Твердость. Методы определения твердости
Методы определения твёрдости материалов
Твёрдость
Способы определения твердости в зависимости от временного характера приложения нагрузки и измерения сопротивления вдав- ливанию индентора подразделяют на статические, динамические и кинетические. Наиболее распространенными являются статические методы , при которых нагрузку к индентору прикладывают плавно и постепенно, а время выдержки под нагрузкой регламентируется стандартами на соответствующие методы. Особенность такого подхода заключается в регистрации всей кинетики процесса упругопластического деформирования материала при вдавливании индентора, а не только конечного результата испытаний, как при других методах. По принципу приложения нагрузки способы определения твердости можно подразделить на способы вдавливания, отскока, царапания и резания. Способы вдавливания являются наиболее распространенными. Твердость в этом случае определяется как сопротивление, которое оказывает испытуемое тело внедрению более твердого индентора и отражает преимущественно сопротивление поверхностных слоев материала пластической деформации. Способы отскока основаны на измерении твердости по высоте отскока бойка, падающего на испытуемую поверхность. Способами царапания и резания твердость определяется соответственно как сопротивление материала царапанию или реза нию. Способ царапания разработал Моос в начале XIX в. При определении твердости всеми методами кроме микротвердости измеряют интегральное значение твердости материала усредненное для всех структурных составляющих. Поэтому получающийся после снятия нагрузки отпечаток должен быть по размеру значительно больше размеров зерен и других структурных составляющих тестируемого материала. Значения твердости нельзя однозначно переводить в значения других механических свойств материала см. Однако определение твердости является эффективным способом сравнения друг с другом однотипных материалов и контроля их качества. Металлопродукцию из меди и медных сплавов в состоянии поставки разделяют по твердости на пять видов см. Метод измерения твердости по Бринеллю регламентирован ГОСТ При определении твердости этим методом стальной шарик определенного диаметра D вдавливают в тестируемый образец под действием нагрузки Р, приложенной перпендикулярно к поверхности образца, в течение определенного времени Рис. После снятия нагрузки измеряют диаметр отпечатка d. Число твердости по Бринеллю обозначается буквами НВ, и его определяют путем деления нагрузки Р на площадь поверхности сферического отпечатка F. Для удобства имеются таблицы чисел твердости по Бринеллю и зависимости от диаметра шарика D , диаметра отпечатка d и нагрузки Р. Схема измерения твердости по Бринеллю. Минимально допустимая толщина образца для корректного измерения твердости НВ должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка h. Испытания проводят при комнатной температуре в отсутствие вибраций и ударов. Время выдержки под нагрузкой т для черных металлов составляет Сталь, чугун и другие высокопрочные сплавы ……… Медь, никель и их сплавы Алюминий, магний и их сплавы Число твердости в этом случае обозначается цифрами со стоящим после них символом НВ например, НВ. Измерение твердости по Бринеллю не рекомендуется применять для стали с твердостью более НВ, а для цветных металлов более НВ. Метод измерения твердости по Виккерсу регламентируется ГОСТ Метод используют для определения твердости деталей и металлопродукции малой толщины, а также тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость. После снятия нагруби измеряют диагонали оставшегося на поверхности материала отпечатка — d 1 , d 2 и вычисляют их среднее арифметическое значение — d , мм. Значения твердости по Виккерсу при стандартных нагрузках н зависимости от длины диагонали d мм даны в соответствующих таблицах. При испытаниях применяют следующие нагрузки Р , кгc: Число твердости по Виккерсу обозначают цифрами, характеризующими величину твердости со стоящим после них символом HV например, HV. Иногда после символа HV указывают нагрузку и время выдержки, например: В ГОСТе сказано, что точного перевода чисел твердости по Виккерсу на числа твердости, полученные другими методами, или на механические свойства при растяжении не существует и таких переводов за исключением частных случаев следует избегать. Схема измерения твердости по Виккерсу. Метод измерения твердости по Роквеллу регламентирован ГОСТ При определении твердости этим методом Рис. При этом общая нагрузка равна сумме предварительной P 0 и основной Р 1 нагрузок: После выдержки под приложенной общей нагрузкой Р в течение Твердость по Роквеллу измеряют в условных единицах. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению индентора на 0, мм. Индикатор показывает результат вычитания разности глубин h —h 0 , на которые вдавливается индентор под действием двух последовательно приложенных нагрузок, из некоторой константы. В зависимости от формы индентора и прилагаемой нагрузки введены три измерительные шкалы: Наиболее часто используемыми шкалами являются А и С. Число твердости по Роквеллу обозначается цифрами, характеризующими величину твердости, со стоящим после них символом HIRA , HRB или HRC в зависимости от используемой шкалы измерения , например: Схема измерения твердости по Роквеллу. Применяемый индикатор Нагрузка, кгс Область применения P - общая P0 - предварит. P1 - основная А Алмазный конус 60 10 50 Материалы с твердостью HRA 70 - 85 B Стальной шарик 10 90 Низко- и среднеуглеродистые стали, латуни, бронзы и другие матреиалы с твердостью HRB 25 - C Алмазный конус 10 Стали и сплавы с твердостью HRC 20 - Шкалы, использующиеся при измерении твердости по Роквеллу. Метод измерения твердости по Шору регламентирован ГОСТ Это - основной метод определения твердости поверхности прокатных валков при их изготовлении, поставке на металлургическое предприятие, а также в процессе эксплуатации валков на прокатных станах. Масса бойка вместе с алмазным индентором составляет 36,0 г. За характеристику твердости принимается высота отскока бойка h см. Такая твердость соответствует максимальной твердости стабилизированной после закалки на мартенсит углеродистой эвтектоидной инструментальной стали по ГОСТ Согласно стандарту твердость по Шору измеряют в диапазоне от 20 до единиц HSD. Число твердости по Шору обозначается цифрами, характеризующими величину твердости, со стоящим после них символом HSD , например 95 HSD. Число твердости указывается с округлением до целого числа. Величина твердости по Шору не имеет точного перевода на другие величины твердостей или на прочностные свойства, получаемые при механических испытаниях. Метод измерения микротвердости регламентирован ГОСТ Определение микротвердости твердости в микроскопически малых объемах проводят при исследовании отдельных структурных составляющих сплавов, тонких покрытий, а также при измерении твердости мелких деталей. Прибор для определения микротвердости состоит из механизма для вдавливания алмазной пирамиды под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. Микротвердость измеряют путем вдавливания в образец изделие алмазного индентора под действием статической нагрузки Р н течение определенного времени выдержки т см. Число твердости определяют как и по Виккерсу делением приложенной нагрузки в Н или кгс на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка в мм 2. Основным вариантом испытания является так называемый ме тод восстановленного отпечатка , когда размеры отпечатков определяются после снятия нагрузки. Для случая, когда требуется определение дополнительных характеристик материала упругое восстановление, релаксация, ползучесть при комнатной температуре и др. При этом размеры отпечатка определяют на глубине вдавливания индентора в процессе приложения нагрузки. Практически микротвердость определяют по стандартным таблицам дня конкретной формы индентора, нагрузки Р и полученных в испытании размеров диагоналей отпечатка. В качестве инденторов используют алмазные наконечники разных форм и размеров в зависимости от назначения испытании микротвердости. Основным и наиболее распространенным намниконечником является четырехгранная алмазная пирамида с квадратым основанием по форме подобна индентору, применяющемуся при определении твердости по Виккерсу — см. При сопоставлении значений твердости, полученных разными методами, между собой и с механическими свойствами материалов необходимо помнить, что приводимые в литературных источниках таблицы или зависимости для такого сопоставительного перевода являются чисто эмпирическими. Физического смысла такой перевод лишен, так как при вдавливании pa зличных по форме и размерам инденторов и с разной нагрузкой твердость определяется при совершенно различных напряженных состояниях материала. Даже при одном и том же способе измерения твердости значение сильно зависит от нагрузки: Зависимость твердости по Виккерсу HV от испытательной нагрузки. То же самое справедливо и для сопоставления значений твердости с механическими свойствами материала, определяемыми при растяжении или других формах нагружения. Кроме того, традиционные механические характеристики материала предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и др. Они, в частности, отражают различие в протекании процессов структурной самоорганизации во внутренних и приповерхностных слоях материала, поэтому на них оказывают сильное влияние состояние и структура поверхностных слоев материала, в том числе поверхностная обработка, наличие покрытий, топографическая структура поверхности и т. Значения же твердости, напротив, отражают свойства материала при локальном нагружении вдавливанием индентора. Естественно, что интегральные свойства материала в принципе нельзя полностью вынести из локальных. Ориентировочный перевод значений твердости, определяемый различными методами, приведен в табл. Ориентировочный перевод чисел твердости, определяемых различными методами по М. Поскольку твердость косвенно связана с другими показателями механических свойств, то прокат определенной твердости имеет но многих случаях и вполне определенные для данного состояния прочность, пластичность или упругость. Однако, как было показано выше, в явном виде связи между твердостью и другими механическими свойствами не существует. Твердость по Виккерсу Метод измерения твердости по Виккерсу регламентируется ГОСТ Материалы с твердостью HRA 70 - Низко- и среднеуглеродистые стали, латуни, бронзы и другие матреиалы с твердостью HRB 25 - Стали и сплавы с твердостью HRC 20 - Твердость по Виккерсу, HV. Твердость по Шору, HSD.
Твёрдость определяется как отношение величины нагрузки к площади поверхности, площади проекции или объёму отпечатка. Различают поверхностную , проекционную и объемную твёрдость:. Твёрдость определяется как отношение силы сопротивления к площади поверхности, площади проекции или объёму внедрённой в материал части индентора. Различают поверхностную , проекционную и объёмную твёрдость:. Твёрдость измеряют в трёх диапазонах: Макродиапазон регламентирует величину нагрузки на индентор от 2 Н до 30 кН. Нанодиапазон регламентирует только глубину внедрения индентора, которая должна быть меньше 0,2 мкм [1]. Часто твердость в нанодиапазоне называют нанотвердостью nanohardness. Величина нанотвердости может значительно отличаться от микротвердости для одного и того же материала. Измеряемая твердость, прежде всего, зависит от нагрузки, прикладываемой к индентору. Характер зависимости твердости от нагрузки определяется формой индентора:. Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации углерода: Однако практическое применение этих веществ пока маловероятно. Самым твёрдым из распространённых веществ является алмаз 10 единиц по шкале Мооса, см. Методы определения твёрдости по способу приложения нагрузки делятся на: Методы измерения твёрдости делятся на две основные категории: Для инструментального определения твёрдости используются приборы, именуемые твёрдомерами. Методы определения твёрдости, в зависимости от степени воздействия на объект, могут относиться как к неразрушающим, так и к разрушающим методам. Существующие методы определения твёрдости не отражают целиком какого-нибудь одного определённого фундаментального свойства материалов, поэтому не существует прямой взаимосвязи между разными шкалами и методами, но существуют приближенные таблицы, связывающие шкалы отдельных методов для определённых групп и категорий материалов. Данные таблицы построены только по результатам экспериментальных тестов и не существует теорий, позволяющих расчётным методом перейти от одного способа определения твёрдости к другому. Конкретный способ определения твёрдости выбирается исходя из свойств материала, задач измерения, условий его проведения, имеющейся аппаратуры и др. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Не следует путать с Жёсткость. Instrumented indentation test for hardness and materials parameters. Измерение твердости методом упругого отскока бойка по Шору. Контроль качества лакокрасочных покрытий. Физика твёрдого тела Свойства материалов Твёрдость. Навигация Персональные инструменты Вы не представились системе Обсуждение Вклад Создать учётную запись Войти. Пространства имён Статья Обсуждение. Просмотры Читать Править Править вики-текст История. В других проектах Викисклад. Эта страница последний раз была отредактирована 30 июня в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия. Свяжитесь с нами Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Разработчики Соглашение о cookie Мобильная версия.
Томат сердце красавицы характеристика и описание сорта
Обозначение толщины металлана чертеже буква
Карта г набережных челнов
Чертеж крыши с эркером
Атеросклероз аорты головного мозга