Određivanje tvrdoće metala. Tehnička dijagnostika - uređaji za ispitivanje bez razaranja: tvrdomjeri, profilometri, debljinomjeri

Zavisi od strukture materijala i drugog krzna. karakteristike, gl. arr. modul elastičnosti pri i granica pri razaranju, količine. vezu sa kojom uspostavlja teorija elastičnosti.

Eksperimentalno, tvrdoća se određuje statikom. i dinamičan. metode. Statički metodom, tvrdoća se određuje uvlačenjem u površinu materijala c.-l. čvrsti predmet - indenter, koji se može zanemariti ili ogrebati po površini uzorka. Tvrdoća se ocjenjuje tzv. broj tvrdoće koji karakterizira otpornost materijala. Dimenzija brojeva određena je principom mjerenja.

Naib. metode za mjerenje tvrdoće prema Brinellu, Vickersu i Rockwellu postale su široko rasprostranjene. Prilikom određivanja prema Brinellu, kaljeni prečnika d 2,5, 5 ili 10 mm se utiskuje u ispitnu površinu pri datom opterećenju P od 625 N do 30 kN. Broj tvrdoće po Brinellu (u MPa) -HB je omjer opterećenja i površine otiska. Da bi se dobili uporedivi podaci, relativno tvrdi materijali (HB> 1300) se ispituju pri omjeru P / d 2 = 30, materijali srednje tvrdoće (HB 300-1300) - pri P / d 2 = 10, meki (HB< 300)-при P/d 2 = 2,5. Испытания проводят на стационарных или переносных твердомерах при плавном приложении нагрузки и постоянстве выдержки ее в течение определенного времени (обычно 30 с). При определении твердости по Виккерсу в пов-сть материала вдавливают алмазный индентор в виде , имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине в 136°. Вдавливающая нагрузка выбирается от 50 до 1000 H в зависимости от твердости и толщины образца или изделия. Число твердости по Виккерсу-HV-определяется так же, как при измерении по Бринеллю.

Prilikom određivanja tvrdoće materijala (pog. arr.) prema Rockwellu, dijamantski indenter se utiskuje u površinu u obliku konusa sa uglom na vrhu od 120° (skala A i C) - za supertvrde i tvrde materijali ili u obliku čelika prečnika 1.588 mm ili 1/16 inča (skala B) - za materijale niske tvrdoće; brojevi tvrdoće - acc. HRA i HRB. Za jedinicu tvrdoće uzeta je vrijednost koja odgovara aksijalnom pomaku konusa za 0,002 mm pri opterećenju od 100 N. Ispitivanje se vrši pomoću tvrdomjera opremljenih numeričkim.

Prilikom određivanja tvrdoće i sl. elastičnih materijala u njihovu površinu utiskuje se konus sa tupim vrhom - Shorova metoda. Dubina uranjanja se meri tokom delovanja opterećenja i karakteriše je veličina opruge koja podržava indenter. U tom slučaju, tvrdoća jednaka 0 odgovara ukupnoj dubini uranjanja, tvrdoća jednaka 100 je sila guranja od (8,06 N ili više).

Na statiku metode uključuju metodu sklerometrije - grebanje površine nekih, te indentor u obliku dijamantske piramide, konusa, kugle ili dekomp. tvrdoća. Tvrdoća se mjeri opterećenjem potrebnim za stvaranje ogrebotine, širinom ogrebotine koja je nastala pod datim opterećenjem ili silom koja je potrebna za ogrebotinu. Za određivanje relativne tvrdoće koristi se Mohsova skala (vidi).

Dinamika h. metoda temelji se na otiskivanju pod udarnim opterećenjem, kada se tvrdoća definira kao otpornost materijala na plastičnost. deformacija pri udaru ili odbijanju od materijala udarača koji slobodno pada ili klatna sa udaračem. U potonjem slučaju, tvrdoća se definira kao otpornost materijala na elastičnost i elastičnost-plastiku. . Ponekad se koristi metoda za određivanje tvrdoće prema slabljenju oscilacija klatna kada dođe u kontakt sa materijalom koji se ispituje, prema otpornosti na abrazivno habanje, sečenje, brušenje itd.

Mjerenje tvrdoće metala

U metaloprerađivačkoj industriji testovi tvrdoće su najčešći od svih mehaničkih ispitivanja. One se proizvode mnogo češće od određivanja drugih mehaničkih karakteristika metala: čvrstoće, relativnog izduženja itd.

Za određivanje tvrdoće postoje posebni uređaji koji se nazivaju testeri tvrdoće. Radno tijelo svakog merača tvrdoće, koje dolazi u dodir sa površinom ispitivanog metala, je vrh (indenter). Vrhovi mogu biti tijela različitih geometrijskih oblika: kugla, konus, piramida itd., izrađena od materijala koji je tvrđi od onog koji se ispituje, na primjer, kaljenog čelika, dijamanta, tvrde legure.

U zavisnosti od prirode opterećenja primenjenog tokom ispitivanja, pravi se razlika između statičke i dinamičke tvrdoće. U prvom slučaju, opterećenje se nanosi na indenter glatko, u drugom - udarcem.

Najčešće je određivanje statičke tvrdoće na testerima tvrdoće Brinell, Rockwell i Vickers utiskivanjem kugle, konusa, odnosno piramide u ispitni metal. Količina prodiranja vrha u površinu ispitivanog metala karakterizira njegovu tvrdoću. Što je metal tvrđi, penetracija je manja i obrnuto. dakle, tvrdoća - svojstvo metala da se odupre prodiranju drugog čvršćeg tijela. Kada se vrh umetne, dolazi do kontaktne (lokalne) primjene opterećenja, pod čijom se djelovanjem ispitni metal plastično deformira u ograničenom volumenu. U ovom slučaju, deformacija je manja, što je metal tvrđi. Stoga, možete reći ovo: tvrdoća - ovo je otpornost metala na plastičnu deformaciju tokom kontaktne primjene opterećenja.

Primjeri za određivanje dinamičke tvrdoće su metode Poldi i Shor. U prvom slučaju, čelična kugla se istovremeno utiskuje u ispitni metal i referentni uzorak čija je tvrdoća poznata. Poređenje dobijenih otisaka na standardu i ispitivanom metalu omogućava određivanje tvrdoće potonjeg. U drugom slučaju, tvrdoća se procjenjuje visinom odskoka od ispitne površine udarača koji pada sa konstantne visine: što je udarnik više odskočio, to je metal koji se testira tvrđi. Metoda se temelji na elastičnim svojstvima metala, pa se naziva metodom određivanja tvrdoće metodom elastičnog trzanja. Izvodi se na uređaju koji se zove Shorov skleroskop. Skala skleroskopa ima 140 podjela. Odskok od 100 podjela odgovara tvrdoći kaljenog visokougljičnog čelika. Težina udarača je 2,5 g, vrh mu je izrađen od dijamanta ili kaljenog čelika. U praksi mehaničkog ispitivanja, određivanje dinamičke tvrdoće po Shoreu je trenutno ograničeno. Široko rasprostranjena upotreba ispitivanja tvrdoće posljedica je više razloga. Testovi se izvode brzo, zahtijevaju malo vremena za pripremu i jednostavni su u tehnici. U ovom slučaju, izrada posebnih uzoraka često nije potrebna, jer se ispitivanja mogu izvršiti direktno na dijelu bez njegovog uništavanja. Uz pomoć tabela konverzije možete uporediti tvrdoću metala izmjerenu različitim metodama (Prilog 1).

U nekim slučajevima postoji veza između tvrdoće i drugih mehaničkih svojstava. Na primjer, znajući tvrdoću, može se suditi o veličini vlačne čvrstoće koristeći formulu

σ B = To· HB,

gdje je: σ B - vlačna čvrstoća (zatezna čvrstoća), kgf / mm 2;

To- koeficijent;

HB- Broj tvrdoće po Brinellu.

Značenje To, prema N. A. Minkevichu, I. A. Odingu, N. V. Gevelingu, sljedeće:

tvrdoća čelika HB 120-175 .............. 0,34

tvrdoća čelika HB 175-450 . ……... 0,35

bakar, mesing i bronza žareni... .. 0,55

bakar, mesing i bronza zakovane. .... 0.10

aluminijum i njegove legure HB 20-45 ...0,33-0,36

duralumin žareni.......……….. 0,36

duralumin nakon stvrdnjavanja i starenja...... 0,36.

Međutim, treba imati na umu da ne postoji opća točna metoda za pretvaranje brojeva tvrdoće izmjerenih jednom metodom u brojeve tvrdoće na drugim skalama, kao i u vlačnu čvrstoću. Takvi transferi se vrše kada za njih postoji čvrsta osnova zbog prethodnih uporednih testova.

Tvrdoća metala se mjeri metodama Brinell, Rockwell, Vickers, Poldi, itd.

Tvrdoća metala

otpornost metala na udubljenje. T. m. nije fizička konstanta, već je složeno svojstvo koje ovisi kako o čvrstoći i plastičnosti, tako i o načinu mjerenja. T. m. karakterizira broj tvrdoće. Najčešće za mjerenje T. m koriste metodu udubljenja. U ovom slučaju, vrijednost tvrdoće je jednaka opterećenju koje se odnosi na površinu otiska, ili obrnuto proporcionalna dubini otiska pri nekom fiksnom opterećenju. Otisak se obično radi sa kaljenom čeličnom kuglom (Brinell, Rockwell metode), dijamantskim konusom (Rockwell metoda) ili dijamantskom piramidom (Vickersova metoda, mjerenje mikrotvrdoće (vidi Mikrotvrdoća)). Manje se koriste metode dinamičkog mjerenja, u kojima je mjera tvrdoće visina čelične kuglice koja se odbija od površine metala koji se proučava (na primjer, Shoreova metoda) ili vrijeme prigušenja oscilacije klatna, potpora koji je metal koji se proučava (metoda Kuznjecov-Herbert-Rehbinder). Metoda mjerenja termometara uz pomoć ultrazvučnih vibracija, koja se zasniva na mjerenju odgovora oscilatornog sistema (promjene njegove prirodne frekvencije) na tvrdoću metala koji se ispituje, postaje sve popularnija. Brojevi tvrdoće su naznačeni u jedinicama HB(Brinell metoda), HV(Vickersova metoda), HR(Rockwell metoda), gdje H od engleskog hardness - tvrdoća. Budući da se pri određivanju tvrdoće Rockwell metodom koriste i čelična kugla i dijamantski konus, često se uvode dodatne oznake - AT(lopta), With i ALI(konus, različita opterećenja). Prema posebnim tabelama ili dijagramima, brojevi tvrdoće se mogu ponovo izračunati (na primjer, Rockwellov broj tvrdoće se može pretvoriti u Brinellov broj tvrdoće). Izbor metode za određivanje tvrdoće zavisi od materijala koji se proučava, veličine i oblika uzorka ili proizvoda i drugih faktora.

Tvrdoća je vrlo osjetljiva na promjene u strukturi metala. Prilikom promjene temperature ili nakon različitih termičkih i mehaničkih tretmana, vrijednost T. m. i legura mijenja se u istom smjeru kao i granica popuštanja; stoga se često pri praćenju promjene mehaničkih svojstava nakon različitih tretmana metal karakteriše tvrdoća koja se lakše i brže mjeri. Mjerenja mikrotvrdoće se koriste u proučavanju mehaničkih svojstava pojedinačnih zrna, kao i strukturnih komponenti (vidi Strukturna komponenta) složenih legura.

Za relativnu procjenu toplinske otpornosti metalnih materijala ponekad se koristi takozvana dugotrajna tvrdoća (ili mikrotvrdoća), koja se mjeri na povišenoj temperaturi dugo vremena (minuti, sati).

Lit.: Geller Yu. A., Rakhshtadt A. G., Nauka o materijalima, 4. izdanje, M., 1975, str. 167-90.

V. M. Rosenberg.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Pogledajte šta je "tvrdoća metala" u drugim rječnicima:

Otpornost materijala na udubljenje ili grebanje. T. nije fizička konstanta, već je složeno svojstvo koje ovisi kako o čvrstoći i plastičnosti materijala tako i o načinu mjerenja. Za više detalja pogledajte Tvrdoća ... ...

Ovaj izraz ima drugo značenje, vidi Shore tvrdoća. Treba shvatiti da iako je u drugačijem smislu ova metoda i metoda za mjerenje tvrdoće, obje metode su predložene od strane istog autora, imaju isto ... ... Wikipedia

Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Tvrdoća (značenja). Tvrdoća je sposobnost materijala da se odupre prodiranju drugog, tvrđeg tijela utiskivača u njega u cijelom opsegu opterećenja: od trenutka kontakta sa ... ... Wikipedia

Metalne legure, metalne legure, čvrsti i tečni sistemi, nastali uglavnom fuzijom dva ili više metala, kao i metali sa raznim nemetalima. Izraz "S." prvobitno se odnosilo na materijale sa metalnim ... ... Velika sovjetska enciklopedija

Metal u termičkoj peći Termička obrada metala i legura Proces termičke obrade metalnih proizvoda, čija je svrha promjena strukture i svojstava u datom smjeru... Wikipedia

Rockwell tvrdoća- Rockwell metoda [u ime američkog metalurga S. Rockwella, koji je razvio ovu metodu] metoda za određivanje tvrdoće materijala (uglavnom metala) utiskivanjem dijamantskog indentera u ispitnu površinu pod uglom pod ... ... Metalurški rječnik- Metode za mjerenje tvrdoće po Shoreu: tvrdoća po Shoreu (metoda udubljenja) za materijale niskog modula (polimeri). Tvrdoća po Shoreu (metoda odskoka) za materijale visokog modula (metale) ... Wikipedia

Kaljenje metala, vrsta termičke obrade, koja se sastoji u zagrevanju očvrsle legure na temperaturu ispod donje kritične tačke, zadržavanju i naknadnom hlađenju. Izraz "O." uglavnom se primjenjuje na čelik. Procesi propadanja... Velika sovjetska enciklopedija

Tvrdoća

Tvrdoća- to je sposobnost materijala da se odupre prodiranju drugog, čvršćeg tijela - utiskivača u njega u cijelom opsegu opterećenja: od trenutka kontakta s površinom i do udubljenja do najveće dubine. Postoje metode za određivanje restaurirano i neoporavljeno tvrdoća.

Metoda određivanja restaurirano tvrdoća.

Tvrdoća se definira kao omjer veličine opterećenja i površine, površine projekcije ili volumena udubljenja. Razlikovati površno, projekcija i volumetrijski tvrdoća:

• površinska tvrdoća - omjer opterećenja i površine otiska;
• projekcijska tvrdoća - omjer opterećenja i površine projekcije otiska;
• zapreminska tvrdoća - odnos opterećenja i zapremine otiska.

Metoda određivanja neoporavljeno tvrdoća.

Tvrdoća se definira kao omjer sile otpora prema površini, površini projekcije ili zapremini dijela indentera ugrađenog u materijal. Razlikovati površno, projekcija i volumetrijski tvrdoća:

• površinska tvrdoća - omjer sile otpora prema površini dijela indentera ugrađenog u materijal;
• Tvrdoća projekcije - omjer sile otpora prema površini projekcije dijela indentera ugrađenog u materijal;
• zapreminska tvrdoća - omjer sile otpora prema zapremini dijela indentera ugrađenog u materijal.

Tvrdoća se mjeri u tri opsega: makro, mikro, nano. Makroopseg reguliše opterećenje indentera od 2 do 30 kN. Mikroopseg reguliše opterećenje indentera do 2 N, a dubina prodiranja indentera je veća od 0,2 µm. Nanorange regulira samo dubinu prodiranja indentera, koja bi trebala biti manja od 0,2 µm. Tvrdoća u nanoskali se često naziva nanotvrdoća [nepoznat pojam] .

Izmjerena tvrdoća prvenstveno ovisi o opterećenju primijenjenom na indenter. Ova zavisnost se zove efekat veličine, u engleskoj književnosti - efekat veličine udubljenja. Priroda ovisnosti tvrdoće o opterećenju određena je oblikom indentera:

• za sferni indenter - sa povećanjem opterećenja, tvrdoća se povećava - efekat obrnute veličine (efekat veličine obrnutog udubljenja);
• za indenter u obliku Vickersove ili Berkovichove piramide - s povećanjem opterećenja, tvrdoća se smanjuje - direktni ili samo dimenzionalni efekat (efekat veličine udubljenja);
• za sferni indentor (kao stožac za Rockwell tester tvrdoće) - sa povećanjem opterećenja, tvrdoća se prvo povećava kada se unese sferni dio indentera, a zatim počinje opadati (za sferni dio indentera).

Indirektno, tvrdoća može zavisiti i od:

1. koordinacijski broj- što je veći broj, veća je tvrdoća.
2. Priroda hemijske veze
3. Iz smjera (na primjer, mineral disthene - njegova tvrdoća duž kristala je 4, a poprečno - 7)
4. Fleksibilnost- mineral se lako savija, savija se ne ispravlja (na primjer, talk)
5. elastičnost- mineral se savija, ali ispravlja (na primjer, liskun)
6. Viskoznost- mineral je teško razbiti (na primjer, jadeit)
7. i niz drugih fizičkih i mehaničkih svojstava materijala.

Najtvrđi materijali koji danas postoje su dvije alotropske modifikacije ugljika - lonsdaleit, koji je 58% tvrđi od dijamanta i fulerit (otprilike 2 puta tvrđi od dijamanta). Međutim, praktična primjena ovih tvari je još uvijek malo vjerojatna. Najčvršća uobičajena supstanca je dijamant (10 jedinica na Mohsovoj skali, vidi ispod).

Metode mjerenja tvrdoće

Uređaj Poldi

Metode za određivanje tvrdoće prema načinu primjene opterećenja dijele se na: 1) statički i 2) dinamičan(bubnjevi).

Postoji nekoliko skala (metoda mjerenja) za mjerenje tvrdoće:

• Brinellova metoda - tvrdoća se određuje prečnikom otiska koji ostavlja metalna kugla utisnuta u površinu. Tvrdoća se računa kao omjer sile primijenjene na loptu i površine otiska (štaviše, površina otiska se uzima kao površina dijela kugle, a ne kao površina kruga (Meyerova tvrdoća )); jedinica tvrdoće po Brinellu je MPa (kg-s/mm²). Broj tvrdoće po Brinellu prema GOST 9012-59 bilježi se bez mjernih jedinica. Tvrdoća određena ovom metodom označava se HB, gdje je H = tvrdoća (tvrdoća, engleski), B - Brinell;
• Rockwellova metoda - tvrdoća se određuje relativnom dubinom udubljenja metalne kugle ili dijamantskog konusa u površinu materijala koji se ispituje. Tvrdoća određena ovom metodom je bezdimenzionalna i označava se HR, HRB, HRC i HRA; tvrdoća se izračunava po formuli HR = 100 (130) − kd, gdje d- dubina udubljenja vrha nakon uklanjanja glavnog opterećenja, i k- koeficijent. Dakle, maksimalna Rockwell tvrdoća na A i C skali iznosi 100 jedinica, a na B skali - 130 jedinica.
• Vickersova metoda - tvrdoća se određuje površinom otiska koju ostavlja tetraedarska dijamantska piramida utisnuta u površinu. Tvrdoća se računa kao omjer opterećenja primijenjenog na piramidu i površine otiska (štaviše, površina otiska se uzima kao površina dijela površine piramide, a ne kao površina romb); Jedinice tvrdoće po Vickersu kg-s/mm². Tvrdoća određena ovom metodom označava se kao HV;
• Shore metode:

• Durometri i vage Asker - po principu mjerenja odgovara metodi udubljenja (prema Shoreu). Firma i nacionalna Japanska modifikacija metode. Koristi se za meke i elastične materijale. Razlikuje se od klasične Shore metode po nekim parametrima mjernog uređaja, markama vaga i indentera.

Metode mjerenja tvrdoće spadaju u dvije glavne kategorije: metode statičke tvrdoće i metode dinamičke tvrdoće.

Za instrumentalno određivanje tvrdoće koriste se uređaji koji se nazivaju tvrdomjeri. Metode za određivanje tvrdoće, ovisno o stupnju utjecaja na objekt, mogu se odnositi i na nedestruktivne i na destruktivne metode.

Postojeće metode za određivanje tvrdoće ne odražavaju u potpunosti nijedno specifično temeljno svojstvo materijala, stoga ne postoji direktna veza između različitih skala i metoda, ali postoje približne tablice koje povezuju skale pojedinih metoda za određene grupe i kategorije materijala. Ove tabele su izgrađene samo na osnovu rezultata eksperimentalnih ispitivanja i ne postoje teorije koje dozvoljavaju da se metod proračuna pređe sa jedne metode određivanja tvrdoće na drugu.

Određena metoda za određivanje tvrdoće bira se na osnovu svojstava materijala, zadataka mjerenja, uslova za njegovu primjenu, raspoložive opreme itd.

U CIS-u nisu sve skale tvrdoće standardizovane.

Pravila

• GOST 8.062-85 „Državni sistem za osiguranje ujednačenosti mjerenja. Državni posebni standard i državna šema verifikacije za instrumente za mjerenje tvrdoće prema Brinellovoj skali"
• GET 33-85 "Državni specijalni standard jedinica tvrdoće prema Brinellovoj skali"
• GOST 24621-91 (ISO 868-85) "Određivanje tvrdoće utiskivanja pomoću durometra (tvrdoća po Šoru)".
• GOST 263-75 „Guma. Metoda ispitivanja tvrdoće po Shoreu A.
• GOST 23273-78 „Metali i legure. Mjerenje tvrdoće metodom elastičnog odskoka udarača (prema Shoreu).
• ISO 2815 "Boje i lakovi - Buchholzov test udubljenja".
• DIN 53153 Buchholz tvrdoća.
• ISO 14577 Metalni materijali. Instrumentirano ispitivanje udubljenja za tvrdoću i parametre materijala. Dio 1: Metoda ispitivanja.

Bilješke

Linkovi

• Uporedna tablica tvrdoće u različitim skalama. (Napomena: U tabeli Shore skala odgovara metodi odskoka.)

Wikimedia fondacija. 2010 .

• Evers, Hans Heinz
• balvanstvo

Pogledajte šta je "tvrdoća" u drugim rječnicima:

Čvrstoća (etika)- Ovaj izraz ima druga značenja, pogledajte Tvrdoća (značenja). Čvrstoća (također čvrstina karaktera, čvrstina volje) je karakterna osobina koju karakteriše dosljednost i istrajnost u postizanju ciljeva ili podržavanju stavova. ... ... Wikipedia.

Tvrdoća po Shoreu (metoda udubljenja)- Ovaj izraz ima drugo značenje, vidi Shore tvrdoća. Treba shvatiti da iako je u drugom smislu ova metoda i metoda za mjerenje tvrdoće, obje metode su predložene od istog autora, imaju isto ... ... Wikipedia

tvrdoća- i; dobro. 1) do tvrdog 2), 3), 4), 5), 6), 7), 8), 9) Tvrdoća drveta. Čvrstoća duha. Čvrstoća volje, karakter, uvjerenja. Tvrdoća pamćenja. Čvrstoća odluke. Ukočenost pokreta... Rječnik mnogih izraza

Tvrdoća po Shoreu (metoda povratka)- Ovaj izraz ima drugo značenje, vidi Shore tvrdoća. Treba shvatiti da iako je u drugačijem smislu ova metoda i metoda za mjerenje tvrdoće, obje metode su predložene od strane istog autora, imaju isto ... ... Wikipedia

Martensova tvrdoća- sklerometrijska tvrdoća tvrdoća skleroskopa - Teme industrija nafte i plina Sinonimi sklerometrijska tvrdoća tvrdoća skleroskopa EN ... ... Priručnik tehničkog prevodioca

Tvrdoća metala- otpornost metala na udubljenje. T. m. nije fizička konstanta, već je složeno svojstvo koje ovisi kako o čvrstoći i plastičnosti, tako i o načinu mjerenja. T. m. karakterizira broj tvrdoće. Većina… …

Tvrdoća po Brinellu- Brinellova metoda [u ime švedskog inženjera J.A. Brinella] metoda za određivanje tvrdoće materijala utiskivanjem kaljene čelične kuglice prečnika 2,5 u ispitnu površinu; 5 i 10 mm sa opterećenjem P od 625 N do 30 kN. Broj… … Metalurški rječnik

Vickers tvrdoća- Vickersova metoda [po nazivu engleskog vojno-industrijskog koncerna Vickers (Vickers Limited)] metoda za određivanje tvrdoće materijala utiskivanjem u površinu uzorka ili proizvoda dijamantskog indentera koji ima oblik pravilnog tetraedra.. . Metalurški rječnik

Rockwell tvrdoća- Rockwell metoda [u ime američkog metalurga S. Rockwella, koji je razvio ovu metodu] metoda za određivanje tvrdoće materijala (uglavnom metala) utiskivanjem dijamantskog indentera u ispitnu površinu pod uglom pod ... ... Metalurški rječnik

Tvrdoća minerala- svojstvo minerala da se odupru prodiranju drugih tijela u njih. Tvrdoća je važna dijagnostička i tipomorfna karakteristika minerala, funkcija njegovog sastava i strukture, koji u različitom stepenu odražavaju uslove nastanka minerala. T. m ... Velika sovjetska enciklopedija

Tvrdoća - svojstvo materijala da se odupre uvođenju u njega drugog, čvršćeg tijela - indentera.

Tvrdoća se definira kao omjer veličine opterećenja i površine, površine projekcije ili volumena udubljenja.

Postoje površinska, projekcijska i zapreminska tvrdoća:

Površinska tvrdoća -- omjer opterećenja i površine otiska;

Tvrdoća projekcije - omjer opterećenja i površine projekcije otiska;

Masivna tvrdoća je omjer opterećenja i zapremine otiska.

Tvrdoća se definira kao omjer sile otpora prema površini, površini projekcije ili zapremini dijela indentera ugrađenog u materijal. Postoje površinska, projekcijska i zapreminska tvrdoća:

Površinska tvrdoća je omjer sile otpora prema površini dijela indentera ugrađenog u materijal;

Tvrdoća projekcije - omjer sile otpora prema površini projekcije dijela indentera ugrađenog u materijal;

Obimna tvrdoća je omjer sile otpora prema zapremini dijela indentera ugrađenog u materijal.

Tvrdoća se mjeri u tri opsega: makro, mikro, nano. Makro opseg reguliše opterećenje indentera od 2N do 30 kN. Mikroopseg reguliše opterećenje indentera do 2 N, a dubina prodiranja indentera je veća od 0,2 µm. Nanorange regulira samo dubinu penetracije indentera, koja bi trebala biti manja od 0,2 µm. Tvrdoća u nanoskali se često naziva nanotvrdoćom.

Izmjerena tvrdoća prvenstveno ovisi o opterećenju primijenjenom na indenter. Ova zavisnost se naziva efekt veličine, u engleskoj literaturi - efekat veličine udubljenja. Priroda ovisnosti tvrdoće o opterećenju određena je oblikom indentera:

Za sferni utiskivač -- sa povećanjem opterećenja, tvrdoća se povećava -- efekat obrnutog utiskivanja;

Za utiskivač u obliku Vickersove ili Berkovichove piramide - s povećanjem opterećenja, tvrdoća se smanjuje - direktni ili jednostavno dimenzionalni efekat (efekat veličine udubljenja);

Za sfero-konus - sa povećanjem opterećenja, tvrdoća se prvo povećava kada se unese sferni dio indentera, a zatim počinje opadati (za sfero-konusni dio indentera).

Indirektno, tvrdoća može zavisiti i od:

1. Međuatomske udaljenosti.

2. Koordinacioni broj - što je veći broj, veća je tvrdoća.

3. Valencije.

4. Priroda hemijske veze

5. Iz pravca (na primjer, mineral disten - njegova tvrdoća duž kristala je 4, a poprijeko - 7)

6. Krtost i savitljivost

7. Fleksibilnost - mineral se lako savija, savija se ne ispravlja

8. Elastičnost - mineral se savija, ali ispravlja

9. Viskoznost -- mineral je teško razbiti (kao što je žadeit)

10. Dekolte

11. i niz drugih fizičkih i mehaničkih svojstava materijala.

Najtvrđi materijali koji danas postoje su dvije alotropske modifikacije ugljika - lonsdaleit, koji je 58% tvrđi od dijamanta i fulerita. Međutim, praktična primjena ovih tvari je još uvijek malo vjerojatna. Najčvršća uobičajena supstanca je dijamant.

Metode za određivanje tvrdoće prema načinu primjene opterećenja dijele se na: 1) statičke i 2) dinamičke (udarne).

Postoji nekoliko skala za mjerenje tvrdoće:

Brinellova metoda - tvrdoća se određuje prečnikom otiska koji ostavlja metalna kugla utisnuta u površinu. Tvrdoća se računa kao omjer sile primijenjene na loptu i površine otiska (štaviše, površina otiska se uzima kao površina dijela kugle, a ne kao površina krug, jedinica tvrdoće po Brinelu je MPa (kg-s/mm²) Broj tvrdoće po Brinelu prema GOST 9012-59 upisuje se bez jedinica Tvrdoća određena ovom metodom označava se HB, gde je H = tvrdoća, B je Brinel;

Rockwellova metoda - tvrdoća se određuje relativnom dubinom udubljenja metalne kugle ili dijamantskog konusa u površinu materijala koji se ispituje. Tvrdoća određena ovom metodom je bezdimenzionalna i označava se HR, HRB, HRC i HRA; tvrdoća se izračunava po formuli HR = 100 (130)? kd, gdje je d dubina udubljenja vrha nakon uklanjanja glavnog opterećenja, a k je koeficijent. Dakle, maksimalna Rockwell tvrdoća na A i C skali iznosi 100 jedinica, a na B skali - 130 jedinica.

Vickersova metoda - tvrdoća se određuje površinom otiska koju ostavlja tetraedarska dijamantska piramida utisnuta u površinu. Tvrdoća se izračunava kao omjer opterećenja primijenjenog na piramidu i površine otiska; jedinica tvrdoće po Vickersu je kg-s/mm². Tvrdoća određena ovom metodom označava se kao HV;

Shore metode:

Tvrdoća po Shoreu (metoda udubljenja) - tvrdoća se određuje dubinom prodiranja u materijal posebne igle od kaljenog čelika (indentera) pod djelovanjem kalibrirane opruge. U ovoj metodi, mjerni instrument se naziva durometar. Obično se Shoreova metoda koristi za određivanje tvrdoće materijala niskog modula (polimera). Shore metoda, koju opisuje ASTM D2240, specificira 12 mjernih skala. Najčešće korištene opcije su A (za meke materijale) ili D (za tvrđe materijale). Tvrdoća određena ovom metodom označena je slovom upotrijebljene skale, ispisanim iza broja s eksplicitnim naznakom metode.

Durometri i Asker skale - po principu mjerenja odgovara metodi udubljenja (prema Shoreu). Firma i nacionalna Japanska modifikacija metode. Koristi se za meke i elastične materijale. Razlikuje se od klasične Shorove metode po nekim parametrima mjernog uređaja, markama vaga i indentera.

Tvrdoća po Shoreu (Rebound metoda) je metoda za određivanje tvrdoće vrlo tvrdih (visokomodulnih) materijala, uglavnom metala, po visini do koje se odskače specijalni udarnik (glavni dio skleroskopa - mjerni instrument za ovu metodu). nakon udara, pada sa određene visine. Tvrdoća prema ovoj Shore metodi se procjenjuje u konvencionalnim jedinicama proporcionalnim visini odskoka udarca. Glavne skale su C i D. Označeno HSx, gdje je H tvrdoća, S Shore i x je latinično slovo koje označava tip skale korištene u mjerenju.

Treba razumjeti da iako su obje ove metode metode za mjerenje tvrdoće, koje je predložio isti autor, imaju iste nazive i iste oznake skala, to nisu verzije jedne metode, već dvije suštinski različite metode sa različitim razmjerima. vrijednosti, opisane različitim standardima.

Metoda Kuznjecov - Herbert - Rehbinder - tvrdoća se određuje vremenom prigušenja oscilacija klatna, čiji je nosač metal koji se proučava;

Poldi metoda (otisak dvostruke kugle) - tvrdoća se ocjenjuje u poređenju sa tvrdoćom standarda, ispitivanje se vrši udarnim utiskivanjem čelične kuglice istovremeno u uzorak i standard;

Mohsova skala je određena prema tome koji od deset standardnih minerala materijal za ispitivanje ogrebe, a koji od deset standardnih minerala ogreba ispitni materijal.

Buchholz metoda je metoda za određivanje tvrdoće pomoću Buchholz instrumenta. Dizajniran za ispitivanje tvrdoće (Buchholz tvrdoće) premaza polimerne boje kada se utisne Buchholz indentor. Metoda je regulisana standardima ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233.

Metode mjerenja tvrdoće spadaju u dvije glavne kategorije: metode statičke tvrdoće i metode dinamičke tvrdoće. Za instrumentalno određivanje tvrdoće koriste se uređaji koji se nazivaju tvrdomjeri. Metode za određivanje tvrdoće, ovisno o stupnju utjecaja na objekt, mogu se odnositi i na nedestruktivne i na destruktivne metode. Postojeće metode za određivanje tvrdoće ne odražavaju u potpunosti nijedno specifično temeljno svojstvo materijala, stoga ne postoji direktna veza između različitih skala i metoda, ali postoje približne tablice koje povezuju skale pojedinih metoda za određene grupe i kategorije materijala. Ove tabele su izgrađene samo na osnovu rezultata eksperimentalnih ispitivanja i ne postoje teorije koje dozvoljavaju da se metod proračuna pređe sa jedne metode određivanja tvrdoće na drugu. Određena metoda za određivanje tvrdoće bira se na osnovu svojstava materijala, zadataka mjerenja, uslova za njegovu primjenu, raspoložive opreme itd.

U CIS-u nisu sve skale tvrdoće standardizovane.