Сравнение шкал твёрдости: HRC, HBW и HV и пределы пересчёта

Три индентора, три философии

• Rockwell C (HRC) — алмазный конус при основной нагрузке 150 kgf; показание получается по глубине вдавливания, поэтому метод быстрый и с прямым отсчётом. Это шкала по умолчанию для закалённых сталей, полезная примерно в диапазоне 20–70 HRC.
• Brinell (HBW) — шарик из карбида вольфрама диаметром 10 mm, обычно при 3000 kgf для стали. Широкий отпечаток усредняет значения по зёрнам и фазам, что делает метод снисходительным к отливкам, поковкам и неоднородному материалу. Его практический потолок составляет около 650 HBW.
• Vickers (HV) — алмазная пирамида (угол между гранями 136°) при нагрузках от нескольких граммов до 100 kgf. Одна непрерывная шкала охватывает диапазон от мягкого до очень твёрдого материала, а при низких нагрузках это единственная из трёх шкал, которая может по точкам профилировать тонкие упрочнённые поверхностные слои и зоны термического влияния сварных швов.

Приблизительное соответствие (неаустенитные стали)

Ориентировочные значения, соответствующие ASTM E140, округлённые — только для сравнения, никогда для приёмки:

HRC	HBW	HV	Прибл. временное сопротивление
20	226	238	~760 MPa
30	283	294	~950 MPa
40	371	392	~1,240 MPa
50	481	513	~1,650 MPa

Распространённое цеховое приближение связывает значения в среднем диапазоне: временное сопротивление в MPa ≈ 3.3–3.5 × HBW для обычных и низколегированных сталей. Это практическое правило, а не соотношение из спецификации.

Почему пересчёты расходятся

• Шкалы исследуют разные объёмы. Бринелль усредняет микроструктуру по широкому отпечатку; глубина по Роквеллу реагирует на самый твёрдый непрерывный путь под остриём; отпечаток по Виккерсу при низкой нагрузке может оказаться внутри одной фазы или карбида.
• Таблицы пересчёта являются эмпирическими аппроксимациями для каждого класса материалов. Таблицы ASTM E140 были построены на конкретных популяциях сталей; их применение к аустенитным нержавеющим сталям, инструментальным сталям с крупными карбидами или поверхностям с поверхностной закалкой может давать ошибку в несколько единиц HRC.
• Выше примерно 55 HRC показания по Бринеллю сжимаются (сам шарик деформируется), поэтому верхняя часть таблицы — территория только Виккерса и Роквелла.
• Поэтому спецификация на закупку должна указывать метод испытания и шкалу, а не пересчитанное значение: "≥ 38 HRC по ASTM E18" подлежит исполнению, а "≈ 360 HBW в эквиваленте" — это спор, который обязательно возникнет.

Выбор шкалы

• Входной контроль прутков, листов и поковок: HBW — надёжно и с усреднением.
• Закалённые штампы, инструменты и детали: HRC — или HV, где деталь мала или тонка.
• Профили глубины упрочнённого слоя, азотированные слои, траверсы по сварному шву и зоне термического влияния: HV при микро/макро низких нагрузках.
• Очень твёрдый или тонкий материал: избегайте Бринелля; отпечаток будет либо ненадёжным, либо разрушительным по отношению к сечению.