Условные шкалы – шкалы, в которых не определена единица величины. К ним можно отнести шкалы порядка, применяемые для оценивания некоторых физических величин. Условные шкалы иногда называются неметрическими в отличие от шкал интервалов, отношений и абсолютных, которые используют для оценки «метризованных свойств», соответствующих полной аксиоматике числа.

Наиболее известные условные шкалы – шкалы твердости («шкалы чисел твердости»). Твердость оценивается по условным шкалам Бринелля (НВ), Виккерса (HV), Роквелла (НR) и некоторым другим.

По условной шкале Бринелля твердость измеряют, вдавливая стальной закаленный шарик (диаметром 10 мм, 5 мм, 2,5 мм) в испытуемый образец, с помощью отношения силы (нагрузки) F на шарик к площади S отпечатка, остающегося на образце:

_______

НВ = F/S = F/ [πD(D – √D2 – d2  )],

где      D – диаметр шарика, мм;

d – диаметр отпечатка, мм;

F – нагрузка на шарик, измеряемая в ньютонах (Н).

Иногда силу измеряют в единицах силы технической системы единиц (1 кгс = 9,8 H).

По условной шкале Виккерса число твердости определяют, вдавливая в испытуемый образец алмазный наконечник, имеющий форму четырехгранной пирамиды (с углом при вершине 136°), с приложением силы F от 49 Н (5 кгс) до 980 Н (100 кгс) в течение времени выдержки, например, 10 с, 15 с, 20 с. После приложения силы измеряют с помощью микроскопа длины диагоналей на отпечатке d1, d2 . Число твердости по Виккерсу определяется по формуле

HV = 1,854 F/2d.

где d =  (d1 + d2 )/2.

В условных единицах оценивают и твердость по Роквеллу. При измерении твердости по Роквеллу стандартный наконечник (стальной шарик или алмазный конус) вдавливают с помощью прессов Роквелла в испытуемый образец под действием двух сил предварительного нагружения F0 и общего нагружения F, причем F = F0 + F1.

Пресс Роквелла имеет три шкалы (А, В, С). Измерение твердости по шкалам А и С производится путем вдавливания в образец алмазного наконечника (конус с углом 120°). При измерении по шкале А F0 = 98 Н (10 кгс), F1 = 490 Н (50 кгс), а общая сила F =588 Н. При измерении по шкале С усилие F0 = 98 Н,  F1 = 1372 Н (140 кгс), F = 1470 Н (150 кгс). Для сравнительно мягких материалов используют шкалу В. В этом случае вдавливают стальной шарик диаметром 1,588 мм под действием нагрузок F0 = 98 Н, F1 = 882 Н (90 кгс), F1 = 980 H (100 кгс). Твердость по Роквеллу обозначают в зависимости от применяемой шкалы (НRА, НRВ, НRС) указанием числа твердости, которое определяется в случае использовании шкал А и С по формуле

НR = 100 – (h – h0)/0,002,

в случае использования шкалы В

НRВ = 130 – (h – h0)/0,002,

где     h0 – глубина внедрения наконечника в образец под действием силы предварительного нагружения,

h – глубина внедрения наконечника в образец под действием силы общего нагружения, измеренного после снятия нагрузки F1 с оставлением предварительной нагрузки.

В России имеется специальный эталон воспроизведения твердости по шкалам НRС и НRСэ (шкала Супер-Роквелла). Для пересчета шкал НRС и НRСэ, существуют официальные таблицы. В настоящее время требования к твердости рекомендуется указывать числа по шкале НRСэ.

В связи с модернизацией российского государственного эталона твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла в разработанных во ВНИИФТРИ методических указаниях МИ 2211–92 «Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла» было принято единое обозначение HRC (взамен HRCэ). Затем аналогичное решение было зафиксировано и в межгосударственном стандарте ГОСТ 8.064 – 94. «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла» В соответствии с этим были внесены изменения в ГОСТ 2.310 – 68 «ЕСКД. Нанесение на чертежах обозначений покрытий, термической и других видов обработки».

Для внедрения принятых решений можно руководствоваться следующими рекомендациями:

– во вновь выпускаемой технической документации обозначать числа твердости по шкале С Роквелла пользуясь обозначением НRC;

– в действующей конструкторско-технологической документации из обозначений HRCэ индекс «э» исключить;

– в конструкторско-технологическую документацию, изданную до 1979 г. и не измененную в соответствии с требованиями новой версии ГОСТ 8.064, внести изменения в соответствии с таблицей в стандарте ГОСТ 8.064 – 94 и затем исключить индекс «э» из обозначения HRCэ.

– обозначения чисел твердости HRC и HRCэ считать равнозначными.

Твердость некоторых веществ (элементов) по шкале Мооса

Для сравнения землетрясений по их силе в мире применяются различные сейсмические (условные) шкалы. Так, в России действует эмпирическая 12-балльная шкала. В ряде стран применяются эмпирические сейсмические шкалы (10-балльные и 12-балльные), отличающиеся по оценке силы землетрясений.

За последнее время в мире получила распространение сейсмическая шкала Рихтера (шкала магнитуд), основанная на оценке энергии сейсмических волн, возникающих при землетрясениях. Соотношения между магнитудой землетрясения и его силой в эпицентре по шкале Рихтера зависят от глубины очага и представляются 12-балльной шкалой (предложена в 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером).

Бофорта шкала – условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 и сначала применялась только им самим. В 1874 Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в международной синоптической практике. В последующие годы шкала Бофорта менялась и уточнялась. В 1963 шкала Бофорта была принята Всемирной метеорологической организацией. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации. Ниже представлены два варианта шкал Бофорта, позаимствованные из разных источников.

Вариант представления шкалы Ф. Бофорта

Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)