Таблица перевода HRC — HV — HB для стали по ASTM E140 от 20 до 68 HRC, сравнение методов Роквелла, Бринелля и Виккерса, границы применимости перевода, HRCэ в советских чертежах и твёрдость болтов 8.8–12.9.
Твёрдость — это сопротивление металла вдавливанию более твёрдого тела. На производстве её измеряют тремя методами: по Роквеллу (HRC, HRB), по Бринеллю (HB, HBW) и по Виккерсу (HV). У методов разные инденторы и нагрузки, поэтому число одной шкалы нельзя пересчитать в другую по формуле. Перевод делают по таблицам, построенным на испытаниях образцов. Ниже — такая таблица для стали по стандарту ASTM E140 и разбор, где перевод работает, а где даёт ошибку.
Коротко
— 30 HRC ≈ 302 HV ≈ 286 HBW; 40 HRC ≈ 392 HV ≈ 371 HBW; 50 HRC ≈ 513 HV ≈ 481 HBW.
— Роквелл — для закалённой стали, Бринелль — для сырой, нормализованной и отожжённой, Виккерс — для любой твёрдости, тонких деталей и покрытий.
— Выше 650 HBW метод Бринелля не применяют: закалённую сталь меряют по Роквеллу или Виккерсу.
— У углеродистой и низколегированной стали предел прочности ориентировочно равен 3,4 × HB, МПа.
— Таблица для стали не годится для аустенитной нержавейки, цветных сплавов и цементованных поверхностей.
Шкалы твёрдости и методы измерения
Все три метода вдавливают индентор в поверхность под заданной нагрузкой. Отличаются форма индентора и то, что измеряют после снятия нагрузки: глубину отпечатка или его размер.
| Метод | Индентор и нагрузка | Что измеряют | Обозначение | Для чего подходит | Стандарт на метод |
|---|---|---|---|---|---|
| Роквелл, шкала C | Алмазный конус 120°, общая нагрузка 150 кгс | Глубину остаточного отпечатка | HRC | Закалённая и улучшенная сталь, 20–70 HRC | ГОСТ 9013-59 |
| Роквелл, шкала B | Шарик 1/16″ (1,588 мм), 100 кгс | Глубину остаточного отпечатка | HRB | Мягкая сталь, латунь, бронза | ГОСТ 9013-59 |
| Бринелль | Шарик 10 мм, для стали — 3000 кгс | Диаметр отпечатка | HBW, в старых документах HB | Сырой прокат, нормализованная и отожжённая сталь, поковки, чугун; до 650 HBW | ГОСТ 9012-59 |
| Виккерс | Четырёхгранная алмазная пирамида с углом 136° | Диагонали отпечатка | HV | Любая твёрдость, тонкие детали, покрытия, упрочнённый слой | ГОСТ 2999-75 |
Роквелл — самый быстрый: прибор сразу показывает число, отпечаток маленький. Поэтому им проверяют закалённые детали прямо в партии. Бринелль оставляет крупный отпечаток и усредняет структуру — это удобно для проката, поковок и чугуна. Виккерс требует подготовленной поверхности и измерения диагоналей под микроскопом, зато покрывает весь диапазон — от мягкой меди до закалённой инструментальной стали.
Буква W в обозначении HBW означает твердосплавный шарик. Раньше пользовались стальным, отсюда старое HB (иногда HBS). На твёрдом металле стальной шарик сам деформируется и занижает результат, поэтому у него предел ниже.
Таблица перевода твёрдости стали: HRC — HV — HB
Значения взяты из таблицы 1 стандарта ASTM E140. Она относится к неаустенитным сталям — углеродистым, легированным и инструментальным — в кованом, отожжённом, нормализованном и закалённом с отпуском состоянии при однородной структуре. Бринелль — шарик 10 мм, нагрузка 3000 кгс. Числа HB в скобках лежат выше 650 HBW, где метод Бринелля уже не применяют, — они даны только для сравнения.
| Роквелл, HRC | Виккерс, HV | Бринелль, HBW |
|---|---|---|
| 68 | 940 | — |
| 67 | 900 | — |
| 66 | 865 | — |
| 65 | 832 | (739) |
| 64 | 800 | (722) |
| 63 | 772 | (705) |
| 62 | 746 | (688) |
| 61 | 720 | (670) |
| 60 | 697 | (654) |
| 59 | 674 | 634 |
| 58 | 653 | 615 |
| 57 | 633 | 595 |
| 56 | 613 | 577 |
| 55 | 595 | 560 |
| 54 | 577 | 543 |
| 53 | 560 | 525 |
| 52 | 544 | 512 |
| 51 | 528 | 496 |
| 50 | 513 | 481 |
| 49 | 498 | 469 |
| 48 | 484 | 455 |
| 47 | 471 | 443 |
| 46 | 458 | 432 |
| 45 | 446 | 421 |
| 44 | 434 | 409 |
| 43 | 423 | 400 |
| 42 | 412 | 390 |
| 41 | 402 | 381 |
| 40 | 392 | 371 |
| 39 | 382 | 362 |
| 38 | 372 | 353 |
| 37 | 363 | 344 |
| 36 | 354 | 336 |
| 35 | 345 | 327 |
| 34 | 336 | 319 |
| 33 | 327 | 311 |
| 32 | 318 | 301 |
| 31 | 310 | 294 |
| 30 | 302 | 286 |
| 29 | 294 | 279 |
| 28 | 286 | 271 |
| 27 | 279 | 264 |
| 26 | 272 | 258 |
| 25 | 266 | 253 |
| 24 | 260 | 247 |
| 23 | 254 | 243 |
| 22 | 248 | 237 |
| 21 | 243 | 231 |
| 20 | 238 | 226 |
Источник: ASTM E140, таблица 1. Перевод ориентировочный. Таблица ISO 18265 для сталей даёт близкие числа: в диапазоне 30–50 HRC расхождение с ASTM E140 не превышает 1–2 %.
Если твёрдость ниже 20 HRC
Шкала C начинается с 20 HRC, мягче неё металл меряют по Бринеллю или по шкале B. По таблице 2 того же стандарта 100 HRB соответствует примерно 240 HV и 240 HB, 90 HRB — 185 HV и 185 HB, 80 HRB — 150 HV и 150 HB.
Где перевод твёрдости ошибается
Сам ASTM E140 предупреждает: значения таблиц действительны только для материалов, на которых их получили, а пересчитывать результаты испытаний по возможности не нужно. На практике из этого следуют пять ограничений.
- Методы меряют разное. Роквелл — глубину отпечатка, Бринелль и Виккерс — его размер. Совпадение между шкалами статистическое, а не точное.
- Не для всех сплавов. Для аустенитной нержавеющей стали вроде 12Х18Н10Т, никелевых, медных и алюминиевых сплавов в стандарте отдельные таблицы. Таблица для стали на них даёт ошибку.
- Не для поверхностного упрочнения. После цементации, азотирования или закалки ТВЧ твёрдость поверхности и сердцевины разная. Каждый метод «видит» слой своей глубины, и пересчёт теряет смысл.
- Толщина детали. На тонкой детали прибор чувствует опору и искажает результат. Тонкий материал меряют по Виккерсу с малой нагрузкой или по шкалам супер-Роквелла.
- Приёмка — прямым измерением. Если в чертеже стоит HB, партию проверяют по Бринеллю, если HRC — по Роквеллу. Пересчитанное число годится для оценки, но не для протокола.
Если пересчёт всё же попадает в документ, ASTM E140 требует рядом указать в скобках измеренное значение и шкалу, например 353 HBW (38 HRC). Так читатель видит, что именно мерили на самом деле.
Твёрдость и прочность стали
У углеродистых и низколегированных сталей между твёрдостью по Бринеллю и пределом прочности есть устойчивая связь: σв ≈ 3,4 × HB, МПа. Сталь твёрдостью 300 HB имеет предел прочности около 1 000 МПа, 370 HB — около 1 250 МПа.
Оценка удобна, когда нужно понять, хватит ли стали после термообработки на заданный класс прочности. Для приёмки крепежа её не используют: предел прочности подтверждают испытанием на растяжение.
Твёрдость крепежа по классам прочности
Для болтов, винтов и шпилек из углеродистой и легированной стали твёрдость задана вместе с классом прочности. Для классов ниже 8.8 её в HRC не нормируют: металл слишком мягкий для шкалы C.
| Класс прочности | Твёрдость, HRC | ≈ HV по таблице перевода |
|---|---|---|
| 8.8 | 22–34 (зависит от диаметра) | 248–336 |
| 9.8 | 28–37 | 286–363 |
| 10.9 | 32–39 | 318–382 |
| 12.9 | 39–44 | 382–434 |
Для резьбового крепежа ГОСТ Р ИСО 898-1 допускает измерение по Виккерсу, Бринеллю и Роквеллу, но в спорном случае решающим считается метод Виккерса. Как читать класс на головке и какие стали его дают — в статье «Класс прочности болтов».
Твёрдость задают и для деталей стопорения. У пружинных шайб по ГОСТ 6402-70 она 41,5–49,5 HRCэ, шайбы к высокопрочным болтам по ГОСТ 22355-77 термообрабатывают до 32…46,5 HRC. Подробнее — в статье «Виды шайб».
HRC и HRCэ: откуда в чертежах буква «э»
В советских стандартах и чертежах твёрдость часто записана как HRCэ. Обозначение ввёл ГОСТ 8.064-79: так пишут твёрдость по шкале C, воспроизводимой государственным специальным эталоном, в отличие от HRC, который применяли в промышленности раньше.
Числа по двум записям близки, но не тождественны. Правило простое: в заявке и в протоколе твёрдость указывают так же, как в чертеже или в стандарте на изделие. Самостоятельно переводить HRCэ в HRC и обратно не нужно — это вопрос к разработчику документации.
Как твёрдость связана с термообработкой
Твёрдость стали задаёт термообработка. Закалка поднимает её до максимума для этой марки. Отпуск после закалки снижает твёрдость, снимает внутренние напряжения и возвращает вязкость: чем выше температура отпуска, тем мягче и пластичнее деталь. Нормализация выравнивает структуру после ковки или высадки, твёрдость после неё обычно указывают по Бринеллю.
Поэтому в чертеже пишут не режим, а результат — диапазон твёрдости, например «32…36 HRC». Режим под марку стали и сечение детали подбирает изготовитель.
Высокая твёрдость ограничивает гальванику. При цинковании и кадмировании в металл проникает водород, и твёрдая сталь склонна к замедленному разрушению уже после сборки. Для таких деталей в обозначении покрытия ставят «т» — обезводороживающую термообработку. Разбор обозначений — в статье о покрытиях крепежа.
Что указать в заявке
- Требуемую твёрдость со шкалой — HRC, HRCэ, HB или HV, как в чертеже.
- Место контроля: поверхность, сердцевина, торец или глубина от поверхности.
- Марку стали и сертификат на металл. Если сертификата нет, марку подтверждают спектральным анализом до термообработки.
- Покрытие, если оно предусмотрено: от него зависит порядок операций.
- Объём контроля: выборочно от партии или каждая деталь.
Частые вопросы
Как перевести HRC в HB?
Только по таблице для конкретной группы материалов. Для углеродистых и легированных сталей по ASTM E140: 30 HRC ≈ 286 HBW, 40 HRC ≈ 371 HBW, 50 HRC ≈ 481 HBW. Формулы, одинаково верной для всех металлов, нет: Роквелл измеряет глубину отпечатка, а Бринелль — его диаметр.
Что такое HRC?
Число твёрдости по Роквеллу, шкала C. В металл вдавливают алмазный конус с углом 120° с общей нагрузкой 150 кгс и измеряют глубину остаточного отпечатка. Чем больше число, тем твёрже металл. Рабочий диапазон шкалы — от 20 до 70 HRC; мягкий металл меряют по шкале B или по Бринеллю.
Чем HRCэ отличается от HRC?
HRCэ — запись, которую ввёл ГОСТ 8.064-79 для твёрдости по шкале C, воспроизводимой государственным эталоном. HRC без индекса применяли раньше, его же используют стандарты, гармонизированные с ISO. Значения близки, но в заявке твёрдость пишут так, как в чертеже, без самостоятельного пересчёта.
Какой метод выбрать: Роквелла, Бринелля или Виккерса?
По материалу и детали. Закалённые детали — Роквелл, шкала C. Сырой прокат, поковки, чугун — Бринелль. Тонкие детали, покрытия, упрочнённый слой и спорные случаи — Виккерс: для резьбового крепежа по ГОСТ Р ИСО 898-1 именно он решающий.
Можно ли определить прочность стали по твёрдости?
Ориентировочно — да: у углеродистых и низколегированных сталей σв ≈ 3,4 × HB, МПа. Для 300 HB это около 1 000 МПа. Для приёмки так не делают: прочность подтверждают испытанием на растяжение, а твёрдость — прямым измерением в той шкале, что указана в документации.
Какая твёрдость у болта класса прочности 10.9?
32–39 HRC, по таблице перевода это примерно 318–382 HV. У класса 12.9 — 39–44 HRC, у 8.8 — 22–34 HRC в зависимости от диаметра. Для классов ниже 8.8 твёрдость по шкале C не нормируется.
Термообработка до заданной твёрдости. Завод «Р СпецКрепёж» в Таганроге выполняет нормализацию, закалку и отпуск крепежа и деталей по чертежу заказчика. Собственные участки термообработки, гальваники и спектрального анализа металла, по требованию — приёмка АО «РТ-Техприёмка» на площадке.
Заявка: sales@rsk-goz.ru, тел. 8 800 511 61 01. Пришлите чертёж или техническое задание с требованием по твёрдости — специалисты подтвердят режим и подготовят расчёт.
Услуги: термическая обработка, спектральный анализ металла. Каталог: болты, шайбы пружинные ГОСТ 6402-70. Смежные темы — марки стали для крепежа, допуски и посадки.
