Испытания на твердость материалов и металлов

Испытание на твердость — метод контроля, определяющий сопротивление материала к вдавливанию. Показатель твердости позволяет оценить износостойкость, прочность, пригодность металлов, других материалов к эксплуатации. Проверка необходима для производства, проектирования, сертификации продукции.

Что такое испытания, зачем они проводятся

Испытания на твердость — метод контроля, направленный на определение сопротивления поверхности материала внедрению твёрдого тела. Такой тест позволяет оценить износостойкость, пригодность к механическим нагрузкам, общее качество изделий. Твердость — ключевое свойство металлов, от которого зависит срок службы деталей, устойчивость к повреждениям.

Проверка используется в следующих целях:

• подтверждение соответствия техническим требованиям;
• контроль качества в производстве;
• сравнение характеристик различных материалов;
• отбор сплавов по эксплуатационным параметрам;
• проведение сертификационных, приемочных процедур.

Результаты испытаний включают конкретное значение твердости, являются основанием для допуска продукции к использованию или дальнейшей переработке.

Основные методы

Для определения твердости изделий применяются три основных метода:

1. Метод Бринелля. Применяется для мягких, среднепрочных металлов. В поверхность образца вдавливается стальной или карбидный шарик диаметром от 1 до 10 мм. После снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка. Расчет твердости производится по формуле, учитывающей нагрузку, диаметр шарика, средний диаметр отпечатка.
2. Метод Роквелла. Применяется для быстрого контроля твердости в производственных условиях. Используются шарик или конусообразный индентор. Нагрузка, масштаб выбираются в зависимости от материала. Глубина вдавливания фиксируется прибором, преобразуется в числовое значение твердости. Шкалы — HRC, HRB и др.
3. Метод Виккерса. Отличается высокой точностью. Вдавливание происходит алмазной пирамидой с углом 136°. Метод универсален — подходит для большинства материалов, включая тонкие покрытия. После снятия нагрузки измеряются диагонали отпечатка, вычисляется значение по формуле Виккерса.

Каждый метод основан на вдавливании индентора под нагрузкой в поверхность образца, измерении параметров отпечатка. Метод подбирается с учетом свойств материала, назначения испытаний, требований нормативной документации. Например, Роквелл применяется для закаленных сталей, Бринелль — для мягких, среднетвердых металлов, Виккерс — для тонких, мелких деталей.

Стандарты процесса проверки металлов на твердость

Испытание металлов на твердость определяет их устойчивость к вдавливанию другого твёрдого тела. Такой тест показывает, насколько хорошо металл сопротивляется износу, деформации, повреждениям при контакте с внешними объектами. Это важный параметр для выбора материалов в машиностроении, металлообработке, производстве инструмента.

Применяются методы, утвержденные национальными стандартами:

• ГОСТ 9012 — метод Бринелля;
• ГОСТ 9013 — метод Роквелла;
• ГОСТ 2999 — метод Виккерса.

Каждый способ регулирует:

• форму и размер индентора;
• величину нагрузки;
• время приложения давления;
• условия измерения.

Результаты фиксируются в протоколе.

Как проводится процедура

Метод выбирается с учётом толщины, прочности, назначения материала. Перед измерением поверхность шлифуется. Требуется отсутствие загрязнений, сколов, ржавчины. Толщина подбирается с учетом метода: не менее 10-кратной глубины отпечатка. Температура в помещении — около +20 °C. Оборудование настраивается согласно методике, калибруется по эталонному блоку. Материал выдерживается при температуре +20 ± 5 °С до начала измерений. Испытание проводится в лабораторных условиях, исключающих вибрации, нестабильность опорной поверхности.

Основные типы оборудования:

1. Твердомеры Бринелля — применяют стальной шарик диаметром 10 мм. Нагрузка — до 3000 кгс. Подходит для крупных и мягких образцов.
2. Приборы Роквелла — используют стальной шарик или алмазный конус. Диапазон нагрузок — 60–150 кгс. Метод быстр и подходит для серийных измерений.
3. Оборудование Виккерса — применяет алмазную пирамиду. Метод высокоточен, используется при анализе тонких листов, покрытий, припоев.

Последовательность проведения испытания:

1. Установка, выравнивание образца на опорной плите.
2. Выбор индентора, нагрузки.
3. Вдавливание под заданной нагрузкой в течение стандартизированного времени.
4. Снятие нагрузки, измерение диагоналей или глубины отпечатка.
5. Расчет твердости по формуле, установленной ГОСТ.

По завершении процедуры оформляется протокол. В него включаются:

• сведения о материале;
• номер партии, спецификация;
• метод измерения, тип прибора;
• нагрузка, время воздействия;
• параметры отпечатка;
• рассчитанное значение твердости;
• подпись специалиста, дата выполнения работ.

Документ подписывается ответственным лицом, передается заказчику или хранится в архиве предприятия. Он может быть использован как доказательство соответствия материала требованиям нормативной документации или технического задания.

Частота и регламент контрольных операций

Периодичность проверок зависит от нескольких факторов:

• назначения материала;
• условий эксплуатации;
• требований заказчика или технического регламента;
• производства (единичное или серийное);
• наличия аттестованной лаборатории.

На машиностроительных предприятиях регулярность контрольных операций устанавливается в технологических картах. В строительстве и энергетике — по ГОСТ или внутреннему регламенту.

Примеры допустимой частоты:

1. При приемке каждой партии проката.
2. После термообработки.
3. В процессе входного контроля деталей.
4. При сертификации или аттестации материалов.

Повторные измерения проводятся при отклонениях от нормы, подозрении на снижение прочности, а также после длительного хранения или транспортировки.

Частота может устанавливаться нормативной документацией отрасли — например, при производстве ответственных деталей авиационной или атомной техники.

Сопутствующие услуги центра

При проведении контрольных измерений часто возникает потребность в оформлении дополнительных документов.

Предлагаемые услуги центром:

1. Добровольная сертификация по ГОСТ или ТУ для подтверждения характеристик материала.
2. Оформление пожарного сертификата при использовании металлоконструкций в противопожарных системах.
3. Сопровождение внедрения систем менеджмента качества.
4. Сертификация по стандартам ГОСТ Р ИСО (9001, 14001, 45001).
5. Разработка технологического регламента с описанием всех этапов обработки, проверки материала.
6. Получение экспертного заключения.
7. Разработка технического описания изделия с полным перечнем характеристик, рекомендаций по применению.
8. Подготовка, проверка паспортов безопасности.

Звоните! Консультируем бесплатно.

Вопрос-ответ

Здравствуйте! Вы делаете сертификацию металлов и зачем она необходима?

Здравствуйте! Да, сертификацию металлов проводим. Это процедура, при которой проверяется соответствие продукции действующим нормативным требованиям и стандартам. Сертификация необходима для подтверждения стабильного качества металлов, их пригодности для применения в конкретной сфере — от строительства до производства оборудования. Документ требуется для участия в тендерах, поставок на предприятия, экспорта и прохождения государственного контроля. Наличие сертификата снижает риски брака, технических неисправностей и обеспечивает соблюдение обязательных требований безопасности.