Способность металлического материала сопротивляться вдавливанию в его поверхность других, более твердых предметов, называется твердостью, или способностью материала сопротивляться локальной пластической деформации. Таким образом, твердость связана с прочностью. По способу определения твердости ее можно разделить на:
(1) Твердость по Бринеллю (код HB).
• При определенном диаметре D закаленный стальной шар под действием заданной нагрузки P вдавливается в поверхность испытуемого образца, выдерживают некоторое время после разгрузки, на поверхности образца оставляют углубление площадью F до размера образца, способного выдержать нагрузку на площадь поверхности образца, говорят, что твердость образца: HB = P / F. На практике диаметр ямы обычно измеряется непосредственно, и в зависимости от нагрузки P и диаметра стального шара D от значения твердости по Бринеллю Значения твердости по Бринеллю из таблицы (очевидно, что чем больше диаметр ямы, тем ниже твердость, поэтому значение твердости по Бринеллю меньше).
• Между твердостью по Бринеллю и прочностью материала на разрыв существует определенная зависимость: σb ≈ KHB, K - коэффициент, например, для низкоуглеродистой стали K ≈ 0,36, для высокоуглеродистой стали K ≈ 0,34, для закаленной легированной стали K ≈ 0,325, ... и так далее.
(2) Твердость по Роквеллу (HR)
• При определенном верхнем угле (например, 120°) алмазного конусного индентора или определенного диаметра D закаленного стального шарика, при определенной нагрузке P под действием давления в поверхность образца, для поддержания определенного периода времени после снятия нагрузки, в образце останется определенная глубина поверхности вмятины. Твердомер Роквелла автоматически измеряет глубину вмятины и отображает ее в виде показаний твердости (очевидно, что чем глубже вмятина, тем ниже твердость и тем меньше значение твердости по Роквеллу). В соответствии с различными инденторами и нагрузкой, твердость по Роквеллу также подразделяется на HRA, HRB, HRC трех видов, из которых HRC является наиболее часто используемым.
• Твердость по Роквеллу HRC и твердость по Бринеллю HB имеют следующее соотношение: HRC ≈ 0,1HB.
(3) Твердость по Виккерсу (HV)
• При нагрузке 120 кг или менее и угле вершины 136° алмазный квадратный конический индентор вдавливается в поверхность материала, при этом площадь поверхности материала вдавливания делится на величину нагрузки, то есть значение твердости по Виккерсу (HV).