Твердость

Твердость, сопротивление твердого тела вдавливанию, резанию или царапанию.
Твердость в кристаллах — анизотропная характеристика, не поддающаяся математическому описанию. Величина твердости не является физической постоянной, а зависит не только от изучаемого материала, но и от условий измерения. Твердость определяется целым рядом механических свойств (пределом упругости, пластичностью, прочностью и т. д.), однако при разных условиях измерения роль тех или иных механических характеристик различна. Поэтому важную роль играет правильный подбор условий измерения твердости.
Для оценки твердости применяют две группы методов: вдавливание индентора (шарика, конуса, пирамиды) и царапание стандартным наконечником в определенных условиях.
Редактировать

Методы вдавливания

Твердость, измеренную методом вдавливания индентора, принято называть микротвердостью, поскольку твердость в этом методе определяется в ограниченной области.
По имени исследователей, предложивших использовать ту или иную форму индентора, различают:
- твердость по Бриннелю (метод Бриннеля), определяют твердость вдавливанием в испытуемый образец стального закаленного шарика. В этом случае микротвердость равна частному от деления приложенной нагрузки на площадь полученного отпечатка, у которого диаметр измеряется после удаления нагрузки. Твердость по Бринеллю указывается в единицах НВ (Hardness Brinell). Метод назван по имени шведского инженера Ю. А. Бринелля.
- твердость по Роквеллу (метод Роквелла), определяют на приборе специальной конструкции (главным образом в металлах) вдавливанием в испытываемый образец стального закаленного шарика или алмазного конуса стандартных размеров и измеряют в условных единицах с помощью разных шкал (шкалы А и С для алмазного конуса, шкала В для стального шарика) по приращению глубины погружения при переходе от малого стандартного груза к большому. Указывается в единицах HR (Hardness Rockwell) с добавлением обозначения шкалы (HRA, HRB, HRC). Метод назван по имени американского металлурга С. П. Роквелла (S. P. Rockwell).
- твердость по Виккерсу (метод Виккерса), определяют путем вдавливания в испытуемый образец алмазной пирамиды стандартных размеров. Твердость вычисляют как частное от деления стандартной нагрузки на величину боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка, диагональ которого измеряется под микроскопом после удаления нагрузки, а углы при вершине отпечатка условно принимаются равными углам при вершине пирамидального наконечника. Твердость по Виккерсу указывается в единицах HV (Hardness Vickers). Название от английского военно-промышленного концерна «Виккерс».
Данные измерения микротвердости по вдавливанию в кристаллах существенно зависят от испытуемой грани (анизотропия микротвердости), выбора нагрузки, прикладываемой к индентору, выбора длительности нагружения и выдержки под нагрузкой, правильного размещения отпечатков на исследуемом образце, методики подготовки образцов для исследования.
Редактировать

Методы царапания

Твердость по царапанию измеряют двумя методами:
- твердость по Моосу – определяется способностью одного тела царапаться другим, более твердым телом. Моос предложил десятибалльную шкалу твердости (см. Мооса шкала), представляющую собой последовательность ряда минералов различной твердости, расположенных в порядке ее возрастания.
- твердость по Мартенсу – определяется по ширине царапины, нанесенной стандартным алмазным резцом (пирамидой, конусом). Для определения твердости по царапанию (ее называют склерометрической твердостью) применяют склерометр Мартенса. В этом приборе для нанесения царапины применяется алмазный конус с углом 90о при вершине. За меру твердости принимается нагрузка, необходимая для получения царапины шириной 10 мкм. Этот метод сравнительно трудоемок, удобнее вычислять твердость по измерению ширины царапины при определенной нагрузке, как это осуществляется в методе Бирбаума.
Редактировать

Дополнительная литература

  • Борисенко В. А. Твердость и прочность тугоплавких материалов при высоких температурах. - Киев: Наук. думка, 1984.
  • Марковец М. П. Определение механических свойств металлов по твердости. - М.: Машиностроение, 1979.
  • Халякин И. В. Материаловедение. Методы определения твердости. - Самара: Сам. гос. техн. ун-т, 2001.

Смотри также

Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика