Tablica prijevoda Brunel Rockwell. Laboratorijski rad na kolegiju

Na svakoj izložbi, bez obzira na mjesto održavanja, nađe se jedan ili više posjetitelja koji izraze očito nezadovoljstvo nedovoljnom tvrdoćom čelika naših noževa. Kao argumente navode vlastito mišljenje, riječi drugih prodavača ("a tamo su nam rekli da imaju tvrdoću 90!"), Mišljenje poznanika i sugovornika na forumima. S vremena na vrijeme postoje, blago rečeno, originali koji izjavljuju: "Dokažite tvrdoću svojih proizvoda - snažno udarite jedna o drugu oštricama, a koja ostane bez traga, ja ću kupiti taj nož!"

Definirajmo pojmove

Ova gospoda najčešće nemaju pojma o čemu govore. Posebno slabo razumiju značenje pojma tvrdoća metala i legura, a također se ne orijentiraju u jedinicama tvrdoće. Podsjetimo sebe i druge što je tvrdoća čelika za noževe, čime se i kako mjeri tvrdoća čelika za noževe te na što utječe vrijednost tvrdoće čelika za noževe.

Prema Wikipediji, tvrdoća je svojstvo materijala da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela u njega. Tvrdoća se definira kao omjer veličine opterećenja i površine ili volumena površine udubljenja. Razlikujte površinsku i nasipnu tvrdoću:

• površinska tvrdoća - omjer opterećenja i površine otiska;
• nasipna tvrdoća - omjer opterećenja i volumena otiska.

Također se pravi razlika između obnovljene i nepovratne tvrdoće. Oporavljena tvrdoća definirana je kao omjer opterećenja i površine ili volumena udubljenja, a nepovratna tvrdoća definirana je kao omjer sile otpora prodiranju tvrđeg materijala i površine ili volumena dijela tvrđeg materijala. tijelo ugrađeno u materijal.

Tvrdoća se mjeri u tri raspona: makro, mikro, nano. Makro raspon regulira opterećenje vanjskog, čvršćeg tijela od 2 N do 30 kN. Mikroraspon regulira opterećenje čvršćeg tijela do 2 N, a dubina prodiranja čvršćeg tijela veća je od 0,2 μm. Nanoraspon regulira samo dubinu prodiranja čvršćeg tijela, koja bi trebala biti manja od 0,2 µm.

Izmjerena tvrdoća prvenstveno ovisi o opterećenju tvrđeg tijela. Ta se ovisnost naziva size effect, u engleskoj literaturi - indentation size effect. Priroda ovisnosti tvrdoće o opterećenju određena je oblikom krućeg tijela (utiskivača):

• za sferni utiskivač - s povećanjem opterećenja povećava se tvrdoća - učinak veličine obrnutog utiskivanja;
• za utiskivač u obliku Vickersove ili Berkovichove piramide - s povećanjem opterećenja tvrdoća opada - izravni ili jednostavno dimenzionalni učinak (efekt veličine udubljenja);
• za kuglasti utiskivač (poput stošca za Rockwellov mjerač tvrdoće) - s povećanjem opterećenja, tvrdoća prvo raste kada se unese sferni dio utiskivača, a zatim počinje opadati (za sferični dio utiskivača).

Neizravno, tvrdoća također može ovisiti o:

• Međuatomske udaljenosti
• Koordinacijski broj - što je veći broj, to je veća tvrdoća
• Valencija
• Priroda kemijske veze
• Iz smjera (npr. mineral disten - njegova tvrdoća duž kristala je 4, a poprečno - 7)
• Lomost i savitljivost
• Fleksibilnost - mineral se lako savija, savijanje se ne ispravlja (na primjer, talk)
• Elastičnost - mineral se savija, ali ispravlja (na primjer, tinjac)
• Viskoznost - mineral je teško razbiti (na primjer, jadeit)
• dekoltea

te brojna druga fizikalna i mehanička svojstva materijala.
Najtvrđi materijali koji danas postoje su dvije alotropske modifikacije ugljika - lonsdaleit, koji je 58% tvrđi od dijamanta i fullerita (otprilike 2 puta tvrđi od dijamanta). Međutim praktičnu upotrebu tih tvari još uvijek je malo vjerojatno. Najtvrđa uobičajena tvar je dijamant (10 jedinica na Mohsovoj ljestvici).

Kako se mjeri tvrdoća?

Tvrdoća je tvrdoća, ali nam je važnije razumjeti što znače dragocjeni brojevi, koje ljubitelji noževa toliko cijene! Činjenica je da se za određivanje tvrdoće koriste različite metode mjerenja. A za svaki način mjerenja tvrdoće postoji skala za mjerenje tvrdoće.

Metode za određivanje tvrdoće prema načinu primjene opterećenja dijele se na statičke i dinamičke (udarne).

Brinellova metoda - tvrdoća se određuje promjerom udubljenja koje ostavlja metalna kuglica utisnuta u površinu. Tvrdoća se izračunava kao omjer sile koja djeluje na kuglicu i površine otiska (štoviše, površina otiska se uzima kao površina dijela kugle, a ne kao površina kruga (ovo je kako se mjeri Meyerova tvrdoća). Broj tvrdoće po Brinellu prema GOST 9012-59 bilježi se bez mjernih jedinica. Tvrdoća određena ovom metodom označena je HB, gdje je H = tvrdoća (tvrdoća, engleski), B - Brinell;

Rockwellova metoda - tvrdoća se određuje relativnom dubinom utiskivanja metalne kuglice ili dijamantnog stošca u površinu materijala koji se ispituje. Tvrdoća određena ovom metodom je bezdimenzijska i označava se HR, HRB, HRC i HRA; tvrdoća se izračunava po formuli HR = 100 - kd, gdje je d dubina utiskivanja vrha nakon uklanjanja glavnog opterećenja, a k koeficijent. Dakle, najveća tvrdoća po Rockwellu odgovara HR 100.

Vickersova metoda - tvrdoća se određuje površinom otiska koji ostavlja tetraedarska dijamantna piramida utisnuta u površinu. Tvrdoća se izračunava kao omjer opterećenja primijenjenog na piramidu i površine otiska (štoviše, površina otiska se uzima kao površina dijela površine piramide, a ne kao površina romba). Tvrdoća određena ovom metodom označava se HV;

Tvrdoća po Shoru (metoda utiskivanja) - tvrdoća se određuje dubinom prodiranja u materijal posebne igle od kaljenog čelika (utiskivača) pod djelovanjem kalibrirane opruge. U ovoj metodi, mjerni instrument se naziva durometar. Obično se Shoreova metoda koristi za određivanje tvrdoće materijala s niskim modulom (polimera). Shoreova metoda, opisana u ASTM D2240, specificira 12 mjernih skala. Najčešće korištene opcije su A (za mekane materijale) ili D (za tvrđe materijale). Tvrdoća određena ovom metodom označava se slovom korištene ljestvice, ispisanim iza broja s eksplicitnom oznakom metode.

Durometri i skale Asker - po principu mjerenja odgovara metodi utiskivanja (po Shoreu). Tvrtka i nacionalna japanska modifikacija metode. Koristi se za meke i elastične materijale. Razlikuje se od klasične Shorove metode po nekim parametrima mjernog uređaja, nazivima ljestvica i utiskivača.

Razlika od tradicionalnog mjerača tvrdoće - zaslon elektroničkog dinamometra

Tvrdoća po Shoru (rebound metoda) - metoda za određivanje tvrdoće vrlo tvrdih (visokomodulnih) materijala, uglavnom metala, visinom na koju se nakon udarca odbije poseban udarač (glavni dio skleroskopa - mjernog uređaja za ovu metodu) pada s određene visine. Tvrdoća prema ovoj Shoreovoj metodi procjenjuje se u konvencionalnim jedinicama proporcionalnim visini odskoka udarača. Glavne ljestvice su C i D. Označava se HSx, gdje je H tvrdoća, S je Shore, a x je latinično slovo koje označava vrstu ljestvice korištene u mjerenju.

Treba imati na umu da, iako su obje Shoreove metode metode za mjerenje tvrdoće, koje je predložio isti autor, imaju iste nazive i iste oznake ljestvica, ipak se ne radi o inačicama jedne metode, već o dvije bitno različite metode. s različite vrijednosti ljestvice opisane različitim standardima.

Kuznetsov - Herbert - Rehbinder metoda - tvrdoća se određuje vremenom prigušenja oscilacija klatna, čiji je oslonac proučavani metal;

Poldi metoda (dvostruki kuglični otisak) - tvrdoća se procjenjuje u usporedbi s tvrdoćom standarda, ispitivanje se provodi udarnim utiskivanjem čelične kuglice istovremeno u uzorak i standard;

Mohsova ljestvica je određena prema tome koji od deset standardnih minerala ispitni materijal ogrebe, a koji od deset standardnih minerala ispitni materijal ogrebe.

Buchholzova metoda - metoda za određivanje tvrdoće pomoću Buchholz uređaja. Dizajniran za ispitivanje tvrdoće (Buchholzova tvrdoća) premaza polimerne boje kada se Buchholz utiskivač utisne. Metoda je regulirana standardima ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233.

Metode mjerenja tvrdoće spadaju u dvije glavne kategorije: metode statičke tvrdoće i metode dinamičke tvrdoće. Za instrumentalno određivanje tvrdoće koriste se uređaji koji se nazivaju tvrdomjeri. Metode određivanja tvrdoće, ovisno o stupnju utjecaja na predmet, mogu se odnositi na nerazorne i destruktivne metode.

Postojeće metode za određivanje tvrdoće ne odražavaju u potpunosti nijedno specifično temeljno svojstvo materijala, stoga ne postoji izravna povezanost između različitih ljestvica i metoda, ali postoje okvirne tablice koje povezuju ljestvice pojedinih metoda za pojedine skupine i kategorije materijala. Ove tablice izgrađene su samo na temelju rezultata eksperimentalnih ispitivanja i ne postoje teorije koje dopuštaju da se metoda proračuna pomakne s jedne metode određivanja tvrdoće na drugu. Specifična metoda za određivanje tvrdoće odabire se na temelju svojstava materijala, zadataka mjerenja, uvjeta za njegovu provedbu, raspoložive opreme itd.

U Rusiji nisu standardizirane sve ljestvice tvrdoće. U proizvodnji noževa, kao i u njihovoj prodaji, uporabi i, naravno, u raznim raspravama, Rockwellova ljestvica se koristi i, sukladno tome, najčešće se spominje. Naime, HRC.

Rockwellove ljestvice tvrdoće

Postoji čak jedanaest Rockwellovih ljestvica tvrdoće temeljenih na kombinaciji utiskivač (vrh) - opterećenje. Najčešće se koriste dvije vrste utiskivača: kuglica od volfram karbida promjera 1/16 inča (1,5875 mm) ili ekvivalentna kuglica od kaljenog čelika i konusni dijamantni vrh od 120°. Moguća opterećenja - 60, 100 i 150 kgf. Vrijednost tvrdoće definirana je kao relativna razlika u dubini prodiranja utiskivača tijekom primjene glavnog i prethodnog (10 kgf) opterećenja.Za označavanje tvrdoće određene Rockwellovom metodom koristi se simbol HR, kojemu je dodano slovo koje označava ljestvicu na kojoj su testovi provedeni (HRA, HRB , HRC).

NAJRAŠIRENIJA ROCKWELLOVA SKALA TVRDOĆE

Što je tvrđi materijal, manja će biti dubina prodiranja vrha u njega. Kako bi se dobio veći Rockwellov broj tvrdoće s većom tvrdoćom materijala, uvodi se uvjetna skala dubine, uzimajući dubinu jednaku 0,002 mm za jedan od svojih podjela. Kada se testira dijamantnim konusom, najveća dubina prodiranja je 0,2 mm, ili 0,2 / 0,002 = 100 podjela, kada se ispituje s kuglicom - 0,26 mm, ili 0,26 / 0,002 = 130 podjela. Dakle, formule za izračunavanje vrijednosti tvrdoće izgledat će ovako:

a) kada se mjeri na skali A (HRA) i C (HRC):

H=100-(H-h)/0,002

Razlika H − h predstavlja razliku u dubinama uranjanja utiskivača (u milimetrima) nakon uklanjanja glavnog opterećenja i prije njegove primjene (pod predopterećenjem)

b) mjereno na B ljestvici (HRB):

H=130-(H-h)/0,002

Odnos između rezultata ispitivanja tvrdoće i karakteristika čvrstoće materijala proučavali su materijalni znanstvenici kao što su N. N. Davidenkov, M. P. Markovets i dr. Za određivanje granice razvlačenja koriste se metode na temelju rezultata ispitivanja tvrdoće utiskivanjem. Takav je odnos nađen, primjerice, za nehrđajuće čelike s visokim sadržajem kroma nakon različitih načina toplinske obrade. Prosječno odstupanje za konusni dijamantni utiskivač bilo je samo +0,9%. Provedene su studije kako bi se pronašao odnos između vrijednosti tvrdoće i drugih karakteristika određenih u napetosti, kao što je vlačna čvrstoća (vlačna čvrstoća, suženje u vratu i prava otpornost na lom).

S obzirom na tvrdoću čelika od kojih su izrađeni noževi, utvrđene su sljedeće vrijednosti, koje također ovise o načinu toplinske obrade:

Uspoređujući pokazatelje različitih ljestvica različitih metoda za mjerenje tvrdoće čelika, lako se možete zbuniti. Da se to ne dogodi, trebali biste biti svjesni tablica korespondencije između vrijednosti tvrdoće različitih ljestvica. Gledajući to, postaje jasno odakle dolaze razlozi za zablude o maksimalnoj tvrdoći čelika noža i smiješni zahtjevi da se nož dobije tvrdoćom od 90 ili čak više jedinica!

Zapravo, kao što se može vidjeti iz tablice, čelici za noževe s tvrdoćom preko 70HRC ne postoje. Ali u praksi ne postoje noževi od čelika čija je tvrdoća veća od 65HRC. Najčešći i najkorišteniji su noževi od Damask čelika tvrdoće 56-62HRC.

Radni noževi ruske tvrtke Bulat izrađeni su uglavnom od Damask čelika, koji zajamčeno ima tvrdoću u ovom rasponu. Obloge su izrađene od čelika kovanog u vlastitoj kovačnici. Nakon završetka proizvodnog procesa, noževi "Ruski Bulat" selektivno se testiraju na usklađenost s deklariranim parametrima. Uključujući i tvrdoću materijala.

Ako želite, možete samostalno provesti eksperiment za mjerenje tvrdoće materijala, vođeni npr.

Za iste poznavatelje noževa koji žele odabrati nož pomoću testova sudara, preporučujemo da pokušate kupiti automobil u autosalonu na ovaj način.

Na temelju materijala iz internetskih izvora

HRc - Rockwellova skala tvrdoće: sve što ste htjeli znati

Svatko tko je ikada kupio visokokvalitetni nož bez sumnje je naišao na pojam "tvrdoća oštrice" i kraticu HRc. Jeste li razmišljali o tome što to znači? Ako da, onda niste sami.

Određivanje tvrdoće po Rockwellu

Kratica HRc označava Rockwellovu ljestvicu tvrdoće, odjeljak C. Često je koriste metalurzi za određivanje tvrdoće čelika: što je veći broj, veća je tvrdoća. Vrijednost tvrdoće je od velike važnosti u proizvodnji noževa, jer. što je čelik tvrđi, to bolje zadržava oštricu.

Rockwellova ljestvica ima nekoliko odjeljaka, od kojih se svaki koristi za određivanje tvrdoće određenog materijala. Odjeljak C služi za određivanje tvrdoće čelika za noževe.

Najviši RC ne znači uvijek bolji nož

S jedne strane, tvrđi čelik bolje drži oštricu, pa je vjerojatnost pucanja, pa čak i lomljenja veća. Zapravo, jako tvrda oštrica može se razbiti poput stakla.

Kako će nož držati oštricu ne utječe samo na tvrdoću čelika, već i na njegovu vrstu i marku. Svaka legura čelika ima optimalan omjer tvrdoće i funkcionalnosti, ovisno o namjeni noža.

Zašto je onda vrijednost Rockwella važna? Koja je optimalna vrijednost za noževe?

Tvrdoća oštrice jednako je važna kao i njezina funkcionalnost i trajnost. Na primjer, čelik tvrdoće 58-62 HRC dobro će se oštriti, ali je i manje čvrst, lomljiviji i sklon pucanju. Dakle, alat s iznimno velikom tvrdoćom oštrice zahtijeva posebnu brigu i pažljivo rukovanje.

U isto vrijeme, mekši metal je otporniji na habanje, ali će se morati oštriti mnogo češće. Dakle, u proizvodnji sjekira i dlijeta koristi se čelik s nižim indeksom tvrdoće, međutim, takav materijal može lako izdržati značajan utjecaj.

Džepni sklopivi i lovački noževi obično se ne koriste za cijepanje drva, pa je za njih sposobnost držanja oštrice važnija od snage. Zbog toga se u proizvodnji takvih alata koristi tvrđi metal. Međutim, kada je riječ o noževima za preživljavanje, zahtjevi su već drugačiji. Tvrdoća od 55-58 Rockwell jedinica bit će im više nego dovoljna, jer. snaga i otpornost na trošenje ovdje su na prvom mjestu.

Optimalna tvrdoća ovisi o namjeni noža, tako da ne postoji jedan pokazatelj koji je idealan za sve noževe.

Mnogo kratica - jedna ljestvica

Proizvođači noževa koriste mnoge kratice za ovu metodu određivanja tvrdoće: HR, HRc, HR C, RC, Rockwell C, Rockwell C tvrdoća, Rockwell C... jedna jedina skala tvrdoće po Rockwellu.

Povijest stvaranja

Stanley P. Rockwell 1919. godine bio je metalurg u tvornici kugličnih ležajeva u Novoj Engleskoj. Razvio je svoj sustav za brzo i točno određivanje tvrdoće ležajne kotrljajuće površine.

Proizvođači svega, od opruga za satove do kotača vagona, trebali su takav sustav i brzo su usvojili Rockwellov dizajn za svoje potrebe. Naknadno je sustav prilagođen za određivanje tvrdoće nemetalnih materijala, posebice plastike.

Kako se određuje tvrdoća po Rockwellu?

Ljestvica mjeri relativnu tvrdoću metala metodom utiskivanja. Prije provođenja testa, metal se mora očvrsnuti i učiniti apsolutno ravnim. U protivnom, mjerenja neće biti točna.

Tvrdoća se obično mjeri pomoću konusa s dijamantnim vrhom, koji se utisne u metal koji se ispituje silom od 300 funti. Zatim izmjerite dubinu njegovog ulaska, uzimajući u obzir primijenjenu silu. Kao rezultat toga, podaci su u korelaciji sa ljestvicom koja već sadrži podatke o tvrdoći drugih ispitanih metala.

Ova metoda ima jedan mali nedostatak: na metalnoj površini ostaje mala udubina s vrha konusa, što se može zamijeniti s nedostatkom. Takva se oznaka može izbjeći ako se ispitivanje provodi na površini skrivenoj od pogleda, na primjer, s drškom noža.

Zašto se RC rezultati razlikuju?

Rockwell test se provodi na vrlo maloj površini metala, tako da postoji mogućnost da će tvrdoća susjedne površine biti malo drugačija. Osim toga, ovaj test provjerava samo površinu materijala, dok dubinska tvrdoća može biti drugačija.

Iz tog razloga proizvođači noževa obično ne navode samo jednu vrijednost tvrdoće, već njihov raspon.

Omjer cijene i kvalitete

Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu pomaže proizvođačima noževa uravnotežiti 3 najvažnija kriterija koji utječu na kvalitetu konačnog proizvoda: tvrdoću, fleksibilnost i krutost. Savršena ravnoteža ove tri komponente omogućuje im stvaranje noža koji će se savršeno oštriti i zadržati reznu oštricu dugo vremena čak i uz aktivnu upotrebu.

Čim kupite jedan od naših visokokvalitetnih noževa, odmah ćete shvatiti o čemu govorimo.

Larry Connelly