Соотношения значений твердости при измерений твердости
методами Бринелля, Виккерса, Рокуэлла и Шора

При сопоставлении значений твердости, полученных разными методами, между собой и с механическими свойствами материалов необходимо помнить, что приводимые в литературных источниках таблицы или зависимости для такого сопоставительного перевода являются чисто эмпирическими. Физического смысла такой перевод лишен, так как при вдавливании paзличных по форме и размерам инденторов и с разной нагрузкой твердость определяется при совершенно различных напряженных состояниях материала.

Даже при одном и том же способе измерения твердости значение сильно зависит от нагрузки: при меньших нагрузках значения твердости получаются более высокими (Рис. 5).

Рис. 5. Зависимость твердости по Виккерсу (HV) от испытательной нагрузки

То же самое справедливо и для сопоставления значений твердости с механическими свойствами материала, определяемыми при растяжении или других формах нагружения. Кроме того, традиционные механические характеристики материала (предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и др.) являются интегральными характеристиками всего испытуемого образца материала и зависят от формы образца и условий испытаний. Они, в частности, отражают различие в протекании процессов структурной самоорганизации во внутренних и приповерхностных слоях материала, поэтому на них оказывают сильное влияние состояние и структура поверхностных слоев материала, в том числе поверхностная обработка, наличие покрытий, топографическая структура поверхности и т. д. Например, в зависимости от состояния поверхности предел текучести для одного и того же материала может различаться на 50% и более. Значения же твердости, напротив, отражают свойства материала при локальном нагружении вдавливанием индентора. Естественно, что интегральные свойства материала в принципе нельзя полностью вынести из локальных.

В связи с отмеченным пользоваться переводом чисел твердос­ти, полученных разными методами, следует очень осторожно и преимущественно для предварительной оценки относительного изменения свойств материала. Тем не менее, в ряде конкретных случаев и для одного и того же или очень близких по свойствам и структуре материалов такой перевод может оказаться достаточно точным и может служить основой оперативных методов неразру­шающего контроля. Ориентировочный перевод значений твердости, определяемый различными методами, приведен в табл. 2.

Табл. 2. Ориентировочный перевод чисел твердости, определяемых различными методами (по М.Л. Бернштейну, А.Г. Рахштадту и др.)

По твердости в состоянии поставки металлопрокат тяжелых цветных металлов и сплавов отечественных заводов ОЦМ раз­деляют на следующие виды в зависимости от степени холодной деформации после отжига: мягкий (М) — ε = 0, четвертьтвердый (Ч) - ε = 5… 10%, полутвердый (ПТ) - ε = 15…25%, твердый (Т) - ε = 35…50%, особотвердый (ОТ) - ε > 50

Поскольку твердость косвенно связана с другими показателями механических свойств, то прокат определенной твердости имеет но многих случаях и вполне определенные для данного состояния прочность, пластичность или упругость.

Однако, как было показано выше, в явном виде связи между твердостью и другими механическими свойствами не существу­ет. Поэтому готовый прокат подвергают различным механи­ческим испытаниям (например, на растяжение), выполня­ют технологические пробы на выдавливание лунки, на перегиб и др.