Перевод твердости HRC, HRA, HRB, HB, HV, HSD (по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и Шору)

Содержание страницы

Основные методов измерения твердости
Сравнительная таблица методов измерения твердости
Нормативная база
Интересные факты о твердости
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Как выбрать подходящий метод измерения твердости?
Заключение

Твёрдость — это фундаментальное свойство материала оказывать сопротивление локализованной пластической деформации, возникающей при внедрении в его поверхность более твёрдого тела (индентора). Проще говоря, это мера того, насколько хорошо материал сопротивляется царапанию или вдавливанию. Эта характеристика напрямую связана с прочностью на разрыв, пределом текучести и износостойкостью, что делает ее критически важным параметром для контроля качества на всех этапах производства.

На практике инженеры и технологи часто сталкиваются с необходимостью сопоставлять значения твердости, полученные разными методами. Прямой математический пересчет между шкалами невозможен, так как они основаны на разных физических принципах. Поэтому используются эмпирические переводные таблицы, составленные на основе многочисленных экспериментов. Представленная ниже таблица является важным инструментом для специалистов.

В таблице использованы данные из справочника «Марочник сталей и сплавов» [1], которые коррелируют с данными, приводимыми в ГОСТ Р 58652-2019 (ISO 18265:2013) «Материалы металлические. Преобразование значений твердости». Этот стандарт является ключевым документом для корректного сопоставления результатов.

Таблица перевода между числами твердости HRC, HRA, HRB, HB, HV, HSD по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу и Шору.

d₁₀ — Диаметр отпечатка по Бринеллю при диаметре шарика 10 мм и испытательной нагрузке 2943 Н.

d₁₀, мм	По Бринеллю HB	По Роквеллу			По Виккерсу HV	По Шору HSD
d₁₀, мм	По Бринеллю HB	HRA	HRC	HRB	По Виккерсу HV	По Шору HSD
2,30	712	85,1	66,4	—	1016	98,3
2,31	706	84,9	66,0	—	999	97,8
2,32	700	84,7	65,7	—	983	97,4
2,33	694	84,5	65,3	—	967	96,9
2,34	688	84,3	65,0	—	951	96,3
2,35	682	84,1	64,6	—	936	95,8
2,36	676	83,9	64,3	—	922	95,3
2,37	670	83,6	63,9	—	907	94,7
2,38	665	83,4	63,6	—	893	94,1
2,39	659	83,2	63,2	—	880	93,5
2,40	653	83,0	62,9	—	866	92,9
2,41	648	82,8	62,5	—	853	92,3
2,42	643	82,6	62,1	—	841	91,7
2,43	637	82,4	61,8	—	828	91,1
2,44	632	82,2	61,4	—	816	90,4
2,45	627	82,0	61,1	—	804	89,8
2,46	621	81,8	60,7	—	793	89,1
2,47	616	81,6	60,4	—	782	88,5
2,48	611	81,4	60,0	—	771	87,8
2,49	606	81,3	59,7	—	760	87,2
2,50	601	81,1	59,3	—	750	86,5
2,51	597	80,9	59,0	—	739	85,9
2,52	592	80,7	58,6	—	730	85,2
2,53	587	80,5	58,3	—	720	84,5
2,54	582	80,3	57,9	—	710	83,9
2,55	578	80,1	57,6	—	701	83,2
2,56	573	79,9	57,2	—	692	82.6
2,57	569	79,7	56,9	—	683	81,9
2,58	564	79,6	56,5	—	675	81,3
2,59	560	79,4	56,2	—	666	80,6
2,60	555	79,2	55,8	—	658	80,0
2,61	551	79,0	55,5	—	650	79,3
2,62	547	78,8	55,1	—	643	78,7
2,63	542	78,6	54,8	—	635	78,0
2,64	538	78,5	54,5	—	627	77,4
2,65	534	78,3	54,1	—	620	76,8
2,66	530	78,1	53,8	—	613	76,2
2,67	526	77,9	53,5	—	606	75,6
2,68	522	77,7	53,1	—	599	74,9
2,69	518	77,6	52,8	—	593	74,3
2,70	514	77,4	52,5	—	586	73,7
2,71	510	77,2	52,2	—	580	73,2
2,72	506	77,0	51,8	—	574	72,6
2,73	503	76,9	51,5	—	568	72,0
2,74	499	76,7	51,2	—	562	71,4
2,75	495	76,5	50,9	—	556	70,9
2,76	492	76,4	50,6	—	550	70,3
2,77	488	76,2	50,3	—	544	69,8
2,78	484	76,0	50,0	—	539	69,2
2,79	481	75,8	49,7	—	534	68,7
2,80	477	75,7	49,4	—	528	68,1
2,81	474	75,5	49,1	—	523	67,6
2,82	470	75,4	48,8	—	518	67,1
2,83	467	75,2	48,5	—	513	66,6
2,84	464	75,0	48,2	—	508	66,1
2,85	460	74,9	47,9	—	504	65,6
2,86	457	74,7	47,6	—	499	65,1
2,87	454	74,6	47,3	—	494	64,6
2,88	451	74,4	47,0	—	490	64,1
2,89	447	74,2	46,8	—	485	63,7
2,90	444	74,1	46,5	—	481	63,2
2,91	441	73,9	46,2	—	477	62,7
2,92	438	73,8	45,9	—	473	62,3
2,93	435	73,6	45,7	—	468	61,8
2,94	432	73,5	45,4	—	464	61,4
2,95	429	73,3	45,1	—	460	61,0
2,96	426	73,2	44,9	—	456	60,5
2,97	423	73,0	44,6	—	453	60,1
2,98	420	72,9	44,4	—	449	59,7
2,99	417	72,7	44,1	—	445	59,3
3,00	415	72,6	43,8	—	441	58,9
3,01	412	72,4	43,6	—	438	58,5
3,02	409	72,3	43,3	—	434	58,1
3,03	406	72,2	43,1	—	431	57,7
3,04	403	72,0	42,9	—	427	57,3
3,05	401	71,9	42,6	—	424	56,9
3,06	398	71,8	42,4	—	420	56,5
3,07	395	71,6	42,1	—	417	56,2
3,08	393	71,5	41,9	—	414	56,8
3,09	390	71,3	41,7	—	411	55,4
3,10	388	71,2	41,4	—	408	55,1
3,11	385	71,1	41,2	—	404	54,7
3,12	383	71,0	40,9	—	401	54,4
3,13	380	70,8	40,7	—	398	54,0
3,14	378	70,7	40,5	—	395	53,7
3,15	375	70,6	40,3	—	392	53,3
3,16	373	70,4	40,0	—	389	53,0
3,17	370	70,3	39,8	—	386	52,7
3,18	368	70,2	39,6	—	384	52,3
3,19	366	70,1	39,3	—	381	52,0
3,20	363	70,0	39,1	—	378	51,7
3,21	361	69,8	38,9	—	375	51,4
3,22	359	69,7	38,7	—	372	51,1
3,23	356	69,6	38,5	—	370	50,8
3,24	354	69,5	38,2	—	367	50,4
3,25	352	69,4	38,0	—	364	50,1
3,26	350	69,2	37,8	—	362	49,8
3,27	347	69,1	37,6	—	359	49,5
3,28	345	69,0	37,4	—	357	49,2
3,29	343	68,9	37,1	—	354	48,9
3,30	341	68,8	36,9	—	352	48,6
3,31	339	68,7	36,7	—	349	48,4
3,32	337	68,6	36,5	—	347	48,1
3,33	335	68,5	36,3	—	344	47,8
3,34	333	68,4	36,0	—	342	47,5
3,35	331	68,2	35,8	—	340	47,2
3,36	329	68,1	35,6	—	337	46,9
3,37	327	68,0	35,4	—	335	46,6
3,38	325	67,9	35,2	—	333	46,4
3,39	323	67,8	34,9	—	331	46,1
3,40	321	67,7	34,7	—	328	45,8
3,41	319	67,6	34,5	—	326	45,5
3,42	317	67,5	34,3	—	324	45,3
3,43	315	67,4	34,1	—	322	45,0
3,44	313	67,3	33,8	—	320	44,7
3,45	311	67,2	33,6	—	317	44,5
3,46	309	67,1	33,4	—	315	44,2
3,47	307	67,0	33,2	—	313	44,0
3,48	306	66,9	33,0	—	311	43,7
3,49	304	66,8	32,7	—	309	43,4
3,50	302	66,7	32,5	—	307	43,2
3,51	300	66,6	32,3	—	305	42,9
3,52	298	66,5	32,1	—	303	42,7
3,53	297	66,4	31,9	—	301	42,4
3,54	295	66,3	31,6	—	299	42,2
3,55	293	66,2	31,4	—	298	41,9
3,56	292	66,1	31,2	—	296	41,7
3,57	290	66,0	31,0	—	294	41,4
3,58	288	65,9	30,8	—	292	41,2
3,59	287	65,8	30,5	—	290	40,9
3,60	285	65,7	30,3	—	288	40,7
3,61	283	65,6	30,1	—	286	40,5
3,62	282	65,5	29,9	—	285	40,2
3,63	280	65,5	29,7	—	283	40,0
3,64	278	65,4	29,4	—	281	39,7
3,65	277	65,3	29,2	—	280	39,5
3,66	275	65,2	29,0	—	278	39,3
3,67	274	65,1	28,8	—	276	39,1
3,68	272	65,0	28,6	—	274	38,8
3,69	271	64,9	28,3	—	273	38,6
3,70	269	64,8	28,1	—	271	38,4
3,71	268	64,7	27,9	—	270	38,1
3,72	266	64,6	27,7	—	268	37,9
3,73	265	64,5	27,5	—	266	37,7
3,74	263	64,4	27,3	—	265	37,5
3,75	262	64,3	27,1	—	263	37,3
3,76	260	64,2	26,8	—	262	37,1
3,77	259	64,1	26,6	—	260	36,8
3,78	257	64,0	26,4	—	259	36,6
3,79	256	63,9	26,2	—	257	36,4
3,80	255	63,8	26,0	—	256	36,2
3,81	253	63,7	25,8	—	254	36,0
3,82	252	63,6	25,6	—	253	35,8
3,83	251	63,5	25,4	—	251	35,6
3,84	249	63,4	25,2	—	250	35,4
3,85	248	63,3	25,0	—	249	35,2
3,86	246	63,2	24,8	—	247	35,0
3,87	245	63,1	24,6	—	246	34,8
3,88	244	63,0	24,4	100,0	244	34,6
3,89	243	62,9	24,2	99,9	243	34,4
3,90	241	62,8	24,0	99,8	242	34,2
3,91	240	62,7	23,8	99,6	240	34,1
3,92	239	62,6	23,6	99,5	239	33,9
3,93	237	62,5	23,4	99,3	238	33,7
3,94	236	62,4	23,2	99,2	237	33,5
3,95	235	62,3	23,0	99,0	235	33,3
3,96	234	62,2	22,8	98,9	234	33,1
3,97	232	62,1	22,6	98,7	233	33,0
3,98	231	62,0	22,4	98,6	231	32,8
3,99	230	61,9	22,2	98,4	230	32,6
4,00	229	61,8	22,0	98,2	229	32,5
4,01	228	61,7	21,8	98,1	228	32,3
4,02	226	61,6	21,6	97,9	227	32,1
4,03	225	61,5	21,5	97,7	225	32,0
4,04	224	61,4	21,3	97,6	224	31,8
4,05	223	61,3	21,1	97,4	223	31,6
4,06	222	61,1	20,9	97,2	222	31,5
4,07	221	61,0	20,7	97,0	221	31,3
4,08	219	60,9	20,5	96,9	219	31,2
4,09	218	60,8	20,3	96,7	218	31,0
4,10	217	60,7	20,1	96,5	217	30,9
4,11	216	60,6	19,9	96,3	216	30,7
4,12	215	60,5	19,7	96,1	215	30,6
4,13	214	60,4	19,5	95,9	214	30,4
4,14	213	60,3	19,2	95,7	213	30,3
4,15	212	60,1	19,0	95,5	212	30,1
4,16	211	60,0	18,8	95,4	211	30,0
4,17	210	59,9	18,6	95,2	209	29,8
4,18	209	59,8	18,3	95,0	208	29,7
4,19	208	59,7	18,1	94,8	207	29,6
4,20	206	59,6	17,9	94,6	206	29,4
4,21	205	59,4	—	94,4	205	29,3
4,22	204	59,3	—	94,2	204	29,2
4,23	203	59,2	—	94,0	203	29,0
4,24	202	59,1	—	93,8	202	28,9
4,25	201	59,0	—	93,6	201	28,8
4,26	200	58,8	—	93,4	200	28,6
4,27	199	58,7	—	93,2	199	28,5
4,28	198	58,6	—	93,0	198	28,4
4,29	197	58,5	—	92,8	197	28,3
4,30	197	58,4	—	92,6	196	28,1
4,31	196	58,2	—	92,4	195	28,0
4,32	195	58,1	—	92,2	194	27,9
4,33	194	58,0	—	92,0	193	27,8
4,34	193	57,9	—	91,8	192	27,6
4,35	192	57,7	—	91,6	191	27,5
4,36	191	57,6	—	91,3	190	27,4
4,37	190	57,5	—	91,1	189	27,3
4,38	189	57,4	—	90,9	188	27,2
4,39	188	57,2	—	90,7	187	27,0
4,40	187	57,1	—	90,5	186	26,9
4,41	186	57,0	—	90,3	185	26,8
4,42	185	56,9	—	90,1	184	26,7
4,43	185	56,8	—	89,9	183	26,6
4,44	184	56,6	—	89,7	183	26,4
4,45	183	56,5	—	89,5	182	26,3
4,46	182	56,4	—	89,3	181	26,2
4,47	181	56,3	—	89,1	180	26,1
4,48	180	56,1	—	88,8	179	26,0
4,49	179	56,0	—	88,6	178	25,8
4,50	179	55,9	—	88,4	177	25,7
4,51	178	55,8	—	88,2	176	25,6
4,52	177	55,6	—	88,0	175	25,5
4,53	176	55,5	—	87,8	175	25,3
4,54	175	55,4	—	87,6	174	25,2
4,55	174	55.3	—	87,4	173	25,1
4,56	174	55,1	—	87,1	172	25,0
4,57	173	55,0	—	86,9	171	24,9
4,58	172	54,9	—	86,7	171	24,7
4,59	171	54,8	—	86,5	170	24,6
4,60	170	54,6	—	86,3	169	24,5
4,61	170	54,5	—	86,1	168	24,4
4,62	169	54,4	—	85,9	167	24,2
4,63	168	54,3	—	85,6	167	24,1
4,64	167	54,1	—	85,4	166	24,0
4,65	167	54,0	—	85,2	165	23,9
4,66	166	53,9	—	85,0	164	23,7
4,67	165	53,8	—	84,8	164	23,6
4,68	164	53,6	—	84,6	163	23,5
4,69	164	53,5	—	84,3	162	23,4
4,70	163	53,4	—	84,1	162	23,2
4,71	162	53,3	—	83,9	161	23,1
4,72	161	53,2	—	83,7	160	23,0
4,73	161	53,0	—	83,5	160	22,9
4,74	160	52,9	—	83,2	159	22,7
4,75	159	52,8	—	83,0	158	22,6
4,76	158	52,7	—	82,8	158	22,5
4,77	158	52,6	—	82,6	157	22,4
4,78	157	52,4	—	82,4	156	22,3
4,79	156	52,3	—	82,1	156	22,1
4,80	156	52,2	—	81,9	155	22,0
4,81	155	52,1	—	81,7	154	21,9
4,82	154	52,0	—	81,5	154	21,8
4,83	154	51,8	—	81,3	153	21,7
4,84	153	51,7	—	81,0	153	21,6
4,85	152	51,6	—	80,8	152	21,5
4,86	152	51,5	—	80,6	151	21,4
4,87	151	51,3	—	80,4	151	21,3
4,88	150	51,2	—	80,1	150	21,2
4,89	150	51,1	—	79,9	150	21,1
4,90	149	51,0	—	79,7	149	21,0
4,91	148	50,9	—	79,5	148	21,0
4,92	148	50,7	—	79,2	148	20,9
4,93	147	50,6	—	79,0	147	20,8
4,94	146	50,5	—	78,8	146	20,8
4,95	146	50,4	—	78,6	146	20,7
4,96	145	50,2	—	78,3	145	20,7
4,97	144	50,1	—	78,1	144	20,7
4,98	144	50,0	—	77,9	144	20,6
4,99	143	49,8	—	77,6	143	20,6
5,00	143	—	—	77,4	143	20,6
5,01	142	—	—	77,2	142	—
5,02	141	—	—	77,0	141	—
5,03	141	—	—	76,7	141	—
5,04	140	—	—	76,5	140	—
5,05	140	—	—	76,3	140	—
5,06	139	—	—	76.0	139	—
5,07	138	—	—	75,8	138	—
5,08	138	—	—	75,6	138	—
5,09	137	—	—	75,3	137	—
5,10	137	—	—	75,1	137	—
5,11	136	—	—	74,8	136	—
5,12	136	—	—	74,6	136	—
5,13	135	—	—	74,4	135	—
5,14	134	—	—	74,1	134	—
5,15	134	—	—	73,9	134	—
5,16	133	—	—	73,7	133	—
5,17	133	—	—	73,4	133	—
5,18	132	—	—	73,2	132	—
5,19	132	—	—	72,9	132	—
5,20	131	—	—	72,7	131	—
5,21	131	—	—	72,4	131	—
5,22	130	—	—	72,2	130	—
5,23	129	—	—	72,0	129	—
5,24	129	—	—	71,7	129	—
5,25	128	—	—	71,5	128	—
5,26	128	—	—	71,2	128	—
5,27	127	—	—	71,0	127	—
5,28	127	—	—	70,7	127	—
5,29	126	—	—	70,5	126	—
5,30	126	—	—	70,2	126	—
5,31	125	—	—	70,0	125	—
5,32	125	—	—	69,7	125	—
5,33	124	—	—	69,5	124	—
5,34	124	—	—	69,2	124	—
5,35	123	—	—	69,0	123	—
5,36	123	—	—	68,7	123	—
5,37	122	—	—	68,5	122	—
5,38	122	—	—	68,2	122	—
5,39	121	—	—	68,0	121	—
5,40	121	—	—	67,7	121	—
5,41	120	—	—	67,5	120	—
5,42	120	—	—	67,2	120	—
5,43	119	—	—	67,0	119	—
5,44	119	—	—	66,7	119	—
5,45	118	—	—	66,4	118	—
5,46	118	—	—	66,2	118	—
5,47	117	—	—	65,9	117	—
5,48	117	—	—	65,7	117	—
5,49	116	—	—	65,4	116	—
5,50	116	—	—	65,2	116	—
5,51	115	—	—	64,9	115	—
5,52	115	—	—	64,6	115	—
5,53	115	—	—	64,4	115	—
5,54	114	—	—	64,1	114	—
5,55	114	—	—	63,9	114	—
5,56	113	—	—	63,6	113	—
5,57	113	—	—	63,3	113	—
5,58	112	—	—	63,1	112	—
5,59	112	—	—	62,8	112	—
5,60	111	—	—	62,6	111	—
5,61	111	—	—	62,3	111	—
5,62	111	—	—	62,0	111	—
5,63	110	—	—	61,8	110	—
5,64	110	—	—	61,5	110	—
5,65	109	—	—	61,2	109	—
5,66	109	—	—	61,0	109	—
5,67	108	—	—	60,7	108	—
5,68	108	—	—	60,5	108	—
5,69	108	—	—	60,2	108	—
5,70	107	—	—	59,9	107	—
5,71	107	—	—	59,7	107	—
5,72	106	—	—	59,4	106	—
5,73	106	—	—	59,1	106	—
5,74	105	—	—	58,9	105	—
5,75	105	—	—	58,6	105	—
5,76	105	—	—	58,3	105	—
5,77	104	—	—	58,1	104	—
5,78	104	—	—	57,8	104	—
5,79	103	—	—	57,5	103	—
5,80	103	—	—	57,3	103	—
5,81	103	—	—	57,0	103	—
5,82	102	—	—	56,8	102	—
5,83	102	—	—	56,5	102	—
5,84	101	—	—	56,2	101	—
5,85	101	—	—	56,0	101	—
5,86	101	—	—	55,7	101	—
5,87	100	—	—	55,4	100	—
5,88	100	—	—	55,2	100	—
5,89	100	—	—	54,9	100	—
5,90	99	—	—	54,6	—	—
5,91	99	—	—	54,4	—	—
5,92	98	—	—	54,1	—	—
5,93	98	—	—	53,9	—	—
5,94	98	—	—	53,6	—	—
5,95	97	—	—	53,3	—	—
5,96	97	—	—	53,1	—	—
5,97	97	—	—	52,8	—	—
5,98	96	—	—	52,5	—	—
5,99	96	—	—	52,3	—	—
6,00	95	—	—	52,0	—	—
6,01	95	—	—	51,8	—	—
6,02	95	—	—	51,5	—	—
6,03	94	—	—	51,2	—	—
6,04	94	—	—	51,0	—	—
6,05	94	—	—	50,7	—	—
6,06	93	—	—	50,5	—	—
6,07	93	—	—	50,2	—	—
6,08	93	—	—	50,0	—	—
6,09	92	—	—	49,7	—	—
6,10	92	—	—	49,4	—	—
6,11	92	—	—	49,2	—	—
6,12	91	—	—	48,9	—	—
6,13	91	—	—	48,7	—	—
6,14	91	—	—	48,4	—	—
6,15	90	—	—	48,2	—	—
6,16	90	—	—	47,9	—	—
6,17	90	—	—	47,7	—	—
6,18	89	—	—	47,4	—	—
6,19	89	—	—	47,2	—	—
6,20	89	—	—	46,9	—	—
6,21	88	—	—	46,7	—	—
6,22	88	—	—	46,4	—	—
6,23	88	—	—	46,2	—	—
6,24	87	—	—	45,9	—	—
6,25	87	—	—	45,7	—	—
6,26	87	—	—	45,4	—	—
6,27	86	—	—	45,2	—	—
6,28	86	—	—	44,9	—	—
6,29	86	—	—	44,7	—	—
6,30	85	—	—	44,4	—	—
6,31	85	—	—	44,2	—	—
6,32	85	—	—	43,9	—	—
6,33	85	—	—	43,7	—	—
6,34	84	—	—	43,5	—	—
6,35	84	—	—	43,2	—	—
6,36	84	—	—	43,0	—	—
6,37	83	—	—	42,7	—	—
6,38	83	—	—	42,5	—	—
6,39	83	—	—	42,2	—	—
6,40	82	—	—	42,0	—	—
6,41	82	—	—	41,8	—	—
6,42	82	—	—	41,5	—	—
6,43	82	—	—	41,3	—	—
6,44	81	—	—	41,0	—	—
6,45	81	—	—	40,8	—	—
6,46	81	—	—	40,6	—	—
6,47	80	—	—	40,3	—	—
6,48	80	—	—	40,1	—	—
6,49	80	—	—	39,8	—	—
6,50	80	—	—	39,6	—	—
6,51	79	—	—	39,4	—	—
6,52	79	—	—	39,1	—	—
6,53	79	—	—	38,9	—	—
6,54	79	—	—	38,6	—	—
6,55	78	—	—	38,4	—	—
6,56	78	—	—	38,1	—	—
6,57	78	—	—	37,9	—	—
6,58	78	—	—	37,7	—	—
6,59	77	—	—	37,4	—	—
6,60	77	—	—	37,2	—	—
6,61	77	—	—	36,9	—	—
6,62	77	—	—	36,7	—	—
6,63	76	—	—	36,4	—	—
6,64	76	—	—	36,2	—	—
6,65	76	—	—	35,9	—	—
6,66	76	—	—	35,7	—	—
6,67	75	—	—	35,4	—	—
6,68	75	—	—	35,2	—	—
6,69	75	—	—	34,9	—	—
6,70	75	—	—	34,7	—	—

Важное примечание: Все измерения твёрдости, согласно требованиям стандартов, должны осуществляться при стандартной температуре окружающей среды, которая обычно составляет 20±10°С (или 23±5°С по более строгим требованиям, например, ГОСТ 2999-75). Экстремальные температуры могут существенно влиять на пластичность материала и, как следствие, на результаты измерений.

В мире инженерии и материаловедения твёрдость является одной из ключевых механических характеристик, определяющих долговечность, износостойкость и функциональность любого изделия, от простого болта до лопатки турбины авиационного двигателя. Исторически первые попытки оценить твердость были качественными, как, например, шкала Мооса (1811 г.), основанная на принципе «какой минерал царапает какой». Однако с развитием промышленной революции потребовались точные, количественные и воспроизводимые методы. Это привело к созданию в начале XX века целого ряда методик, которые стали золотым стандартом в промышленности и науке.

Основные методов измерения твердости

1. Метод Бринелля (HB)

Определение твердости по методу Бринелля (НВ), предложенное шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (J.A. Brinell) в 1900 году, является одним из старейших и наиболее распространенных методов для материалов с низкой и средней твердостью. Метод стандартизирован в России по ГОСТ 9012-59 (ИСО 6506-1:2014) «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю».

Определение твердости по методу Бринелля (НВ)

Суть метода заключается во вдавливании в испытуемую поверхность стального или твердосплавного шарика определенного диаметра (D) под действием заданной нагрузки (F) в течение установленного времени (обычно 10-15 секунд). После снятия нагрузки измеряют диаметр полученного отпечатка (d) в двух взаимно перпендикулярных направлениях и находят среднее значение.

Число твердости по Бринеллю (НВ) — это отношение приложенной нагрузки к площади поверхности сферического отпечатка. Оно рассчитывается по формуле:

HB = (2 * F) / (π * D * (D — √(D² — d²)))

Где:

F – приложенная нагрузка, Н;
D – диаметр шарика, мм;
d – средний диаметр отпечатка, мм.

Пример обозначения: 250 HBW 10/3000/15 — означает твердость по Бринеллю 250, измеренную твердосплавным шариком (W — от Tungsten Carbide), диаметром 10 мм, под нагрузкой 3000 кгс (29430 Н) в течение 15 секунд. Если индентор стальной, буква W не ставится (например, 185 HB).

Преимущества и недостатки метода Бринелля

Преимущества:
- Оставляет большой отпечаток, что позволяет усреднить твердость по большой площади, нивелируя влияние микроструктурной неоднородности (например, в чугунах).
- Высокая точность и воспроизводимость для мягких и средне-твердых материалов.
- Существует прямая корреляция между твердостью по Бринеллю и пределом прочности для многих сталей.
Недостатки:
- Метод является разрушающим, оставляя заметный след на поверхности изделия.
- Неприменим для очень твердых материалов (более 450 HB), так как индентор может деформироваться.
- Не подходит для тонких изделий или покрытий из-за большой глубины вдавливания.

2. Метод Роквелла (HR)

Метод Роквелла (HR), разработанный американскими металлургами Хью и Стэнли Роквеллами (H.M. & S.P. Rockwell) в 1914 году, является самым популярным экспресс-методом контроля твердости в промышленности. Его главное преимущество — скорость и простота, так как результат считывается непосредственно со шкалы прибора. Метод регламентирован ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-1:2016) «Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу».

Определение твердости по методу Роквелла (HR)

Сущность метода заключается в измерении глубины внедрения индентора в материал под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок. Сначала прикладывается предварительная нагрузка F₀ (10 кгс), которая устраняет влияние поверхностных дефектов и обеспечивает плотный контакт индентора. Затем прикладывается основная нагрузка F₁. После снятия основной нагрузки (при сохранении предварительной) измеряется остаточная глубина проникновения индентора. Твердость по Роквеллу — безразмерная величина, обратно пропорциональная этой глубине.

В зависимости от типа индентора и величины нагрузки существует несколько шкал:

Шкала C (HRC): Используется алмазный конусный индентор с углом при вершине 120°. Основная нагрузка — 140 кгс (общая 150 кгс). Применяется для твердых материалов: закаленных сталей, твердых сплавов.
Шкала B (HRB): Используется стальной шарик диаметром 1/16 дюйма (1,588 мм). Основная нагрузка — 90 кгс (общая 100 кгс). Применяется для материалов средней и низкой твердости: отожженных сталей, цветных металлов.
Шкала A (HRA): Используется тот же алмазный конус, что и для HRC, но с основной нагрузкой 50 кгс (общая 60 кгс). Используется для очень твердых материалов (например, твердых сплавов) или для тонких листов, где шкала C может пробить образец.

Пример обозначения: 61,5 HRC – твердость по Роквеллу 61,5 единиц по шкале С. Это типичное значение для режущего инструмента.

Преимущества и недостатки метода Роквелла

Преимущества:
- Высокая производительность, идеален для серийного контроля.
- Малый размер отпечатка, что позволяет считать метод условно неразрушающим.
- Прямое считывание результата с прибора, исключающее ошибку оператора при измерении.
- Широкий диапазон шкал для разных материалов.
Недостатки:
- Меньшая точность по сравнению с методами Бринелля и Виккерса.
- Высокая чувствительность к состоянию поверхности (требуется чистая и гладкая площадка).
- На результат могут влиять прогиб образца и состояние опорного столика.

3. Метод Виккерса (HV)

Твердость по методу Виккерса (HV) была разработана в 1921 году инженерами британской компании Vickers Ltd как универсальная альтернатива методу Бринелля, подходящая для материалов любой твердости. Этот метод отличается высокой точностью и является основным в исследовательских лабораториях. Он стандартизирован по ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 «Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения».

Определение твердости по методу Виккерса

В качестве индентора используется правильная четырехгранная алмазная пирамида с углом между противоположными гранями 136°. Такой угол выбран не случайно: он обеспечивает геометрическое подобие отпечатков и приближает результаты к шкале Бринелля. Индентор вдавливается под нагрузкой F, а после ее снятия измеряются диагонали d₁ и d₂ полученного ромбовидного отпечатка с помощью микроскопа.

Число твердости HV рассчитывается как отношение нагрузки к площади боковой поверхности отпечатка:

формула Твердости по Виккерсу

В упрощенном виде формула выглядит так:

HV ≈ 0.1891 * (F / d²)

Где d — среднее арифметическое диагоналей (d₁+d₂)/2.

Метод Виккерса уникален тем, что позволяет измерять твердость в широчайшем диапазоне нагрузок — от нескольких граммов (микротвердость) до 100 кгс и более (макротвердость). Это делает его незаменимым для анализа тонких покрытий, поверхностных слоев (азотирование, цементация), отдельных фаз и зерен в структуре материала.

Пример обозначения: 500 HV 30 – твердость по Виккерсу 500, полученная при силе 30 кгс (294,3 Н). Время выдержки по умолчанию 10-15 с. Если оно иное, его указывают: 220 HV 10/40 – твердость 220, измеренная при нагрузке 10 кгс и выдержке 40 с.

Преимущества и недостатки метода Виккерса

Преимущества:
- Высочайшая точность и воспроизводимость.
- Один индентор для материалов любой твердости, от свинца до алмаза.
- Возможность измерения микротвердости очень тонких слоев и мелких деталей.
- Геометрически подобные отпечатки при разных нагрузках, что упрощает расчеты.
Недостатки:
- Требует тщательной подготовки поверхности (шлифовка, полировка).
- Низкая производительность из-за необходимости оптического измерения диагоналей.
- Высокая стоимость оборудования.

4. Метод Шора (HSD)

Метод Шора, предложенный Альбертом Ф. Шором в 1920-х годах, fundamentally отличается от предыдущих. Существует два разных метода, носящих это имя: динамический (склероскоп) для металлов и статический (дюрометр) для полимеров. В контексте металлов чаще всего имеется в виду динамический метод.

Метод Шора для металлов (склероскопическая твердость, HSD)

Сущность данного метода состоит в определении твердости по высоте отскока бойка с алмазным наконечником, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных энергии, поглощенной материалом при ударе. Чем выше отскок, тем тверже материал. Этот метод регламентируется ГОСТ 23273-78 «Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору)».

Определение твердости по методу Шора (HSD)

Метод отличается портативностью и практически не оставляет следов на поверхности, что делает его удобным для контроля крупногабаритных изделий (валы, прокатные валки, шестерни).

Метод Шора для полимеров и эластомеров (дюрометр, Shore A/D)

Этот метод, часто встречающийся в технической документации на резины и пластики, основан на вдавливании стандартизированного индентора (иглы) под действием пружины. Измеряется глубина проникновения. Существует несколько шкал, самые распространенные — Шор А (Shore A) для мягких эластомеров и Шор D (Shore D) для твердых резин и пластиков. Метод регулируется ГОСТ 24621-2015 (ISO 868:2003) «Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору)».

Пример обозначения: 95 HSD (для металла) или 75 Shore D (для пластика).

Преимущества и недостатки метода Шора (динамического)

Преимущества:
- Портативность и возможность измерений «в поле».
- Практически полное отсутствие повреждения поверхности.
- Высокая скорость измерений.
Недостатки:
- Низкая точность и большой разброс значений.
- Результат зависит не только от твердости, но и от модуля упругости материала.
- Чувствительность к массе и толщине образца.

5. Другие методы (HK, HL)

Mетоды, которые часто встречаются в специфических областях:

Метод Кнупа (HK): похож на метод Виккерса, но использует вытянутый ромбовидный индентор. Идеален для очень хрупких материалов (керамика, стекло) и тонких покрытий, так как создает меньшее растрескивание.
Динамический метод Либа (HL): на этом принципе основано большинство современных портативных твердомеров. Он измеряет потерю скорости бойка после отскока от поверхности и позволяет мгновенно получать результат, часто с автоматическим пересчетом в HRC, HB и HV.

Сравнительная таблица методов измерения твердости

Параметр	Бринелль (HB)	Роквелл (HR)	Виккерс (HV)	Шор (HSD, склероскоп)
Принцип	Вдавливание шарика, измерение диаметра отпечатка.	Вдавливание индентора, измерение глубины проникновения.	Вдавливание пирамиды, измерение диагоналей отпечатка.	Динамический удар, измерение высоты отскока бойка.
Индентор	Стальной или твердосплавный шарик.	Алмазный конус (HRC, HRA) или стальной шарик (HRB).	Алмазная четырехгранная пирамида (136°).	Боек с алмазным наконечником.
Область применения	Мягкие и средне-твердые металлы, чугуны, поковки, литье.	Массовый контроль термообработанных деталей, сталей и сплавов.	Все материалы, тонкие слои, покрытия, микроструктурный анализ.	Крупногабаритные изделия, контроль на месте, экспресс-анализ.
Главное преимущество	Усреднение по большой площади, надежность для неоднородных материалов.	Скорость и простота, отсутствие необходимости в оптике.	Высочайшая точность, универсальность, возможность микроизмерений.	Портативность, неразрушающий характер.
Главный недостаток	Разрушающий характер, неприменимость для очень твердых и тонких образцов.	Меньшая точность, чувствительность к дефектам поверхности.	Медленный процесс, высокие требования к подготовке поверхности.	Низкая точность, зависимость от упругости и массы.

Нормативная база

Корректное проведение испытаний и интерпретация результатов невозможны без опоры на стандарты. Ниже приведен расширенный список ключевых нормативных документов в области измерения твердости:

ГОСТ Р 58652-2019 (ИСО 18265:2013) «Материалы металлические. Преобразование значений твердости». (Основной документ для перевода значений).
ГОСТ 9012-59 (ИСО 6506-1:2014) «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю».
ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-1:2016) «Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу».
ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 «Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения».
ГОСТ 2999-75 «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу при малых нагрузках». (Регламентирует микротвердость).
ГОСТ 23273-78 «Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору)».
ГОСТ 24621-2015 (ISO 868:2003) «Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору)».
ASTM E18-20 «Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials». (Американский аналог ГОСТ 9013).
ASTM E10-18 «Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials». (Американский аналог ГОСТ 9012).
ASTM E384-17 «Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials». (Стандарт по микротвердости).

Интересные факты о твердости

Самый твердый природный материал — алмаз. По шкале Виккерса его твердость достигает 10 000 — 15 000 HV.
Не только вдавливание. Существуют и другие методы определения твердости, например, метод царапания (микротвердость по Мартенсу) и динамические методы, как метод Польди, где твердость определяется по сравнению отпечатка на образце и эталоне при ударном воздействии.
Твердость и температура. При нагреве твердость большинства материалов падает. Существуют специальные установки для измерения «горячей твердости», что критически важно для материалов, работающих при высоких температурах (например, в двигателях).
Наноиндентирование. Современная наука шагнула еще дальше. Метод наноиндентирования позволяет измерять твердость и модуль упругости сверхтонких пленок и наноструктур, вдавливая индентор на глубину всего в несколько нанометров.
Твердость не равна хрупкости. Высокая твердость не всегда означает прочность. Например, керамика очень твердая, но хрупкая. А вязкая сталь может быть менее твердой, но способна выдерживать большие ударные нагрузки без разрушения.

FAQ: Часто задаваемые вопросы

В чем принципиальная разница между HRC и HRB?: Разница в инденторе и нагрузке. HRC (шкала C) используется для твердых материалов, применяя алмазный конус и высокую нагрузку (150 кгс). HRB (шкала B) — для более мягких, используя стальной шарик и меньшую нагрузку (100 кгс). Их значения нельзя напрямую сравнивать без переводных таблиц.
Почему нельзя просто пересчитать HB в HRC по формуле?: Потому что методы основаны на разных физических принципах. Бринелль измеряет площадь отпечатка, а Роквелл — его глубину. Связь между этими величинами нелинейная, сложная и зависит от упруго-пластических свойств конкретного материала. Поэтому используются только эмпирические таблицы, полученные экспериментально.
Что такое «микротвердость» и зачем она нужна?: Микротвердость — это измерение твердости очень малых областей материала с помощью метода Виккерса (или Кнупа) при очень низких нагрузках (от 1 г до 1 кгс). Она необходима для анализа тонких покрытий (толщиной в микроны), отдельных структурных составляющих сплава (зерен, фаз), сварных швов или для оценки хрупких материалов, которые разрушатся под большой нагрузкой.
Какой метод выбрать для контроля закалки стальной детали на заводе?: Для массового производственного контроля после закалки идеальным выбором является метод Роквелла (шкала HRC). Он обеспечивает высокую скорость, достаточную точность для производственных нужд и не требует сложной подготовки образцов.
Можно ли измерить твердость резины по шкале Роквелла?: Нет, нельзя. Металлы при вдавливании испытывают преимущественно пластическую деформацию, а резина — упругую. После снятия нагрузки отпечаток на резине практически полностью исчезнет. Для эластомеров и полимеров используются специальные методы, такие как дюрометрия по Шору (шкалы А и D).
Насколько важна подготовка поверхности перед измерением?: Критически важна, особенно для методов Виккерса и Роквелла. Неровности, окалина, обезуглероженный слой или даже масляная пленка могут сильно исказить результат. Поверхность должна быть плоской, гладкой и чистой. Для метода Виккерса часто требуется полировка до зеркального блеска.

Как выбрать подходящий метод измерения твердости?

Выбор правильного метода измерения твердости — это ключевой шаг для получения достоверных и полезных данных. Неправильно выбранный метод может привести к повреждению детали или получению некорректных результатов. Чтобы сделать осознанный выбор, ответьте на четыре главных вопроса:

Какой материал вы испытываете?

Тип материала является основным фактором, определяющим выбор метода.

Твердые металлы (закаленная сталь, твердые сплавы, инструментальные стали):
Лучший выбор — Роквелл (шкалы HRC, HRA) или Виккерс (HV). Алмазный индентор этих методов предназначен для работы с материалами высокой твердости, где стальной шарик Бринелля может деформироваться.
Металлы средней и низкой твердости (отожженная сталь, алюминий, медь, латунь):
Идеально подходят Бринелль (HB) и Роквелл (шкала HRB). Метод Бринелля с его крупным отпечатком особенно хорош для получения усредненного значения.
Неоднородные материалы (чугун, крупнозернистые сплавы):
Здесь Бринелль (HB) является золотым стандартом. Большой диаметр шарика и отпечатка позволяет «усреднить» твердость по всей гетерогенной структуре (включая зерна графита и металлическую матрицу), нивелируя локальные отклонения.
Тонкие материалы, покрытия, поверхностные слои (азотирование, цементация):
Единственный надежный вариант — Виккерс (микротвердость). Он позволяет использовать очень малые нагрузки (от нескольких граммов), создавая крошечный отпечаток, который не продавливает тонкий слой насквозь.
Хрупкие материалы (керамика, стекло, спеченные карбиды):
Предпочтительны Виккерс (HV) или Кнуп (HK). Их алмазные пирамидальные инденторы при малых нагрузках минимизируют риск растрескивания материала вокруг отпечатка.
Полимеры, эластомеры, резины:
Методы для металлов здесь неприменимы. Используется специальный прибор — дюрометр Шора (шкалы A для мягких, D для твердых), который измеряет сопротивление упругому вдавливанию.

Каковы форма, размер и состояние образца?

Геометрия и состояние детали накладывают серьезные ограничения.

Крупногабаритные и тяжелые изделия (валки, станины, трубы):
Стационарные твердомеры не подходят. Необходимо использовать портативные (переносные) приборы, работающие по динамическому методу Либа (HL) или упругого отскока Шора (HSD).
Тонкие листы или проволока:
Требуются методы с малыми нагрузками, чтобы избежать «эффекта наковальни» (когда индентор «чувствует» подложку). Используйте Виккерс (микротвердость) или специальные поверхностные шкалы Роквелла (HR15N, HR30T).
Криволинейные поверхности (цилиндры, сферы):
Измерение на кривых поверхностях требует введения поправочных коэффициентов. Метод Роквелла более устойчив к небольшой кривизне. Для точных измерений по Бринеллю и Виккерсу требуется подготовка плоской площадки.
Качество поверхности:
Для Виккерса нужна почти идеальная, полированная поверхность, чтобы можно было точно измерить диагонали отпечатка под микроскопом. Роквелл менее требователен (достаточно шлифовки). Бринелль наиболее «терпим» к шероховатости.

Какова цель измерения и требуемая точность?

Задачи контроля и исследований требуют разного подхода.

Массовый производственный контроль (входной/выходной):
Безусловный лидер — Роквелл (HR). Он обеспечивает высочайшую скорость (результат за 5-10 секунд) и не требует оптических измерений, что минимизирует человеческий фактор.
Лабораторные исследования, арбитражные испытания, научная работа:
Стандарт де-факто — Виккерс (HV). Он обладает наивысшей точностью, воспроизводимостью и универсальностью, позволяя сравнивать твердость любых материалов в единой шкале.
Экспресс-оценка «в поле», сортировка металла:
Идеальны портативные динамические твердомеры (Либ, Шор). Они дают мгновенный результат, но их точность ниже, чем у стационарных методов.

Насколько критично повреждение поверхности? ✨

Степень «разрушения» поверхности у методов сильно отличается.

Поверхность должна остаться неповрежденной (готовое изделие):
Используйте портативные методы (Либ, Шор) или микротвердость по Виккерсу. Отпечатки от них практически невидимы невооруженным глазом.
Допустим малый, едва заметный отпечаток:
Стандартный метод Роквелла (HR) оставляет небольшой конический или сферический след, который приемлем для большинства нелицевых поверхностей.
Размер отпечатка не имеет значения (заготовка, сырье):
Метод Бринелля (HB) оставляет крупный и хорошо видимый отпечаток, что делает его неприменимым для чистовых и ответственных поверхностей.

Сравнительная таблица методов

Критерий выбора	Бринелль (HB)	Роквелл (HR)	Виккерс (HV)	Портативные (Либ/Шор)
Основное применение	Литье, поковки, неоднородные материалы	Массовый контроль термообработки	Лаборатория, тонкие слои, все материалы	Крупные объекты, контроль на месте
Скорость	Низкая	Очень высокая	Очень низкая	Очень высокая
Точность	Хорошая	Хорошая	Отличная (эталонная)	Удовлетворительная
Размер отпечатка	Большой (разрушающий)	Малый	Очень малый (микро)	Почти невидимый
Требования к поверхности	Низкие	Средние	Высокие (полировка)	Средние

Заключение

Выбор метода измерения твердости — это всегда компромисс между требуемой точностью, производительностью, степенью разрушения образца и характером исследуемого материала. Методы Бринелля, Роквелла и Виккерса, созданные более века назад, до сих пор остаются основой промышленного контроля качества и научных исследований, каждый занимая свою незаменимую нишу. Понимание их физических принципов, преимуществ и ограничений, а также умение грамотно пользоваться переводными таблицами и стандартами, является неотъемлемой компетенцией современного инженера-материаловеда и технолога.

Список литературы:

Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., исправл. и доп. / Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

Об авторе
Недавние публикации

Александр Лавриненко

Ведущий инженер-технолог и эксперт по производственной оптимизации в Современные технологии производства

Александр Лавриненко — инженер-технолог с более чем 25-летним опытом в машиностроении, энергетике, строительстве и автоматизации производства. Получил степень магистра в области металлургии в МГТУ, специализируясь на современных методах обработки металлов и аддитивных технологиях.
Регулярно публикую материалы о передовых методах обработки и сварки материалов, а также освещаю новинки в сфере производства,материаловедения, строительства и др.

Александр Лавриненко недавно публиковал (посмотреть все)