Zapisz na liście zakupowej
Stwórz nową listę zakupową

Tabele twardości stali - Brinella HB, Vickersa HV i Rockwella HRC

2023-06-22
Tabele twardości stali - Brinella HB, Vickersa HV i Rockwella HRC

Badanie twardości stali to istotna czynność w wielu branżach, od tego, jaką twardość ma stal, zależą możliwości jej wykorzystania.

Poznaj metody pomiaru twardości stali i to, w jaki sposób powinieneś stosować gotowe tabele twardości stali określone według prób Brinella HB, Vickersa HV oraz Rockwella HRC.

Metody pomiaru twardości stali

Istnieje kilka konkurencyjnych metod pomiaru twardości. Najstarszą jest metoda Brinella HB (H-hardness – twardość, B – Brinell, w normach używa się obecnie określenia HBW wprowadzonego wraz z zastosowaniem kulki z węglików). Badanie twardości tą metodą polega na wciskaniu w stalową powierzchnię kulki ze stali hartowanej, a następnie pomiarze, jak duże wgniecenie powstało w badanym materiale. Twardość Brinella oblicza się ze wzoru HB = P/F [kG/mm²], gdzie P oznacza nacisk a F powierzchnię wgłębienia (mierzy się średnicę a F=π(d/2)²). Tą metodą bada się twardość materiałów do 500 kG/mm², gdyż powyżej tej wartości także wciskana kulka ulega odkształceniom, uniemożliwiając osiągnięcie prawidłowych wyników.

Badanie twardości metodą Vickersa HV polega na wciskaniu w stal diamentu w kształcie piramidy (kąt 136° między przeciwległymi ścianami). Wgniecenie ma kształt kwadratowy a dzięki doborowi siły nacisku (1-120 kG – kilogram-siła) możliwe jest badanie nawet bardzo cienkich materiałów (do setnych milimetra). Twardość Vickersa określa się ze wzoru HV= P/F [kG/mm²], gdzie P oznacza nacisk a F powierzchnię wgłębienia.

Badanie twardości metodą Rockwella HRC polega na wciskaniu w materiał stożka diamentowego (kąt wierzchołkowy 120°) albo kulki stalowej. Wartość w skali do głębokości wnikania w materiał mierzona od razu czujnikiem. Skala Rockwella występuje najczęściej w trzech wersjach:

  • skala Rockwella HRA – używana jest do pomiarów stali hartowanej, wykorzystuje stożek diamentowy i nacisk 60 kG;
  • skala Rockwella HRB – używana jest do pomiarów miękkich stali i metali nieżelaznych oraz ich stopów – stosowana jest kulka stalowa i obciążenie 100 kG;
  • skala Rockwella HRC – używana do pomiarów twardych stali – stożek diamentowy i obciążenie 150 kG.

Ze względu na to, że w metodzie Rockwella zastosowany jest kompletny przyrząd pomiarowy pokazujący od razu wynik, jest ona najczęściej stosowana do kontroli gotowych wyrobów zarówno wykonywanej ręcznie, jak i w procesach zautomatyzowanych.

Opisane powyżej metody pomiaru twardości są metodami statycznymi. Oprócz nich stosowane są również metody dynamiczne takie jak na przykład metoda Shore’a polegająca na spuszczaniu specjalnego bijaka z określonej wysokości na materiał, który chcesz zbadać. Natomiast w pomiarach twardości metodą Leeba mierzy się odbicie sprężyste – dokonując pomiaru utraty prędkości (energii) przez specjalny bijak.

Tabela twardości Brinella HB

Twardość Brinella HB Wytrzymałość na rozciąganie Rm [N/mm²]
181 610
195 660
209 705
228 770
238 800
252 850
257 865
261 880
266 900
271 915
276 930
280 950
295 995
304 1030
314 1060
323 1095
333 1125
342 1155
352 1190
361 1220
371 1255
380 1290
390 1320
399 1350
409 1385
418 1420
428 1455
437 1485
447 1520
456 1555

Tabela twardości Vickersa HV

Twardość Vickersa HV Wytrzymałość na rozciąganie Rm [N/mm²]
190 610
205 660
220 705
240 770
250 800
265 850
270 865
280 880
285 900
290 915
295 930
310 950
320 995
330 1030
340 1060
350 1095
360 1125
370 1155
380 1190
390 1220
400 1255
410 1320
420 1350
430 1385
440 1420
450 1455
460 1485
470 1520
480 1555
490 1595
510 1665
520 1700
530 1740
540 1775
550 1810
560 1845
580 1920
590 1955
600 1995
610 2030
620 2070
630 2105
640 2145
650 2180

Tabela twardości Rockwella HRC

Twardość Rockwella HRC Wytrzymałość na rozciąganie Rm [N/mm²]
20,3 770
22,2 800
24,8 850
25,6 865
26,4 880
27,1 900
27,8 915
28,5 930
29,2 950
31 995
32,2 1030
33,3 1060
34,4 1095
35,5 1125
36,6 1155
37,7 1190
38,8 1220
39,8 1255
40,8 1290
41,8 1320
42,7 1350
43,6 1385
44,5 1420
45,3 1455
46,1 1485
46,9 1520
47,7 1555
48,4 1595
49,8 1665
50,5 1700
51,1 1740
51,7 1775
52,3 1810
53 1845
53,6 1180
54,1 1920
54,7 1955
55,2 1995
55,7 2030
56,3 2070
56,8 2105
57,3 2145
57,8 2180

Jak korzystać z tabel twardości stali?

Tabele twardości stali pozwalają na wyznaczenie wytrzymałości na rozciąganie tego materiału bez wykonywania skomplikowanych prób, które są niemożliwe do wykonania na już gotowej konstrukcji i na elementach bez ich poważnego uszkodzenia. Wykorzystywane metody pomiaru twardości pozostawiają bardzo małe ślady niemające zazwyczaj znaczenia dla wytrzymałości całego elementu stalowego. Takie podejście pozwala między innymi zbadać czy konstrukcja dachu wytrzyma obciążenie nowym cięższym poszyciem. To ważne przy remontach i renowacjach starszych obiektów, gdzie istnieją poważne obawy o wytrzymałość wielu elementów stalowych.

Po dokonaniu pomiaru najczęściej przyrządem stosującym metodę Rockwella HRC otrzymujesz natychmiast wartość twardości i z tabeli możesz odczytać wytrzymałość na rozciąganie potrzebną do dalszych obliczeń wytrzymałości całej konstrukcji lub pojedynczych elementów takich jak kątowniki, teowniki czy inne wyroby stalowe. Tego typu tabele twardości stali są bardzo przydatnym narzędziem do zastosowań przy różnego rodzaju obliczeniach. Należy pamiętać o zastosowaniu tutaj odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa ze względu na mniejszą dokładność wyznaczenia wytrzymałości danych elementów za pomocą metody pośredniej.

Polecane

pixel