Визнання та поширення в науці та техніці отримали два непрямі методи визначення твердості металів – динамічний (метод відскоку) та ультразвуковий (контактно-імпедансний). Застосування приладів, що використовують ці два методи, має ряд нюансів та обмежень. Найлегше розібратися в цьому питанні можна на прикладі якогось прикладного завдання.

Для контролю були обрані два шарикопідшипники 228 5ГПЗ та 330Л 1ГПЗ (обидва за ГОСТ 520-2002 Підшипники кочення. Загальні технічні умови). Контроль твердості проводився за допомогою стаціонарного твердоміра по Роквеллу NOVOTEST ТС-Р та портативного комбінованого твердоміра NOVOTEST Т-УД1 (реалізує обидва непрямі методи - і динамічний, і ультразвуковий).

Відзначимо відразу, що динамічний метод вимірювання твердості рекомендується застосовувати для виробів з масою не менше 5 кг та товщиною стінки не менше 10 мм. Обмеження пов'язане з недопущенням виникнення у виробах пружних деформацій та коливань, що призводять до додаткової похибки. Зазвичай, при недостатній масі виробу динамічний метод дає занижений результат значення твердості. Ультразвуковий метод практично не має обмежень за масою та товщиною стінки і може застосовуватися вже на виробах з масою від 100 грам та товщиною стінки від 1 мм, а при дотриманні деяких умов ці значення можуть бути ще меншими.

Тепер розглянемо результати вимірів на підшипниках. Стаціонарний твердомір дає на обох виробах подібні результати - на внутрішньому кільці в середньому 61 HRC, зовнішньому кільці - 60 HRC. Ці значення можна вважати істинними і від них можна відштовхуватися при оцінюванні результатів, отриманих на портативних приладах з непрямими методами визначення твердості.

На підшипнику 228 5ГПЗ динамічний метод дав результат 58,1HRC на внутрішньому і 57,8HRC на зовнішньому кільці. Загальна вага підшипника 7,56 кг, а значить вага кожного з кілець наперед менше 5 кг. Звідси й заниження результатів. Необхідно відзначити, що підшипник не є монолітним виробом, між його компонентами завжди залишаються зазори, тому і слід розглядати кожне кільце окремо, а не весь підшипник в цілому. У свою чергу, на підшипнику 330Л 1ГПЗ динамічний метод показав 61,4 HRC на внутрішньому і 60,7 HRC на зовнішньому кільці, що збігається з істинним значенням твердості. Загальна вага підшипника 21,75 кг, а вага кожного з кілець наперед більше 5 кг. 

Ультразвуковий метод, який практично не чутливий до маси виробів, дав результати подібні до справжніх значеннь твердості для обох підшипників для кожного з кілець.

Результати вимірювань зведено до підсумкової таблиці

Виходячи з вищесказаного, при виборі методу вимірювання твердості слід враховувати не тільки вагу виробу, а й особливості конструкції. Слід звертати увагу на складність конструкції, наявність частин, що виступають, наявність різних типів з'єднань – різьбових, шпонкових, шліцевих тощо.

Додатково відзначимо, що динамічний метод не підходить для оцінки твердості зміцнених поверхневих шарів через значну глибину відбитка, приблизно 300-400 мкм. Алмазний індентор при контактно-импедансном способі заглиблюється в поверхню на глибину 40-50 мкм і весь відбиток зазвичай залишається в зміцненому шарі, а при динамічному способі виходить певне усереднене значення, що враховує величину жорсткості основного металу і зміцненого шару.

Мала величина відбитка обмежує в деяких випадках застосування ультразвукового методу при контролі твердості виробів з крупнозернистою структурою - литих, кованих, виробів з більшості марок чавунів, алюмінію та його сплавів, аустенітних сталей тощо.

Датчик при ультразвуковому методі можна розташовувати у просторі як завгодно, при динамічному методі – бажано тримати вертикально, або компенсувати кут нахилу за допомогою настройок приладу.