Порівняння шкал твердості: HRC, HBW та HV і межі перерахунку

Три індентори, три філософії

• Роквелл C (HRC) — алмазний конус під основним навантаженням 150 kgf; показання походить від глибини вдавлювання, тому воно є швидким і зчитується прямо. Це шкала за замовчуванням для загартованих сталей, корисна приблизно в діапазоні 20–70 HRC.
• Брінелль (HBW) — кулька з карбіду вольфраму 10 mm, зазвичай за 3000 kgf для сталі. Широкий відбиток усереднює по зернах і фазах, що робить його поблажливим до виливків, поковок і неоднорідного матеріалу. Його практична стеля становить приблизно 650 HBW.
• Віккерс (HV) — алмазна піраміда (кут грані 136°) за навантажень від кількох грамів до 100 kgf. Одна неперервна шкала проходить від м’якого до дуже твердого матеріалу, а за низьких навантажень це єдина з трьох шкал, яка може профілювати тонкі поверхневі шари та зони термічного впливу зварних швів точка за точкою.

Приблизна еквівалентність (неаустенітні сталі)

Орієнтовні значення, узгоджені з ASTM E140, округлені — лише для порівняння, ніколи для приймання:

HRC	HBW	HV	Приблизна границя міцності на розтяг
20	226	238	~760 MPa
30	283	294	~950 MPa
40	371	392	~1,240 MPa
50	481	513	~1,650 MPa

Поширене цехове наближення пов’язує значення середнього діапазону: границя міцності на розтяг у MPa ≈ 3.3–3.5 × HBW для звичайних і низьколегованих сталей. Це практичне правило, а не співвідношення специфікації.

Чому перерахунки блукають

• Шкали досліджують різні об’єми. Брінелль усереднює мікроструктуру по широкому відбитку; глибина за Роквеллом реагує на найтвердіший неперервний шлях під точкою; відбиток Віккерса за низького навантаження може розташовуватися всередині однієї фази або карбіду.
• Таблиці перерахунку є емпіричними підгонками для кожного класу матеріалу. Таблиці ASTM E140 були побудовані на конкретних сукупностях сталей; застосування їх до аустенітних нержавіючих сталей, інструментальних сталей із грубозернистими карбідами або поверхонь із поверхневим гартуванням може дати похибку в кілька пунктів HRC.
• Понад приблизно 55 HRC показання Брінелля стискаються (сама кулька деформується), тому верхня частина таблиці є територією лише Віккерса та Роквелла.
• Тому специфікація закупівлі повинна називати метод випробування та шкалу, а не перераховане значення: «≥ 38 HRC за ASTM E18» підлягає виконанню, «≈ 360 HBW еквівалент» — це суперечка, яка чекає свого часу.

Вибір шкали

• Приймальний контроль прутка, листа та поковок: HBW — надійна та усереднювальна.
• Загартовані штампи, інструменти та компоненти: HRC — або HV, де деталь є малою або тонкою.
• Профілі глибини поверхневого шару, азотовані шари, проходи по зварному шву та HAZ: HV за мікро/макро низьких навантажень.
• Дуже твердий або тонкий матеріал: уникайте Брінелля; відбиток є або ненадійним, або руйнівним відносно перерізу.