Pomiar twardości metodą Rockwella to najczęściej stosowany sposób sprawdzania, czy obróbka cieplna się udała. Jest szybki, prosty i daje wynik od razu na wskaźniku twardościomierza – bez mikroskopu i obliczeń. W tym artykule pokazujemy, jak przebiega pomiar, czym różnią się skale A, B, C i kolejne oraz jakich wartości twardości można się spodziewać po hartowaniu.
Jak działa twardościomierz Rockwella?
Twardościomierz wciska w powierzchnię materiału wgłębnik pod określonym obciążeniem i mierzy, jak głęboko wszedł. Im płytszy odcisk, tym twardszy materiał. Wgłębnikiem jest diamentowy stożek o kącie wierzchołkowym 120° i zaokrąglonym czubku o promieniu 0,2 mm albo stalowa lub węglikowa kulka o określonej średnicy. Rodzaj wgłębnika i wartość obciążenia wyznaczają skalę, w której podaje się wynik.
Przejdź przez kolejne etapy pomiaru w skali C.
Obciążenie wstępne – 10 kgf. Wgłębnik lekko wchodzi w materiał. To stabilizuje próbkę i eliminuje wpływ drobnych nierówności powierzchni. W tym położeniu czujnik ustawia się na zero.
Obciążenie całkowite – 150 kgf. Do obciążenia wstępnego dochodzi obciążenie główne 140 kgf. Wgłębnik wchodzi głęboko, a materiał odkształca się sprężyście i plastycznie. Obciążenie utrzymuje się przez kilka sekund.
Odciążenie do 10 kgf. Obciążenie główne zostaje zdjęte, ale wstępne nadal działa. Materiał „odbija” o część sprężystą, a zostaje trwały przyrost głębokości h (czerwona miara) – to on decyduje o wyniku.
Odczyt wyniku. Twardościomierz przelicza głębokość h na liczbę twardości – im płytszy trwały odcisk, tym wyższy wynik. Twardość odczytuje się bezpośrednio na wskaźniku, np. 60 HRC.
Wynik zapisuje się jako liczbę, symbol HR i literę skali, np. 60 HRC oznacza twardość 60 w skali Rockwella C. W praktyce skala C obejmuje ok. 20–70 HRC – wyższe wartości dla stali nie występują, a materiały poniżej 20 HRC mierzy się w skali B.
Skale twardości Rockwella
Skala zależy od wgłębnika i obciążenia całkowitego. Najczęściej używa się skal C (twarde stale) i B (materiały miękkie). Wybierz wgłębnik, aby zawęzić tabelę.
| Skala | Wgłębnik | Obciążenie | Typowe materiały |
|---|---|---|---|
| A | stożek diamentowy | 60 kgf | węgliki spiekane, cienka stal, warstwy utwardzone powierzchniowo |
| B | kulka 1/16″ (1,588 mm) | 100 kgf | stopy miedzi i aluminium, stale miękkie i wyżarzone, żeliwo ciągliwe |
| C | stożek diamentowy | 150 kgf | stale hartowane i ulepszone cieplnie, tytan, twarde żeliwo, materiały twardsze niż 100 HRB |
| D | stożek diamentowy | 100 kgf | cienka stal, stal o średniej głębokości utwardzenia, perlityczne żeliwo ciągliwe |
| E | kulka 1/8″ (3,175 mm) | 100 kgf | żeliwo, stopy łożyskowe, stopy aluminium i magnezu |
| F | kulka 1/16″ | 60 kgf | wyżarzona miedź i jej stopy, cienkie miękkie blachy |
| G | kulka 1/16″ | 150 kgf | brąz fosforowy, miedź berylowa, żeliwo ciągliwe |
| H | kulka 1/8″ | 60 kgf | aluminium, ołów, cynk |
Istnieją też skale K, L, M, P, R, S i V z większymi kulkami – stosuje się je do stopów łożyskowych, bardzo miękkich metali i tworzyw sztucznych.
Jaka twardość po hartowaniu?
Obróbka cieplna potrafi wielokrotnie zmienić twardość tej samej stali. Zobacz, jak zmienia się twardość popularnej stali C45 w zależności od obróbki.
poniżej 20 HRC (ok. 85–95 HRB) – stal jest miękka i łatwa w obróbce skrawaniem. Taki wynik mierzy się już w skali B.
ok. 55–58 HRC – po hartowaniu w wodzie stal jest bardzo twarda, ale krucha. Detal nie nadaje się jeszcze do pracy.
ok. 50–55 HRC – odpuszczanie w ok. 200°C usuwa naprężenia i część kruchości, zachowując wysoką twardość.
ok. 22–30 HRC – hartowanie z odpuszczaniem w ok. 550–650°C daje stal wytrzymałą i udarną. Typowe dla wałów i części maszyn.
Wartości orientacyjne dla niewielkich przekrojów. Rzeczywista twardość zależy od wymiarów detalu, ośrodka chłodzącego i dokładnej temperatury.
Typowe twardości wyrobów
Najtwardsze są stale narzędziowe i szybkotnące, np. O1, W2, D2 i M2, oraz nowoczesne stale proszkowe stosowane w nożach, takie jak S30V czy CPM-M4. Dla porównania mosiądz ma twardość ok. 55–93 HRB, czyli znacznie poniżej zakresu skali C.
Podsumowanie
Metoda Rockwella pozwala w kilkanaście sekund sprawdzić efekt obróbki cieplnej. Wystarczy dobrać właściwą skalę – C dla stali hartowanych, B dla materiałów miękkich – i zapisać wynik z symbolem skali, np. 60 HRC. Pamiętaj jednak, że twardość na wskaźniku to efekt całego procesu: dokładnego nagrzania, wygrzania, chłodzenia i odpuszczania. Bez precyzyjnego pieca nawet najlepszy twardościomierz pokaże tylko, że coś poszło nie tak.
Powtarzalna twardość zaczyna się w piecu
Nasze piece hartownicze z termoparą typu K i programowalnym sterownikiem pozwalają powtarzać ten sam proces dla każdej partii – i uzyskiwać tę samą twardość.
Zobacz piece hartownicze Więcej o hartownictwie Odpowiadamy na zapytania w ciągu 24 godzin.
