаметр D применяемого шара и величина прикладываемой силы F, связанные соотношением F/D2, дают значения 1,5,10 или 30; диаметры шаров бывают 1,2,5 или 10мм. В принципе равным значениям F/D2 будут соответствовать равные значения твердости независимо от диаметра применяемого шара. Испытание Бринелля не может применяться к очень мягким или очень твердым материалам. В первом случае размер отпечатка будет равен диаметру шара, а во втором — отпечатка либо не будет, либо он будет настолько малым, что невозможно будет провести на нем измерения. Если измерения не были эффективны при толщине испытуемого образца, то толщина материалов, подвергающихся испытанию, должна быть по крайней мере в десять раз больше отпечатка.

Примеры обозначений:

250 НВ 5/750 - твердость по Бринеллю 250, определенная при применении стального шарика диаметром 5 мм при силе 750кгс (7355Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с;

575 HBW 2,5/187,5/30 - твердость по Бринеллю 575, определенная при применении шарика из твердого сплава диаметром 2,5 мм при силе 187,5кгс (1839Н) и продолжительности выдержки 30с.

При определении твердости стальным шариком или шариком из твердого сплава диаметром 10мм при силе 3000кгс (29420Н) и продолжительности выдержки от 10 до 15с твердость но бринеллю обозначают только числовым значением твердости и символом НВ или HBW. Пример обозначения: 185 НВ, 600 HBW.


Метод Виккерса

Метод измерения твердости черных и цветных металлов и сплавов при нагрузках от 9,807 Н (1 кгс) до 980,7 Н (100 кгс) по Виккерсу регламентирует ГОСТ 2999-75 (в редакции 1987г.).

Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды в образец (изделие) под действием силы, приложенной в течение 10 до 15с, и измерении диагоналей отпечатка, оставшихся на поверхности образца после снятия нагрузки, для определения площади поверхности отпечатка.

Твердость по Виккерсу при условиях испытания - силовое воздействие 294,2Н (30кгс) и время выдержки под нагрузкой 10... 15с, обозначают цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами HV.

Число твердости по Виккерсу получается при делении величины прикладываемой силы F на площадь поверхности отпечатка S: HV=F/S. Площадь поверхности может быть рассчитана из условия, что углубление имеет форму правильной пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине 136°. Это угол вершины алмазного резца. При желании можно пользоваться таблицами отношения размеров диагоналей к площади.

Испытание Виккерса более точно по сравнению с испытанием Бринелля, так как диагонали квадрата измеряются с меньшей ошибкой, чем диаметр круга. Применяется для измерения твёрдости очень твёрдых материалов. С другой стороны, его применение имеет некоторые ограничения по сравнению с испытанием Бринелля.

Общего точного перевода чисел твердости, измеренных алмазной пирамидой (по Виккерсу), на числа твердости по другим шкалам или на прочность при растяжении не существует. Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев, когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для перевода.

Пример обозначения:

500 HV - твердость по Виккерсу. полученная при силе 30кгс и времени выдержки 10...15с.

При других условиях испытания после букв HV указывают нагрузку и время выдержки.

220 HV 10/40 - твердость по Виккерсу, полученная при силе 98,07Н (10кгс) и времени выдержки 40с.


Метод Роквелла

Метод измерения твердости металлов и сплавов по Роквеллу регламентирует ГОСТ 9013-59 (в редакции 1989г.).

Сущность метода заключается во внедрении в поверхность образца (или изделия) алмазного конусного (шкалы А, С, D) или закалённого стального сферического наконечника (шкалы В, Е, F, G, Н, К). При контакте с поверхностью материала прикладывается сила давления инденто­ра в 90,8Н. Затем добавляется дополнительная сила и происходит увеличение проникновения индентора в глубь материала. После этого дополнительная сила снимается и уменьшается глубина проникновения индентора из-за не совсем пластической деформа­ции материала. Определяется разность между конечной глубиной проникновения индентора в материал и глубиной до приложения дополнительной силы. Это остаточное увеличение в проникнове­нии (e) индентора обусловлено дополнительной силой: HR=E—e, где E - константа, определяемая по форме индентора. Для конусного алмазного индентора Е=100, для стального шара Е=130.

Шкалы Роквелла даются для определенного индентора и прикладываемой дополнительной силы. В табл. 1 приведены шкалы Роквелла и типичные применения. Шкалы B и С, как правило, применяются для металлов.

Для большинства обычных инденторов в испытании Роквелла размер проникновения следует делать меньше. Это локализует изменение структуры, так как состав может влиять на результаты испытания. Однако в отличие от испытаний Бринелля и Виккерса, здесь не требуются полированные поверхности для точных измерений.

Стандартное испытание Роквелла не может применяться к тонколистовому материалу. Тем не менее существует вариант этого испытания, известный как испытание поверхностной твердости Роквелла. Чем больше прикладываемая сила и глубина проникновения, определенная более чувствительным прибором, тем меньше может быть воздействие индентора на материал. При этом взамен начальной силы в 90,8Н применяется сила в 29,4Н.

Пример обозначения:

61,5 HRC - твердость по Роквеллу 61,5 единиц по шкале С.

Твердость по Роквеллу обозначают символом HR с указанием шкалы твердости, которому предшествует числовое значение твердости из трех значащих цифр.

Шкалы твёрдости и её типичные значения:

Испытания Бринелля, Виккерса и Роквелла могут применяться к полимерным материалам. Испытание Роквелла предпочтительнее, так как измерение проникновения вглубь материала удобнее, чем проникновения по площади поверхностности, и оно употребляется более широко. Шкала R является часто используемой шкалой.


Шкала Роквелла и типичные применения


Шкала Индентор Сила, кН Типичные применения
A Алмаз 0,59 Тонкая сталь и поверхностно цементированная сталь
B Шар D=1,588мм 0,98 Медные сплавы, алюминиевые сплавы, мягкие стали
C Алмаз 1,47 Сталь, твёрдые литейные чугуны, глубоко цементированнная сталь
D Алмаз 0,98 Тонкая сталь и среднецементированная сталь
E Шар D=3,175мм 0,98 Литейный чугун, алюминиевые, магниевые и подшипниковые сплавы
F Шар D=1,588мм 0,59 Отожженые медные сплавы, мягкие тонколистовые металлы, латунь
G Шар D=1,588мм 1,47 Ковкие чугуны, пушечные бронзы, бронзы, медно-никелевые сплавы
H Шар D=3,175мм 0,59 Алюминий, свинец, цинк
K Шар D=3,175мм 1,47 Алюминий и магниевые сплавы
L Шар D=6,350мм 0,59 Пластмассы
M Шар D=6,350мм 0,98 То же
P Шар D=6,350мм 1,47
R Шар D=12,70мм 0,59 Пластмассы
Шар D=12,70мм 0,98
V Шар D=12,70мм 1,47

С целью обеспечения единства измерений введен государственный специальный эталон для воспроизведения шкал твердости Роквелла и Супер-Роквелла и передачи их при помощи образцовых средств измерений (рабочих эталонов) рабочим средствам измерений, применяемым в стране (ГОСТ 8.064-94).


Диапазоны шкал твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу, воспроизводимых эталоном по ГОСТ 8.064-94


Шкалы Диапазоны измерений
Роквелла A 70 - 93 HRA
B 25 - 100 HRB
C 20 - 67 HRC
Супер-Роквелла N 15 70 - 94 HRN 15
N 30 40 - 86 HRN 30
N 45 20 - 78 HRN 45
Т 15 62 - 93 HRT 15
Т 30 15 - 82 HRT 30
Т 45 10 - 72 HRT 45

Шкалы Роквелла для испытания поверхностной твёрдости тонколистового материала


Шкала Индентор Прикладываемая сила, кН
N 15 Алмаз 0,14
N 30 Алмаз 0,29
N 45 Алмаз 0,44
T 15 Шар D=1,588мм 0,14
T 30 Шар D=1,588мм 0,29
T 45 Шар D=1,588мм 0,44

В таблице приводятся приближенные соотношения между числами твердости, определенные различными методами. С достаточной степенью точности для конструкционных углеродистых и легированных сталей перлитного класса, для которых 150 НВ, можно принять σ0,2 = 0,367 НВ, для стали НВ < 150 σ0,2 ≈ 0,2 НВ. Для конструкционных сталей низколегированных и углеродистых (НВ ≥ 150) σв≈ 0,345 НВ. Для более точного пересчета НВ на HRC рекомендуется пользоваться ГОСТ 22761-77.

На вышеприведённом рисунке (Шкалы твёрдости и её типичные значения) показан основной диапазон значений твердости по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу и Моосу. Это приблизительная связь между значениями твердости и пределами прочности на растяжение.

Так, для отожженных сталей предел прочности на растяжение в МПа (МН×м–2 ) примерно равен 3,54 значения твердости по Бринеллю, а для закаленных и отпущенных сталей - 3,24. Для латуни коэффициент примерно равен 5,6; а для алюминиевых сплавов около 4,2.

В испытании Мооса твердость оценивается по сопротивлению материала царапанью. За эталоны шкалы Мооса приняты 10 сортов минералов: каждый может царапать предшествующий ему в шкале материал, но не будет царапать следующий за ним.

Материалы: 1— тальк; 2— гипс; 3— кальциевый шпат; 4— флюорит; 5— апатит; — полевой шпат; 7— кварц; 8— топаз; — корунд; 10— алмаз.

Твердость материала по Моосу при испытании на единицу меньше номера того минерала, который царапал его.

Дюрометр Шора для измерения твердости полимеров и эластомеров дает значения твердости по числовой шкале Шора. Для шкалы А усеченный конус индентора придавливается к поверхности материала при нагрузке в 0,8Н. Измеряется глубина проникновения индентора. Это может быть сделано немедленно при приложенной нагрузке, а затем при нагрузке, изменяющейся во времени. Для шкалы D применяется индентор с закруглённым концом конуса, нагрузка 44,5Н.


Значения твердости инструментальных сталей


Тип инструментальной стали Твердость HRC
при 20°С при 560°С
Закаленная в воде 63 10
Сопротивление ударной нагрузке 60 20
Закаленная в масле 63 20
Закаленная на воздухе 63 30
Высокоуглеродистая высокохромистая 62 35
Быстрорежущая вольфрамовая 66 52
Быстрорежущая молибденовая 65 52

Шкалы твёрдости для сталей


Шкала Бринелля, нагрузка 300кг, индентор 10мм, стальной шар Шкала Роквелла Шкала Виккерса, индентор - алмазная пирамида
А С
615 81,3 60,1 700
585 80,0 57,8 650
550 78,6 55,2 600
512 77,0 52,3 550
471 75,3 49,1 500
425 73,3 45,3 450
379 70,8 40,8 400
331 68,1 35,5 350
284 65,2 29,8 300
238 61,6 22,2 250
190 200
143 150
95 100

Шкалы твёрдости для цветных сплавов


Шкала Бринелля, нагрузка 300кг, индентор 10мм, стальной шар Шкала Роквелла Шкала Виккерса, индентор - алмазная пирамида
B
190 93,8 200
181 91,6 190
171 89,2 180
162 86,5 170
152 83,4 160
143 80,0 150
133 76,1 140
124 71,5 130
114 66,3 120
105 60,0 110
95 52,5 100

Энергия ударов и твердость титана и сплавов

Поглощение кислорода поверхностью титана, когда он нагрет во время обработки, приводит к уменьшению твердости его поверхности.

Сплав Состояние Значение величины Шарпи, Дж Твердость при 20°С
HV HB HRC
альфа-фазы - коммерческие чистые сплавы
99,5Ti Отожжен 120
99,2Ti 43 200
99,1Ti 38 225
99,0Ti 20 265
99,2Ti - 0,2Pd

43 200
альфа-фазы
Ti - 5Al - 2,5Sn Отожжен 26 220 36
Ti - 5Al - 2,5Sn
(слабокисленный)
27 290 35
вблизи альфа-фазы
Ti - 8Al - 1Mo - 1V Двойной отжиг 32 35
Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo 32
Ti - 6Al - 1Mo - 2Cb - 1Ta В прокатанном состоянии 31 30
Ti - 6Al - 5Zr - 0,5Mo - 0,2Si Горячая ковка 355
альфа-бета-фазы
Ti - 6Al - 4V Отожжен 19 350 36
Ti - 6Al - 6V - 2Sn 18 365 38
Ti - 7Al - 4Mo Твердый раствор + старение 18 38
Ti - 4Al - 4Mo - 2Sn - 0,5Si 365
Ti - 4Al - 4Mo - 4Sn - 0,5Si 400
бета-фазы
Ti - 11,5Mo - 6Zr - 4,5Sn Твердый раствор + старение 400
Ti - 13V - 11Cr - 3Al 11 40
Ti - 8Mo - 8V - 2Fe - 3Al
Ti - 3Al - 8V - 6Cr - 4Mo - 4Zr 10 42

Механические свойства связанных карбидов


Состав, основные составляющие, % Твердость по Роквеллу, HRA Предел прочности при сжатии, МПа Напряжение удара, Дж
97WC-3Co 92÷93 5860 1,1
94WC-6Co 90÷93 5170÷5930 1,0÷1,4
90WC-10Co 87÷91 4000÷5170 1,7÷2,0
84WC-16Co 86÷89 3860÷4070 2,8÷3,1
75WC-25Co 83÷85 3100 3,1
71WC-12,5TiC-12TaC-4,5Co 92÷93 5790 0,8
72WC-8TiC-11,5TaC-8,5Co 90÷92 5170 0,9
64TiC-28WC-2TaC-2Cr2C3-5,0Co 94÷95 4340
57WC-27TaC-16Co 84÷86 3720 2,0

Значения твердости полимерных материалов


Полимер Твердость при 20°С
по Роквеллу по Шору
Термопласты
ABS R90÷115
Акрилик М90
Ацетат целлюлозы R34÷125
Ацетобутират целлюлозы R31÷116
Полиацеталь М80÷92, R115÷120
Полиамид, нейлон 6(сухой) R120
Полиамид, нейлон 66(сухой) М80, R120
Поликарбонат М85, R120
Полиэфир М70÷85
Полиэтилен высокой плотности D60÷70
Полиэтилен низкой плотности D40÷51
Полипропилен М70÷75, R75÷95
Полистирол М70÷80
Полистирол улучшенной вязкости М40÷70
Полисульфон R120
Поливинилхлорид непластичный М115 D65÷85
Поливинилхлорид пластичный А40÷100
Реактопласты
Эпоксидная смола, армированная стеклянным волокном М100÷112
Меламин-формальдегид, целлюлоза М115÷125
Фенол-формальдегид, целлюлоза Е64÷95
Эластомеры
Бутадиен-акрилонитрил А30÷100
Бутадиен-стирол А40÷100
Бутил А30÷100
Хлорсульфонатный полиэтилен А50÷100
Этилен-пропилен А30÷100
Фторкарбон А60÷90
Натуральный каучук А20÷100
Полихлоропрен (неопрен) А20÷100
Полиуретан А20÷100
Кремний А30÷80

Ударные свойства полимерных материалов

Термопласты могут быть сгруппированы в три группы соответственно их ударным свойствам при 20°С.

  1. Хрупкие — образцы для испытания разрушаются даже тогда, когда они без зарубки. К ним относятся акрилик; нейлон, армированный стеклом; полистирол.
  2. Хрупкие с зарубкой — образцы для испытания не разрушаются, если нет зарубки, но разрушаются, когда она есть. Это ABS (некоторые формы), ацетали, акрилики (улучшенной вязкости), целлюлозы, нейлон (сухой), поликарбонат (некоторые формы), полиэтилен (высокой плотности), полиэтилентерефталат, полипропилен, полисульфон, поливинилхлорид.
  3. Вязкие — образцы для испытания не разрушаются даже тогда, когда имеют острые зарубки. Это ABS (некоторые формы), нейлон (влажный), поликарбонат (некоторые формы), полиэтилен (низкой плотности), этилен-пропилен сополимер, PTFE.

Сравнение чисел твердости металлов и сплавов по различным шкалам

Погрешность перевода чисел твердости по Виккерсу в единицы Бринелля ±20В; в единицы Роквелла - до ±3 HRC (HRB); значения σв до ±10 %.