Меры твердости применяются при поверке приборов и измерения твердости материалов различными методами. Меры твердостиизготовляться в виде плиток прямоугольной или круглой формы из углеродистой или легированной стали. Образцовые меры твердости являются средством измерения, подлежащим обязательной поверке с периодичностью раз в два года. Мерам твердости посвящен ГОСТ 9031-75 в котором описаны основные характеристики, методы контроля и правила маркировки образцов. По размаху значений твердости, меры делятся на первый и второй разряды.

В соответствии с действующими поверочными схемами, меры первого разряда градуируются только на государственных эталонах твердости России (хранитель эталонов ― ФГУП "ВНИИФТРИ"). По образцовым мерам первого разряда поверяются твердомеры-компараторы с помощью которых аккредитованными органами градуируются меры 2-го разряда. По мерам второго разряда в свою очередь поверяются рабочие средства измерения твердости, такие как стационарные, переносные и портативные твердомеры.

Поверка и калибровка с применением мер твердости осуществляется по одной из систем измерения:

• методом Роквелла (МТР)
• методом Бриннеля (МТБ)
• методом Виккерса (МТВ)
• методом супер-Роквелла (МТСР)
• методом Шора (МТШ)
• методом Либа (HLD)

Меры твердости изготовляться в виде плиток прямоугольной или круглой формы из углеродистой или легированной стали. Образцовые меры твердости являются средством измерения, подлежащим обязательной поверке с периодичностью раз в два года. Мерам твердости посвящен ГОСТ 9031-75в котором описаны основные характеристики, методы контроля и правила маркировки образцов.

По размаху значений твердости, меры делятся на первый и второй разряды. В соответствии с действующими поверочными схемами, меры первого разряда градуируются только на государственных эталонах твердости России (хранитель эталонов ― ФГУП "ВНИИФТРИ"). По образцовым мерам первого разряда поверяются твердомеры-компараторы с помощью которых аккредитованными органами градуируются меры 2-го разряда. По мерам второго разряда в свою очередь поверяются рабочие средства измерения твердости, такие как стационарные, переносные и портативные твердомеры.

 

 

Меры твердости МТБ-1

Комплект образцовых мер твердости по Бринеллю ― МТБ-1 используется для поверки механических твердомеров по методу Бринелля. В отличие от метода Роквелла, измерение твердости по Бринеллю производят до упругого восстановления материала. Наконечник вдавливают в поверхность образца специальным прессом, через 30 секунд после приложения нагрузки измеряют сферический отпечаток, по размерам которого судят о твердости испытуемого материала.

В другом варианте усилие прилагается до достижения регламентированной глубины внедрения. Недостатком метода Бринелля является его применимость только для материалов с твердостью до 450 HB (при испытании более твердых образцов шарик может деформироваться) а также требование к толщине образца ― не менее десятикратной глубины отпечатка. Ресурс мер твердости данного типа определяется правилом согласно которому расстояние от центра отпечатка до края испытуемого изделия должно быть не менее 2,5 диаметров отпечатка а расстояние между центрами двух соседних отпечатков ― не менее 4 диаметров. Для металлов с твёрдостью до 35НВ эти расстояния должны быть равны 3 и 6 диаметрам соответственно.

Твёрдость образцов из комплекта МТБ-1 указывается в единицах НВ. Описание эталонов и поверочной схемы для средств измерения твердости по шкалам Бринелля содержится в ГОСТ 8.062-85. Данные о мерах твердости из набора МТБ-1 приведены в следующей таблице.

Обозначение меры твердости	Значения твердости меры в единицах твердости	Размах значений твердости, %, не более, для мер		Нагрузка, кгс (Н)	Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в	Размер круглых мер твердости диаметр/высота
		1-го разряда	2-го разряда
МТБ-1 (400±50) НВ	400±50	1,5	3,0	30002(29430)	120/75/16	130/16
				750,03(7357)	120/75/12	130/12
				187,54(1839)	60/40/10	130/6
МТБ-1 (200±50) НВ	200±50			3000(29430)	120/75/16	130/16
				750,0 (7357)	120/75/12	130/12
				187,5 (1839)	60/40/10	130/6
МТБ-1 (100±25) НВ	100±25	2,0	4,0	1000(9810)	120/75/16	130/16
				250,0 (2452)	120/75/12	130/12
				62,5 (613)	60/40/10	130/6
МТБ-1 (30±20) НВ5	30±20	3,0		250(2452)	120/75/16	130/16
				62,5 (613)	120/75/12	130/12
				15,6 (153)	60/40/10	130/6

_________________________

²Для шариков диаметром 10 мм. ³Для шариков диаметром 5 мм. ⁴Для шариков диаметром 2,5 мм.⁵По заказу потребителя допускается изготовлять меры типа МТБ с твердостью (30±20) ед. НВ и типа МТСР с твердостью (50±5) ед. по шкале Т из цветных металлов и сплавов.

Вместе с тремя мерами твердости в комплект поставки МТБ-1 входит упаковочная коробка и свидетельство о поверке. Вес комплекта ― 4,5 кг. По специальному заказу возможна поставка мер твердости МТБ поштучно.

 

 

Меры твердости МТР-1

Комплект образцовых мер твердости МТР-1 используется для калибровки механических твердомеров по методу Роквелла, являющегося наиболее простым и распространенным способом проверки твёрдости материалов. Сущность метода заключается во внедрении в поверхность изделия алмазного конусного или стального сферического наконечника с последующим замером глубины его проникновения, после снятия основного усилия. Ресурс мер твердости определяется правилом согласно которому расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее четырех диаметров отпечатка (но не менее 2 мм), расстояние от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5 диаметра отпечатка (но не менее 1 мм). Описание испытаний методом Роквелла содержится вГОСТ 9013-059 Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу.

Для маркировки мер твёрдости Роквелла, используется сокращение HR. В зависимости от прилагаемого усилия и типа используемого наконечника образцы из комплекта МТР-1 могут иметь следующую маркировку:

• НRA ― при использовании алмазного наконечника с усилием 60 кгс
• НRB ― при использовании стального наконечника с усилием 100 кгс
• НRC ― при использовании алмазного наконечника с усилием 150 кгс

Основные характеристики образов твердости из набора МТР-1 приведены в следующей таблице.

Обозначение меры твердости	Шкала твердости	Нагрузка, кгс(Н)	Значение твердости меры в единицах твердости	Размах, в единицах твердости, не более, для мер		Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в	Размер круглых мер твердости диаметр/высота
				1-го разряда	2-го разряда
МТР-1 (83±3) НRA	А	60(589)	83±3	0,4	0,6	60/40/101	60/10
МТP-1 (90±10) НRB	В	100(981)	90±10	0,5	1,2
МТP-1 (25±5) НRC	С	150(1471)	25±5		1,1
МТР-1 (45±5) НRC			45±5	0,4	0,8
МТР-1 (65±5) НRC			65±5	0,3	0,5

_________________________

¹Меры типа МТР с твердостью (45±5) ИКС и (25±5) ИКС должны иметь высоту не менее 10 (9) мм.

В комплект поставки МТР-1 входит 5 образцов, упакованных в пластиковую коробку и свидетельство о поверке. Вес набора – 1,25 кг.

 

 

Меры твердости МТВ-1

Комплект образцовых мер твердости МТВ-1 предназначен для поверки твердомеров по методу Виккерса. Принцип метода заключается во вдавливании в испытуемый материал четырёхгранной алмазной пирамиды с двугранным углом, равным 136°. Твердость по Виккерсу рассчитывается как отношение нагрузки Р к площади поверхности полученного отпечатка. Метод Виккерса позволяет определять твёрдость азотированных и цементированных поверхностей, а также тонких листовых материалов.

Основным недостатком метода Виккерса является зависимость измеряемой твердости от приложенной нагрузки или глубины вдавливания наконечника. Особенно сильно эта зависимость проявляется при малых нагрузках. Максимальное количество измерений ограничено расстоянием между краями соседних отпечатков которое должно быть не менее 2,5 длины их диагоналей. Хорошее совпадение значений твёрдости по Виккерсу и Бринеллю наблюдается в пределах от 100 до 450 НV.

Твёрдость образцов из набора МТВ-1, обозначается буквами HV. Метод Виккерса регламентируетсяГОСТ 2999-75. Технические характеристики мер твердости МТВ-1 приведены в следующей таблице.

Обозначение меры твердости	Нагрузка, кгс	Диапазон значений твердости	Размах значений, % от числа твердости		Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в	Размер круглых мер твердости диаметр/высота
			1-го разряда	2-го разряда
МТВ-1 (450±75) HV5	5 (49,03)	450±75	1,5	3,0	60/40/10	60/6
МТВ-1 (800±50) HV10	10 (98,07)	800±50	1,5	3,0
МТВ-1 (450±75) HV30	30 (294,2)	450±75	1,0	2,0
МТВ-1 (450±75) HV100	100 (980,7)	450±75	1,0	2,0

В стандартный комплект МТВ-1 входит 4 образца упакованных в пластиковую коробку и свидетельство о поверке. Вес комплекта – 1,2кг. Под заказ возможна поставка набора МТВ-5, состоящего из 5 мер твердости с диапазонами значений 100±25, 200±50, 400±50, 600±75, 800±50. Габаритные размеры мер из набора МТВ-5 – 120/75/16.

 

 

Меры твердости МТСР-1

Образцовые меры твердости МТСР-1 используются для поверки твердомеров при измерении твердости сталей по методу Супер-Роквелла. Измерение твёрдости методом Супер-Роквелла заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом или со стальным шариком в поверхность образца в два приёма с последующим измерением остаточного глубины внедрения наконечника. Ресурс мер твердости Супер-Роквелла ограничен расстоянием между центрами двух соседних отпечатков которое должно составлять не менее трёх диаметров отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до края образца должно составлять не менее 2,5 диаметров отпечатка.  Методу супер Роквелла полностью посвящен ГОСТ 22975-78. 

Эталонные меры твердости МТСР-1 являются единственным средством измерения, позволяющим подтвердить правильность измерений любыми динамическими и ультразвуковыми твердомерами. Твёрдость по Супер-Роквеллу обозначается буквами HRN. Данные о мерах твердости МТСР-1 приведены в таблице

Обозначение меры твердости	Нагрузка, кгс	Диапазон значений твердости	Размах значений, % от числа твердости		Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в	Размер круглых мер твердости диаметр/высота
			1-го разряда	2-го разряда
МТCР-1 (92±2) HRN	15 (147,7)	92±2	0,4	0,6	60/40/10	60/6
МТCР-1 (80±4) HRN	30 (294,2)	80±4	0,4	0,6
МТCР-1 (45±5) HRN	30 (294,2)	45±5	0,6	1,1
МТCР-1 (49±6) HRN	45 (441,3)	49±6	0,6	1,1
МТCР-1 (76±6) HRT	30 (294,2)	76±6	0,7	1,2
МТCР-1 (45±5) HRT	30 (294,2)	50±5	1,2	1,8

Вместе с шестью образцами твердости в комплект поставки входит упаковочная коробка и свидетельство о поверке. Общий вес набора – 1,25 кг.

 

 

Меры твердости МТШ

 

Образцовые меры твердости МТШ предназначены для поверки твердомеров по методу Шора. Сам метод имеет 2 разновидности ― метод отскока и метод вдавливания. Первый используется для тестирования очень твёрдых материалов, и заключается в замере высоты отскока бойка падающего с определенной высоты. Второй применяется для измерения твердости низкомодульных материалов, обычно пластмасс и резины. Оба этих метода имеют совпадающие названия и обозначения шкал, при этом имеют принципиально разную методику испытаний и регламентируются разными стандартами. Подробнее ― метод отскока, метод вдавливания.

Определению твердости материалов по методу Шора посвящены Российские стандарты:

• ГОСТ 23273-78 Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору).
• ГОСТ 263-75 Резина. Метод определения твердости по Шору A.

Соответственно меры твердости для испытаний по методу Шора, изготавливаются из твердых сплавов или резины. Данные о стандартных наборах МТШ приведены в таблицах.

Комплект мер твердости HSD

Обозначение меры твердости	Материал образцов	Диапазон значений твердости, HSD	Размах значений для мер твердости, не более		Размер ― диаметр/высота
			1-го разряда	2-го разряда
МТШ 95±7 HSD	Металл	30±7	0,6	1,2	65/15
МТШ 60±7 HSD		60±7	0,8	1,4
МТШ 30±7 HSD		95±7	1,0	2,0

Комплект мер твердости HA

Обозначение меры твердости	Материал образцов	Диапазон значений твердости, HSD	Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в
МТШ 30±2 HA	Резина	30±2	50/50/7
МТШ 38±2 HA		38±2
МТШ 50±2 HA		50±2
МТШ 57±2 HA		57±2
МТШ 63±2 HA		63±2
МТШ 80±2 HA		80±2
МТШ 89±2 HA		89±2

Комплект мер твердости HD

Обозначение меры твердости	Материал образцов	Диапазон значений твердости, HSD	Размер прямоугольных мер твердости д/ш/в
МТШ 22±2 HD	Резина	22±2	50/50/7
МТШ 32±2 HD		32±2
МТШ 88±2 HD		88±2

 

 

Меры твердости Либа (HLD)

Образцы твердости HLD используются для калибровки твердомеров по методу Либа (Leeb). Измерение твердости по методу Leeb схоже с методом Шора, но здесь за меру твердости принимается не высота отскока бойка, а его скорость. Соответственно чем тверже материала, тем выше скорость отскока. Преимущество измерения твердости методом Leeb заключается в том, что оно может быть выполнено непосредственно на объекте, не требуя отбора образцов для лабораторных испытаний. Недостатком метода является невозможность его применения на легких и тонких материалах. Изобретателем динамических твердомеров по Leeb является швейцарская компания Proceq, запатентовавшая метод в 1975г.