Měření tvrdosti

Tvrdost materiálu je definována jako odolnost proti proniknutí cizího tělesa do povrchu materiálu. Tvrdost není fyzikálně definovatelná vlastnost, jedná se o výsledný celek vlastností povrchu. Vzájemný převod hodnot tvrdosti v sobě zahrnuje nejistoty, se kterými je nutno počítat. Převedené výsledky musí být vyjádřeny takovým způsobem, že je jasné, která metoda byla použita k určení původní hodnoty tvrdosti.

Pro měření tvrdosti používáme velkou škálu tvrdoměrů pro různé metody a různá zatížení. Tato měření probíhají v souladu s normami ČSN EN ISO 6508-1 pro metodu Rockwell, ČSN EN ISO 6507-1 pro metodu Vickers a ČSN EN ISO 6506-1 pro metodu Brinell. Spolehlivost tvrdoměrů se ověřuje pomocí referenčních tvrdoměrných destiček v pravidelných intervalech.

Vnikacím tělesem je diamantový kužel s vrcholovým úhlem 120° (metoda HRC, HRA) nebo kulička z kompozitu karbidu wolframu pro metodu HRB. Zkouška spočívá v zatlačování vnikacího tělesa do zkoušeného povrchu dvěma úrovněmi zatížení. Nejprve se aplikuje předběžná zatěžující síla F0 (98,07 N) a měří se počáteční hloubka vtisku. Poté následuje předepsané zatížení F (F0 + F1) a jeho zpětné odlehčení na zatížení předběžné F0.

Měří se pak konečná hloubka vtisku h. Hodnota tvrdosti podle Rockwella se odvodí z rozdílu konečné a počáteční hloubky vtisku a dvou konstant s a S, které charakterizují jednotlivé stupnice a jejich rozsah. K měření hloubek a výpočtu dochází automaticky. Tvrdost se odečítá přímo na kruhové indikační stupnici na tvrdoměru nebo se zobrazuje digitálně.

Metoda je vhodná pro měření kalených a zušlechtěných materiálů. Tento způsob měření je velmi rychlý. Povrch součásti musí být hladký, rovný a dostatečně velký, není však třeba ho leštit. U zkoušek na konvexních kulových a válcových plochách se musí používat korekce. Našim zákazníkům nabízíme měření metodou HRC (zatížení 150 kg), HRA (zatížení 60 kg), HRB (zatížení 100 kg). Nejběžnější metoda HRC se používá pro tvrdosti 20 až 70 HRC.

Vnikacím tělesem je čtyřboký diamantový jehlan s vrcholovým úhlem stěn 136°, který je vtlačován do povrchu zkušebního tělesa. Následně jsou měřeny úhlopříčky vtisku, který zůstane po odlehčení zkušebního zatížení a pomocí tabulky dané normou se průměrná délka úhlopříček převede na hodnotu tvrdosti dle Vickerse. Podle hodnoty zkušebního zatížení se zkoušky rozdělují na tři oblasti.

Zatížení 5 až 100 kg (HV5 – HV100) – zkouška tvrdosti podle Vickerse, zatížení 0,2 až 5 kg (HV0,2 – HV5) – zkouška tvrdosti podle Vickerse při nízkém zatížení, zatížení 0,01 až 0,2 kg (HV0,01 – HV0,2) – zkouška mikrotvrdosti podle Vickerse. Metoda je vhodná pro materiály měkké i tvrdé. Povrch měřené součásti musí být hladký, rovný a vyleštěný, aby bylo možné přesné stanovení rozměrů délky úhlopříček vtisku.

Našim zákazníkům můžeme nabídnout měření při všech popsaných zatíženích v závislosti na velikosti dílu, provedeném tepelném zpracování a tloušťce vrstvy po chemicko-tepelném zpracování.

Vnikacím tělesem je tvrdokovová kulička o průměru D, která je vtlačována do povrchu zkoušeného polotovaru. Následně se změří průměr vtisku ve dvou navzájem kolmých směrech a pomocí převodních tabulek dané normou se aritmetický průměr obou naměřených hodnot převede na tvrdost podle Brinella.

Pro tento způsob měření tvrdosti je třeba mít povrch měřené součásti dostatečně velký, hladký, rovný a vyleštěný, aby bylo možné přesné stanovení průměru vtisku. Metoda je vhodná pro zjištění tvrdosti zušlechtěných materiálů, použitelná je do tvrdosti 650 HBW. Našim zákazníkům můžeme nabídnout měření kuličkou o průměru 2,5 mm při zatíženích 62,5 nebo 187,5 kg a kuličkou o průměru 5 mm při zatížení 750 kg.