Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Твердость стали. Параметры и значение при производстве

Твердость – механическое свойство стали, определяющее, насколько материал способен сопротивляться проникновению другого материала при определенной нагрузке. Для определения численного значения этого параметра чаще всего применяют 2 метода: Бринелля и Виккерса. В первом случае для измерения применяют шарик, который с определенным усилием вдавливают в поверхность металла, во втором – небольшую четырехгранную призму. Твердость по Бринеллю обозначается буквами HB, по Виккерсу – HV.

В общем смысле твердость всегда прямо пропорциональна усилию, приложенному к испытательному предмету, будь то шарик или пирамида, и обратно пропорциональна площади отпечатка, остающегося на образце после проведения испытаний.

Диапазон твердости различных марок сталей очень широк. Измеренная по методу Виккерса твердость имеет пределы от 236 до 1076 кгс/см2. Более мягкие стали, измеренные с помощью метода Бринелля, имеют твердость от 107 до 208 единиц.твердость материала

Твердость не надо путать с прочностью, хотя эти величины, как правило, взаимосвязаны. Прочность – это показатель, определяющий, какую нагрузку может выдерживать материал без разрушения его структуры.

Стали представляют – сплав железа и углерода, содержание которого не превышает 2,14%. Кроме того, для изменения физических и механических свойств, в их состав могут вводиться различные легирующие элементы. Чистота сплава, а значит, и его свойства напрямую зависят от наличия вредных примесей, которыми являются фосфор и сера.

Все эти показатели непосредственно влияют на твердость стали. Например, чем выше процентное содержание углерода, тем твердость сплава выше.

Химические элементы, оказывающие влияющие на твердость стали

  1. Значительно увеличивают:
  • углерод;
  • хром;
  • азот.
  1. Незначительно увеличивают:
  • марганец;
  • кремний;
  • никель;
  • ниобий;
  • ванадий;
  • нитрид ванадия;
  • молибден;
  • бор;
  • титан;
  • фосфор;
  • кислород.
  1. Уменьшают:
  • сера.

Следовательно, твердость слали тем выше, чем она больше насыщена элементами первой группы, то есть, в первую очередь, более углеродиста, легирована хромом и азотом. Среди элементов второй группы фосфор является примесью, которую невозможно до конца удалить. Поэтому, положительно сказываясь на твердости металла или сплава, он в то же время ухудшает его другие свойства.

Кроме химического состава на твердость сплавов значительное влияние оказывает их термическая обработка. Причем, после нее деталь может стать как тверже (после закалки), так и мягче (в результате отпуска или отжига). Существуют марки сталей, которые могут быть подвержены цементации, то есть такой термической обработке, после которой наружный слой детали становится тверже, а внутренний остается более мягким и вязким.

Зависимость твердости углеродистых сталей

Зависимость твердости углеродистых сталей

Применение различных сортов стали

Твердость стали играет не последнюю роль в сфере ее применения. Существуют марки стали, которые легко поддаются изгибанию. Другие являются настолько твердыми, что с их помощью разрезают другие, более мягкие сорта сталей.

Подразделение сталей по назначению:

  • конструкционные;
  • инструментальные;
  • специальные.

Среди других групп конструкционные имеют относительно невысокую твердость. Область их применения распространяется на изготовление таких видов продукции, как метизы, сварные и сборные конструкции, станины станков, турбин, двигателей и генераторов.

Инструментальные стали представляют собой сплавы, обладающие большей твердостью за счет добавления в них легирующих элементов. Такие сплавы используются, в основном, для изготовления режущих инструментов, таких, как фрезы, сверла, метчики и плашки, ножовочные полотна, резцы для токарных станков.

Специальные стали. Их твердость не является главной отличительной особенностью, поскольку они предназначены для выполнения специфических функций. Назначением таких материалов могут быть условия высоких температур, непосредственный контакт с влагой. Такие сплавы могут применяться в электротехнической области.

Кроме твердости стали обладают большим количеством других физических и механических свойств, каждое из которых оказывает огромное влияние на область их применения. Поэтому было бы неправильным рассматривать качество стали в зависимости только от ее твердости.


Российские сплавы марки 03Х17Н14М2 и 07Х18Н13М2 по американскому стандарту обозначаются как марка стали aisi 316.

Сплав 08Х17Т характеризуется как жаропрочная нержавеющая коррозионно-стойкая сталь ферритного класса. Заменителями материала служат марки 12Х17 и 08Х18Т1.

Среди различных марок нержавеющей стали своими свойствами выделяется AISI 430, которая относится к классу особо прочных изделий из металла.