Твердость hrc стали

Руководство по измерению твердости металлов: шкала HRC и применение

HRC (Hardness Rockwell C) - один из наиболее распространенных и точных методов измерения твердости металлов и сплавов. Метод особенно важен в металлообработке, производстве инструментов и контроле качества металлических изделий.

Основы измерения твердости по шкале HRC

Метод Роквелла (шкала C) основан на вдавливании алмазного конуса с углом при вершине 120° в исследуемый материал. Измерение происходит в два этапа:

Предварительное нагружение (предварительная нагрузка P₀ = 98.07 Н)
Основное нагружение (общая нагрузка P = 1471 Н)

Число твердости определяется по глубине остаточного вдавливания после снятия основной нагрузки.

Преимущества метода HRC

Высокая точность измерений
Небольшой размер отпечатка
Быстрота измерения
Отсутствие необходимости специальной подготовки поверхности
Возможность измерения твердости изделий сложной формы

Расширенная таблица твердости различных марок стали

Марка стали	Твердость HRC	Химический состав	Применение	Особенности термообработки
Сталь 10	10-15	0.07-0.14% C	Трубы, прокладки, шайбы	Нормализация 900-920°C
Сталь 20	20-25	0.17-0.24% C	Трубы, крепеж, втулки	Нормализация 900-920°C
30ХМА	30-35	0.26-0.33% C, 0.8-1.1% Cr, 0.15-0.25% Mo	Валы, шестерни, болты	Закалка 850-870°C, отпуск 540-560°C
Сталь 35	35-40	0.32-0.39% C	Валы, оси, шестерни	Закалка 820-850°C, отпуск 550-600°C
40ХН	40-45	0.36-0.44% C, 0.8-1.1% Cr, 1.0-1.4% Ni	Коленчатые валы, шатуны	Закалка 820-850°C, отпуск 520-560°C
45ХН2МФА	45-50	0.42-0.50% C, 0.8-1.1% Cr, 1.3-1.8% Ni	Особо ответственные детали	Закалка 840-860°C, отпуск 520-580°C
50ХФА	50-55	0.46-0.54% C, 0.8-1.1% Cr, 0.1-0.2% V	Рессоры, пружины	Закалка 830-850°C, отпуск 480-520°C
52100 (ШХ15)	52-56	0.95-1.05% C, 1.3-1.65% Cr	Подшипники качения	Закалка 830-850°C, отпуск 150-170°C
55С2	55-60	0.52-0.60% C, 1.5-2.0% Si	Пружины, рессоры	Закалка 870-890°C, отпуск 460-480°C
56С2ХГН	56-61	0.54-0.62% C, 1.4-1.8% Si, 0.7-1.0% Cr	Высоконагруженные пружины	Закалка 870-890°C, отпуск 420-460°C
57НХ	57-62	0.55-0.63% C, 1.5-1.8% Ni, 0.6-0.9% Cr	Упругие элементы	Закалка 860-880°C, отпуск 400-440°C
58С2	58-63	0.55-0.63% C, 1.5-2.0% Si	Клапанные пружины	Закалка 870-890°C, отпуск 420-460°C
60С2ХФА	60-64	0.56-0.64% C, 1.4-1.8% Si, 0.7-1.0% Cr	Особо ответственные пружины	Закалка 870-890°C, отпуск 400-440°C
62С2А	62-65	0.58-0.66% C, 1.5-2.0% Si	Высоконагруженные пружины	Закалка 870-890°C, отпуск 380-420°C
65С2ВА	65-68	0.62-0.70% C, 1.5-2.0% Si, 0.8-1.2% W	Специальные пружины	Закалка 870-890°C, отпуск 360-400°C
9ХС	58-63	0.85-0.95% C, 1-1.4% Cr, 1.2-1.6% Si	Резьбовой инструмент, метчики	Закалка 840-860°C, отпуск 180-200°C
ХВГ	61-65	0.9-1.05% C, 0.9-1.2% Cr, 1.2-1.6% W	Измерительный инструмент	Закалка 820-840°C, отпуск 150-170°C
Р6М5	63-67	0.82-0.9% C, 6% W, 5% Mo	Режущий инструмент	Закалка 1220-1240°C, отпуск 550-570°C

Факторы, влияющие на твердость

Химический состав

Содержание углерода является основным фактором, определяющим твердость стали. Каждые 0.1% углерода могут повысить твердость на 2-3 единицы HRC после закалки.

Термическая обработка

Основные виды термообработки, влияющие на твердость:

Закалка: повышает твердость за счет образования мартенсита
Отпуск: снижает твердость, но повышает вязкость
Нормализация: обеспечивает равномерную структуру

Подробная таблица соответствия различных шкал твердости

HRC	HB (Бринелль)	HV (Виккерс)	HRA (Роквелл А)	Предел прочности σв, МПа
20	228	240	60	745
30	285	300	65	930
40	371	392	70	1280
50	481	513	75	1665
60	620	654	80	2150
65	697	740	83	2430

Методика измерения твердости

Требования к образцам:

Минимальная толщина образца: не менее 8-кратной глубины отпечатка
Шероховатость поверхности: Ra ≤ 2.5 мкм
Расстояние между центрами отпечатков: не менее 3 диаметров отпечатка
Расстояние от центра отпечатка до края образца: не менее 2.5 диаметров отпечатка

Практические рекомендации по применению

Выбор твердости для различных применений

Режущий инструмент:

Сверла: 62-65 HRC
Метчики: 58-62 HRC
Фрезы: 63-66 HRC
Развертки: 60-63 HRC

Детали машин:

Зубчатые колеса: 45-55 HRC
Подшипники: 58-65 HRC
Валы: 40-45 HRC
Оси: 35-40 HRC
Шпиндели: 58-62 HRC
Штоки: 45-50 HRC

Инструментальная оснастка:

Штампы холодной штамповки: 58-62 HRC
Пресс-формы: 48-52 HRC
Калибры: 60-64 HRC
Протяжки: 62-65 HRC

Контроль качества термообработки

При контроле качества термообработки следует учитывать:

Равномерность твердости по сечению детали
Стабильность результатов в партии
Соответствие заданному диапазону твердости
Отсутствие мест с заниженной или завышенной твердостью
Глубину закаленного слоя
Градиент изменения твердости по глубине

Типичные ошибки при измерении твердости

Основные ошибки:

Недостаточная толщина образца (менее 8-кратной глубины отпечатка)
Наличие окалины или загрязнений на поверхности
Измерение на неровной или необработанной поверхности
Неправильная установка образца
Слишком быстрое приложение нагрузки
Вибрации при измерении
Измерение вблизи края образца или предыдущего отпечатка
Несоблюдение температурного режима измерений

Современные методы измерения твердости

В настоящее время существуют автоматические твердомеры, которые позволяют:

Проводить измерения в автоматическом режиме
Строить карты распределения твердости
Сохранять результаты в цифровом виде
Производить статистическую обработку данных
Автоматически переводить значения в различные шкалы твердости
Создавать отчеты о проведенных измерениях

Специальные случаи измерения твердости

Тонкие изделия:

Для изделий толщиной менее 1 мм рекомендуется использовать методы измерения микротвердости по Виккерсу или Кнупу.

Цементованные и азотированные слои:

Измерение твердости поверхностных слоев требует особой методики и использования малых нагрузок для предотвращения влияния основного металла.

Сварные соединения:

При измерении твердости в зоне термического влияния сварных соединений необходимо учитывать структурную неоднородность материала и проводить измерения в нескольких точках.

Криволинейные поверхности:

При измерении на выпуклых и вогнутых поверхностях необходимо вводить поправочные коэффициенты в зависимости от радиуса кривизны.

Отказ от ответственности

Данная статья предоставляется исключительно в информационных и образовательных целях. Приведенная информация не может рассматриваться как техническое руководство или основание для принятия производственных решений.

Все указанные значения твердости являются справочными и могут отличаться в зависимости от конкретных условий производства и термообработки
Для реального производства необходимо руководствоваться актуальной технической документацией и действующими стандартами
Авторы не несут ответственности за любые последствия, связанные с использованием данной информации
При работе с металлами и измерительным оборудованием необходимо соблюдать все требования техники безопасности

Источники информации

Нормативные документы

ГОСТ 9013-59 (ИСО 6508-86) "Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу"
ГОСТ 8.064-94 "ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений твердости"
ISO 6508-1:2016 "Metallic materials - Rockwell hardness test"
ASTM E18-20 "Standard Test Methods for Rockwell Hardness"
DIN EN ISO 6508-1:2016 "Metallic materials - Rockwell hardness test"
ГОСТ 5632-2014 "Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие"

Справочная литература

Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др.
Справочник по термической обработке сталей / Ю.М. Лахтин
Механические свойства металлов / М.Л. Бернштейн, В.А. Займовский
Металловедение и термическая обработка металлов / Б.Н. Арзамасов
Практическое металловедение / Б.К. Ушаков, В.В. Крымов, А.Г. Рахштадт

Периодические издания

Металловедение и термическая обработка металлов
Заводская лаборатория. Диагностика материалов
Materials Science and Engineering: A
Journal of Materials Engineering and Performance

Дата последнего обновления: Февраль 2025

Важное примечание: Рекомендуется периодически проверять актуальность информации и сверяться с действующими версиями стандартов.

Калькуляторы