Твёрдость по Роквеллу HRC

27.02.2026
Инженерные термины и определения

Твёрдость по Роквеллу HRC — один из наиболее распространённых методов оценки механических свойств металлов в машиностроении и термическом производстве. Принцип метода основан на измерении глубины остаточного вдавливания индентора под нормированной нагрузкой. Результат считывается непосредственно со шкалы прибора, что делает метод быстрым, воспроизводимым и пригодным для поточного производственного контроля.

Что такое твёрдость по Роквеллу

Твёрдость по Роквеллу — это числовая характеристика сопротивления материала пластической деформации при вдавливании индентора стандартизованной формы. В отличие от метода Бринелля, где результат определяется по диаметру остаточного отпечатка, метод Роквелла регистрирует непосредственно глубину вдавливания — автоматически, в процессе нагружения.

В России метод регламентируется действующим межгосударственным стандартом ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86). Международные аналоги — ISO 6508-1:2016 и ASTM E18. Показатель обозначается буквами HR с добавлением буквы шкалы: HRC, HRB, HRA.

Единица шкалы Роквелла условна: 1 единица HRC соответствует глубине вдавливания 0,002 мм (2 мкм). Чем глубже проник индентор, тем ниже числовое значение твёрдости. Это соотношение единое для всех шкал.

Принцип работы метода Роквелла

Испытание состоит из трёх последовательных этапов. На первом прикладывается предварительная нагрузка F0 = 10 кгс (98 Н) — она обеспечивает надёжный контакт с поверхностью и исключает влияние шероховатости. На втором этапе плавно прикладывается основная нагрузка F1, определяемая выбранной шкалой; выдержка под суммарной нагрузкой для большинства сталей составляет от 10 до 15 с (ГОСТ 9013-59, п. 4.4). На третьем этапе основная нагрузка снимается при сохранении предварительной, и прибор фиксирует остаточную глубину вдавливания — по ней непосредственно рассчитывается число твёрдости.

Результат отображается на индикаторе или цифровом дисплее без дополнительных вычислений. Полный цикл одного измерения занимает, как правило, 15–30 с с учётом установки образца.

Типы инденторов

Алмазный конус с углом при вершине 120° и радиусом скругления вершины 0,2 мм — применяется при измерении по шкалам HRC и HRA для твёрдых закалённых сталей и твёрдых сплавов.
Стальной закалённый шарик диаметром 1,5875 мм (1/16 дюйма) — применяется при измерении по шкале HRB для мягких и среднетвёрдых материалов.

Шкалы твёрдости по Роквеллу: HRC, HRB, HRA

Стандарт ГОСТ 9013-59 определяет девять шкал (A, B, C, D, E, F, G, H, K). В производственной практике машиностроения систематически применяются три основные: HRC, HRB и HRA. Выбор шкалы определяется ожидаемой твёрдостью материала и его минимальной толщиной.

Шкала	Индентор	Основная нагрузка F1, кгс	Рабочий диапазон	Типичное применение
HRC	Алмазный конус 120°, R 0,2 мм	140 (суммарная 150)	20–67 HRC	Закалённые и отпущенные стали, цементированные детали
HRB	Стальной шарик d = 1,5875 мм	90 (суммарная 100)	25–100 HRB	Мягкие стали, латунь, бронза, алюминиевые сплавы
HRA	Алмазный конус 120°, R 0,2 мм	50 (суммарная 60)	70–88 HRA	Твёрдые сплавы (ВК, ТК), азотированные поверхности, очень твёрдые материалы

Для всех шкал предварительная нагрузка F0 = 10 кгс (98 Н). Суммарная нагрузка F = F0 + F1.

Шкала HRC — основная для контроля термообработки

Шкала HRC — наиболее востребованная в термическом и инструментальном производстве. Именно значения HRC указываются в технических условиях и чертежах деталей, подвергаемых закалке и отпуску. Типичные значения для распространённых сталей:

Инструментальные стали (У10, У12, ХВГ, Х12МФ) после закалки: 60–65 HRC
Быстрорежущие стали типа Р6М5 после закалки и трёхкратного отпуска: 63–65 HRC
Конструкционные легированные стали (40Х, 38ХМА) после закалки и низкого отпуска: 52–58 HRC
Пружинные стали (60С2А, 65Г) после закалки и среднего отпуска: 40–48 HRC
Поверхностный слой деталей после цементации и закалки: 58–62 HRC
Конструкционные стали после закалки и высокого отпуска (сорбит): 28–38 HRC

Таблица перевода HRC в HBW и HV

На практике часто требуется перевод между шкалами — например, если чертёж задаёт твёрдость в HBW, а контроль выполняется методом Роквелла. Для этого применяются таблицы пересчёта по ГОСТ 18265-72 / ГОСТ Р ИСО 18265 и ISO 18265:2013. Пересчёт является приближённым: стандарт прямо указывает на значительный разброс значений. Отклонение в диапазоне HRC 40–60 может достигать ±5–8%.

HRC	HV	HBW (10/3000)	Предел прочности σ_в, МПа (ориентир.)
20	238	226	~770
25	266	253	~860
30	300	286	~970
35	336	320	~1090
40	392	371	~1260
45	446	421	~1430
50	513	481	~1640
55	596	544 *	—
60	746	(674) **	—
65	832	(780) **	—
* HBW 544 — выше предела стального шара (450 HBW по ГОСТ 9012-59); значение получено при использовании твёрдосплавного шара (лимит 650 HBW по ISO 6506-1). ** Значения в скобках находятся вне стандартного диапазона метода Бринелля (свыше 650 HBW) и являются расчётными по таблицам ISO 18265:2013. Прямое измерение методом Бринелля не применяется. Предел прочности σ_в рассчитан по ориентировочной зависимости σ_в ≈ 3,4 × HBW (МПа) для углеродистых и низколегированных сталей; применима только при HBW ≤ 500. Для значений HRC ≥ 55 зависимость нарушается из-за высокой хрупкости мартенсита.

Источник значений HV и HBW: ISO 18265:2013, Таблица A.1 (нелегированные и низколегированные стали, прокат и поковки). Для легированных инструментальных и быстрорежущих сталей отклонение от табличных значений может составлять ±5–10%.

Применение метода — где используется твёрдость HRC

Контроль термической обработки

Измерение твёрдости по Роквеллу HRC — обязательная операция приёмочного контроля деталей после закалки, отпуска, цементации, азотирования и нитроцементации. По значению HRC судят о структурном состоянии: мартенсит закалки даёт 60–67 HRC, после высокого отпуска (сорбит) твёрдость снижается до 28–38 HRC. Допуск на твёрдость в технических условиях, как правило, составляет ±2 HRC.

Инструментальное производство

Режущий, штамповый и измерительный инструмент из инструментальных и быстрорежущих сталей проверяется исключительно по шкале HRC. Твёрдость указывается в маршрутных технологиях и является одним из обязательных параметров сдаточного контроля.

Испытания на прокаливаемость

При торцевом испытании на прокаливаемость по ГОСТ 5657-69 (метод Джомини) твёрдость вдоль образца измеряется по шкале HRC через каждые 1,5 мм от закалённого торца. По полученным данным строится кривая прокаливаемости, характеризующая способность стали упрочняться на заданную глубину.

Преимущества и недостатки метода Роквелла

Высокая производительность: полный цикл нагружения 10–15 с; результат отображается на дисплее без расчётов.
Малый отпечаток: деталь остаётся пригодной к использованию; поверхность практически не повреждается.
Широкий диапазон: три основные шкалы охватывают материалы от отожжённых алюминиевых сплавов до твёрдых сплавов.
Пригодность для готовых деталей: измерение можно проводить прямо на изделии без вырезки образца.

Требования к поверхности: шероховатость поверхности не должна превышать Ra 0,8–1,6 мкм — поверхность необходимо зачищать шлифованием или полированием, исключая наклёп и обезуглероженный слой.
Ограничение по толщине: толщина образца или детали должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка (ГОСТ 9013-59); для тонких слоёв покрытий и диффузионных зон метод Роквелла не применяется — используют метод Виккерса (HV).
Приближённость перевода: пересчёт HRC→HBW даёт погрешность до ±8%, недопустимую для расчётных задач по допускаемым напряжениям.

Оборудование и подготовка к измерению

Твердомеры Роквелла

Стационарные твердомеры (типа ТР-5014, ТК-2, и их зарубежные аналоги Wilson Instruments, Mitutoyo HR, Zwick/Roell ZHR) работают по единому принципу: силовой механизм прикладывает нормированную нагрузку, глубиномер с точностью 0,001 мм фиксирует перемещение. Современные модели оснащены электронным индикатором, интерфейсом для передачи данных на ПК и функцией автоматической статистической обработки результатов.

Требования к подготовке образца (ГОСТ 9013-59)

Поверхность зачищается шлифованием до шероховатости Ra не более 0,8–1,6 мкм; не допускаются окалина, обезуглероженный слой, следы наклёпа.
Нижняя опорная поверхность образца также должна быть ровной — качание образца при нагружении недопустимо.
Расстояние между центрами соседних отпечатков — не менее 4 диаметров отпечатка, но не менее 2 мм (ГОСТ 9013-59, п. 4.6).
Расстояние от центра отпечатка до края образца — не менее 2 диаметров отпечатка, но не менее 1 мм (ГОСТ 9013-59).
Первые два отпечатка при каждой смене индентора или наковальни считаются пристрелочными и в расчёт не принимаются (ГОСТ 9013-59, п. 4.3).

Часто задаваемые вопросы по твёрдости HRC

Чем отличается HRC от HBW?

HRC фиксирует глубину вдавливания алмазного конуса под нагрузкой 150 кгс — измерение быстрое, отпечаток почти невидим. HBW определяет твёрдость по диаметру отпечатка твёрдосплавного шара диаметром 10 мм под нагрузкой 3000 кгс. Метод Бринелля применим до 650 HBW; выше этого значения (примерно соответствует HRC 58) его применение нецелесообразно, и использование шкалы HRC становится единственной практически применимой опцией.

Какое значение HRC нормально для закалённой стали?

Зависит от марки стали и режима термообработки. Конструкционные стали после закалки и высокого отпуска («улучшение»): 28–38 HRC. После закалки и низкого отпуска: 52–58 HRC. Инструментальные стали после закалки: 60–65 HRC. Быстрорежущие стали (Р6М5): 63–65 HRC.

Можно ли измерять HRC на тонких деталях или покрытиях?

Нет. Согласно ГОСТ 9013-59, толщина образца должна быть не менее десяти глубин остаточного отпечатка. Для диффузионных слоёв после азотирования (0,1–0,5 мм) и тонких покрытий применяют метод Виккерса (HV) с малыми нагрузками 0,05–1 кгс.

Когда применяется шкала HRA вместо HRC?

HRA используют для очень твёрдых и хрупких материалов — твёрдых сплавов ВК и ТК, азотированных поверхностей, материалов с твёрдостью выше 67 HRC. Уменьшенная нагрузка 60 кгс снижает риск растрескивания хрупкого приповерхностного слоя при испытании.

Насколько точен перевод HRC в предел прочности?

Ориентировочная зависимость σ_в ≈ 3,4 × HBW (МПа) применима для углеродистых и низколегированных сталей при HBW ≤ 500, то есть приблизительно до HRC 50. Для более высоких значений HRC, а также для легированных и инструментальных сталей корреляция нарушается — прочность зависит от химического состава, структуры и режима термообработки. ISO 18265:2013 прямо предупреждает о существенном разбросе при пересчёте твёрдости в предел прочности.

Заключение

Твёрдость по Роквеллу HRC — универсальный и технологичный метод контроля, незаменимый при приёмке деталей после термической обработки. Три основные шкалы HRC, HRB, HRA — охватывают практический диапазон от отожжённых сплавов до твёрдых металлокерамик. Таблицы перевода HRC↔HBW↔HV позволяют сопоставлять данные разных методов, но требуют учёта погрешности: значения носят приближённый характер и зависят от группы материала. Соблюдение требований ГОСТ 9013-59 к подготовке поверхности, расположению отпечатков и выдержке под нагрузкой — обязательное условие достоверного результата.

Статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер; предназначена для технических специалистов в области металловедения и машиностроения. Автор не несёт ответственности за решения, принятые на основании изложенных сведений. Для проведения испытаний, расчётов и приёмочного контроля следует руководствоваться актуальной редакцией действующих нормативных документов: ГОСТ 9013-59, ГОСТ 9012-59, ГОСТ 18265-72 / ГОСТ Р ИСО 18265, ISO 6508-1:2016, ISO 18265:2013, а также технической документацией производителя применяемого оборудования.

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.

Задать вопрос

Подшипники SKF -15%!

Каталог 2025