Твёрдость по Шору (Метод отскока)

У этого термина существует и другое значение, см. Твёрдость по Шору.

При этом следует понимать, что хотя в другом значении этот метод так же является методом измерения твёрдости, оба метода предложены одним и тем же автором, имеют совпадающие названия и совпадающие обозначения шкал — это не версии одного метода, а два принципиально разных метода с разными значениями шкал, описываемых разными стандартами.

Универсальный электронный динамический твердомер со шкалой Шора (склероскоп)

Твёрдость по Шору — метод определения твёрдости очень твёрдых материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк (осн. часть склероскопа Шора), свободно и вертикально падающий с определённой высоты. Твердость по этому методу Шора оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.

Метод и шкала предложены американским промышленником Альбертом Ф. Шором в 1906 году.^[1]

Обозначается HSx, где H — Hardness, S — Shore и x — латинская буква, обозначающая тип шкалы, использованной при измерении.

• Например: 85HSD.

Метод не дает точных показаний, так как высота отскакивания бойка зависит не только от твердости испытуемого металла, но и от множества других причин: от толщины металла, от степени шероховатости его поверхности, внутренней структуры и т. д. Однако этот метод, вследствие его простоты и оперативности, часто применяется в заводской практике — преимущественно для быстрого контроля результатов термической обработки стальных изделий (закалки и отпуска). Он так же позволяет производить измерения прямо на готовых изделиях, крупногабаритных деталях и криволинейных поверхностях.

Величина твёрдости по Шору не имеет точного метода перевода её на другие величины твёрдости и прочности при растяжении.

Шкалы

Основные шкалы C и D.

Шкала прибора имеет 140 равных делений. Нормируемая высота отскока бойка соответствует 100 делениям. Цена деления должна быть не более 1-й единицы твёрдости по Шору.

В склероскопе модели C высота падения бойка h₁ = 254 мм; высота отскока h₂ = 181,4 мм (Соотв. 100 единиц твёрдости по Шору).

В склероскопе модели D высота падения бойка h₁ = 19,0 мм; высота отскока h₂ = 13,6 мм (Соотв. 100 единиц твёрдости по Шору).

Твёрдость по Шору для углеродистой стали связана с твёрдостью по Бринеллю и пределом прочности при растяжении σ_b следующей зависимостью^[2]:

$~\mathrm{H_B\approx 7H_{Sh}}$; $~\mathrm{\sigma _b \approx 2,5H_{Sh}}$

Устройство прибора

Склероскопы Шора снабжаются бойком с алмазным наконечником сферической формы.

Склероскоп Шора модели C представляет собой полую трубку с окном, на котором нанесены деления шкалы, в ней падает лёгкий боёк массой 2,5 г и радиусом сферы алмаза 1,25 мм. Высота отскока регистрируется визуально.

• Для испытания мягких материалов допускается применение бойка со стальным тупым наконечником. Значения твёрдости, полученные с таким бойком^[2]: H'_Sh = H_Sh / 0,56

Склероскоп Шора модели D представляет собой полую трубку, в которой падает тяжелый боёк массой 36,0 г и радиусом сферы алмаза 1 мм. Высота отскока регистрируется либо механическим индикаторным устройством, либо электронным. В первом случае значения твёрдости получаются менее точными, вследствие увеличения потерь.

В верхней части трубки имеется фиксирующе-спусковой механизм, предназначенный для удержания и отпускания бойка.

Трубка склероскопа является съёмной частью, устанавливаемой на специальную подставку (штатив), имеющую в своём составе предметный столик.

Склероскопы Шора снабжаются эталонами твёрдости.

Схема склероскопа Шора.
1 — боёк, 2 — испытуемый образец, 3 — трубка склерометра, установленная на штатив, 4 — алмаз.

Проведение испытаний

Испытание проводят при температуре окружающей среды (20 ^{+ 15}/_{- 10}) °C.

При измерении непосредственно на изделии его масса должна составлять не менее 5 кг. Масса образцов, устанавливаемых на столик твердомера, должна составлять не менее 0,1 кг и они должны иметь толщину не менее 10 мм.

Поверхность испытуемого изделия или образца должна быть свободной от масла и грязи, иметь шероховатость не более R_a = 2,5 мкм по ГОСТ 2789-73.

Поверхность столика прибора должна быть ровной, свободной от масла и грязи.

Перед испытанием склероскоп устанавливается вертикально по уровню или отвесу, а поверхность испытуемого образца или изделия — горизонтально. Образец, устанавливаемый на столик прибора, плотно зажимается на нём. Для цилиндрических образцов используют V-образныю подставку. Изделия больших размеров испытываются с помощью съёмной части прибора. Основание прибора плотно прижимается к испытуемому образцу или изделию.

Проводят не менее 5-ти измерений в разных местах на исследуемом участке образца или изделия, но на расстоянии не менее 2 мм между двумя соседними отпечатками и от края образца или изделия.

При проведении испытания частота ударов должна быть не боле 5 в 10 с.

Среднее арифметическое результатов измерения принимается за твёрдость данного образца или изделия при условии, что разность между наибольшим и наименьшим значением результатов измерений не превышает 5 единиц. В случае отличия более чем на 5 единиц, испытание повторяют, удвоив количество измерений (отпечатков).

Полученную твердость по Шору указывают с округлением до целой единицы шкалы.

См. также

• Твердость
• Твёрдость по Шору (Метод вдавливания)
• Шкала Мооса
• Твердость по Роквеллу
• Твердость по Викерсу
• Твердость по Бринелю

Литература

• ГОСТ 23273-78 Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору).
• ГОСТ 8.426-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы для измерения твердости металлов методом упругого отскока бойка (по Шору). Методы и средства поверки.
• ГОСТ 8.516-2001 Государственная поверочная схема для средств измерений твердости металлов по шкале твёрдости D.
• Украинская Советская Энциклопедия, Том 12, Киев, 1985 г.

Примечания

1. ↑ Новый Политехнический Словарь / Гл. ред. А. Ю. Ишлинский. — Москва: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000 г. — С. 621. — 671 с. — 15 000 экз. — ISBN 5-85270-322-2
2. ↑ ^{1 2} Раздел второй. Материалы машиностроения // Машиностроение. Энциклопедический справочник / Под ред. акад. Е. А. Чудакова. — Москва: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1947 г. — Т. 3. — С. 14. — 712 с. — 50 000 экз.

Ссылки

Сравнительная таблица твёрдостей в разных шкалах.