For å bestemme hardheten til et materiale, brukes oppfinnelsen til den svenske ingeniøren Brinell oftest - en metode som måler overflateegenskaper og gir ytterligere egenskaper til polymermetaller.
Materialevaluering
Det er takket være denne oppdagelsen at den mest effektive bruken av plast nå blir evaluert. Ikke for hard plast er testet for elastisitet og mykhet for å kunne brukes som tetnings-, forseglings- og dempingsmateriale. Brinells utvikling er en metode for å bestemme styrken og hardheten til et materiale som vil tjene i viktige bruksområder - i gir og felger, lagre under tung belastning, gjengede beslag osv.
Denne metoden gir den mest nøyaktige vurderingen av styrke. Verdien av parameteren, som er betegnet med P1B, er vanskelig å overvurdere. Den mest brukte til dette formålet er utviklingen av Brinell, en metode der en fem millimeter stålkule presses inn i materialet. I henhold til dybden på ballens innrykk, bestemmes GOST.
Historie
I 1900, en ingeniør fra Sverige Johan August Brinell, metoden han foreslo for verdenmaterialvitenskap, gjort berømt. Den ble ikke bare oppk alt etter oppfinneren, men ble den mest brukte, standardiserte.
Hva er hardhet? Dette er en spesiell egenskap ved et materiale som ikke opplever plastisk deformasjon fra lokal kontaktvirkning, som oftest kommer ned til innføring av en indekser (hardere kropp) i materialet.
Recovered and non-recovered hardness
Brinell-metoden hjelper til med å måle den gjenopprettede hardheten, som bestemmes av forholdet mellom størrelsen på belastningen og volumet til utskriften, projeksjonsområdet eller overflatearealet. Dermed kan hardheten være volumetrisk, projeksjon og overflate. Sistnevnte bestemmes av forholdet: belastning til området av avtrykket. Bulkhardhet måles ved forholdet mellom belastningen og volum, og projeksjonshardhet er belastningen til projeksjonsområdet som avtrykket etterlot.
Ugjenopprettet hardhet ved Brinell-metoden bestemmes av de samme parameterne, kun motstandskraften blir hovedmålt verdi, hvor forholdet til overflateareal, volum eller projeksjon er vist av indeksen som er innebygd i materialet. Volumetrisk, projeksjon og overflatehardhet beregnes på samme måte: ved forholdet mellom motstandskraften enten til overflatearealet til den innebygde delen av indeksen, eller til dens projeksjonsareal, eller til volumet.
Bestemmelse av hardhet
Evnen til å motstå plastisk og elastisk deformasjon når den utsettes for et hardere materialeIndeksen er en fastsettelse av hardhet, det vil si at dette faktisk er en innrykktest av materialet. Brinell-hardhetsmetoden er et mål på hvor dypt en induktor har penetrert et materiale. For å vite den nøyaktige verdien av hardheten til et gitt materiale, er det nødvendig å måle inntrengningsdybden. For å gjøre dette er det Brinell og Rockwell-metoden, Vickers-metoden er mindre vanlig.
Hvis Rockwell-metoden direkte bestemmer penetreringsdybden til ballen inn i materialet, måler Vickers og Brinell avtrykket etter overflaten. Det viser seg at jo dypere indeksen er i materialet, desto større er utskriftsområdet. Absolutt alle materialer kan testes for hardhet: mineraler, metaller, plast og lignende, men hardheten til hvert av dem bestemmes av sin egen metode.
Hvordan finne en måte
Brinell-hardhetsmetoden er veldig bra for inhomogene materialer, for legeringer som ikke er for harde. Ikke bare type materiale bestemmer målemetoden, men også selve parameterne som må bestemmes. Hardheten til legeringer måles så å si i gjennomsnitt, siden materialer med forskjellige egenskaper eksisterer side om side i dem. For eksempel støpejern. Den har en veldig heterogen struktur, det er sementitt, grafitt, perlitt, ferritt, og derfor er den målte hardheten til støpejern en gjennomsnittsverdi, bestående av hardheten til alle komponenter.
Måling av metallers hardhet ved Brinell-metoden utføres ved hjelp av en stor indekser, slik at avtrykket oppnås på et større område av prøven. Dermed er det under disse forholdene også mulig å få en verdi for støpejern, som er et gjennomsnitt for mange og ulike faser. Denne metoden er veldig god når du skal måle hardheten til legeringer - støpejern, ikke-jernholdige metaller, kobber, aluminium og lignende. Denne metoden angir nøyaktig hardhetsverdien til plast.
Rockwell-sammenligning
Den er bra for harde og superharde metaller, og den resulterende hardhetsverdien er også gjennomsnittlig. Den samme stålkulen eller kjeglen fungerer som en indikator, men i tillegg til dem brukes også en diamantpyramide. Avtrykket på materialet målt med Rockwell-metoden viser seg også å være stort, og hardhetstallet for ulike faser beregnes i gjennomsnitt.
Brinell- og Rockwell-metodene er prinsipielt forskjellige: den første presenterer resultatet som en kvotient etter å ha dividert innrykkkraften med overflaten til avtrykksområdet, mens Rockwell beregner forholdet mellom penetrasjonsdybden og skalaenheten til instrumentet som måler dybden. Derfor er Rockwell-hardheten praktisk t alt dimensjonsløs, og ifølge Brinell måles den tydelig i kilogram per kvadratmillimeter.
Vickers-metoden
Hvis prøven er for liten eller det er nødvendig å måle et objekt som er mindre enn størrelsen på indenter-avtrykket, som måler Rockwell- eller Brinell-hardhet, bør mikrohardhetsmetoder brukes, hvorav Vickers-metoden er den mest populære. Indeksen er en diamantpyramide, og avtrykket blir undersøkt og målt av et optisk system som ligner på et mikroskop. Gjennomsnittsverdien vil også være kjent, men hardheten regnes ut framye mindre område.
Hvis skalaen til det målte objektet er svært liten, brukes en mikrohardhetstester, som kan lage et avtrykk i et separat korn, fase, lag, og fordypningsbelastningen kan velges uavhengig. Metallvitenskap tillater bruk av disse metodene for å bestemme både hardheten og mikrohardheten til metaller, og materialvitenskapen bestemmer på samme måte mikrohardheten og hardheten til ikke-metalliske materialer.
Range
Det er tre områder for måling av hardhet. I makroområdet reguleres lasten fra 2 N til 30 kN. Mikroområdet begrenser ikke bare belastningen på indekseren, men også inntrengningsdybden. Den første verdien overstiger ikke 2 N, og den andre - mer enn 0,2 μm. I nanoområdet reguleres kun dybden av inkorporering av indeksen - mindre enn 0,2 µm. Resultatet gir materialets nanohardhet.
Måleparametere avhenger først og fremst av belastningen som påføres indeksen. Denne avhengigheten fikk til og med et spesielt navn - størrelseseffekten, på engelsk - innrykkstørrelseseffekt. Arten av størrelseseffekten kan bestemmes av formen på indeksen. Sfærisk - hardheten øker med økende belastning, derfor blir denne størrelseseffekten reversert. Vickers- eller Berkovich-pyramiden reduserer hardheten med økende belastning (her den vanlige eller direkte størrelseseffekten). Kjeglekulen, som brukes til Rockwell-metoden, viser at økning av belastningen først fører til økt hardhet, og deretter, når den sfæriske delen introduseres,avtagende.
Materialer og målemetoder
De hardeste materialene som finnes er to modifikasjoner av karbon: lonsdaleite, som er halvparten så hard som diamant, og fulleritt, som er dobbelt så hard som diamant. Den praktiske bruken av disse materialene har bare begynt, men foreløpig er diamant den vanskeligste av de vanlige. Det er med dens hjelp at hardheten til alle metaller blir etablert.
Bestemmelsesmetoder (de mest populære) ble listet opp ovenfor, men for å forstå funksjonene deres og forstå essensen, må du vurdere andre som kan betinget deles inn i dynamisk, det vil si perkusjon og statisk, som har allerede blitt vurdert. Målemetoden kalles ellers skalaen. Det skal huskes at den mest populære fortsatt er Brinell-skalaen, der hardheten måles ved diameteren på avtrykket, som etterlater en stålkule presset inn i overflaten av materialet.
Bestemmelse av hardhetstallet
Brinell-metoden (GOST 9012-59) lar deg skrive ned hardhetstallet uten måleenheter, og angir det HB, der H er hardhet (hardhet), og B er selve Brinell. Arealet til et avtrykk måles som en del av en kule, ikke arealet av en sirkel, slik Meyer-skalaen for eksempel gjør. Rockwell-metoden utmerker seg ved at ved å bestemme dybden til en diamantkule eller kjegle som har kommet inn i materialet, blir hardheten dimensjonsløs. Det er betegnet HRA, HRC, HRB eller HR. Formelen for beregnet hardhet ser slik ut: HR=100 (130) - kd. Her er d innrykkdybden og k er koeffisienten.
Vickers hardhet kan værebestemt av avtrykket etter en tetraedrisk pyramide presset inn i overflaten av materialet, i forhold til belastningen som ble påført pyramiden. Området til avtrykket er ikke en rombe, men en del av området til pyramiden. Vickers-enheter bør betraktes som kgf per mm2, angitt med HV-enheten. Det finnes også en målemetode i henhold til Shore (innrykk), oftere brukt for polymerer og har tolv måleskalaer. Shore-tilsvarende Asker-skalaer (japansk modifikasjon for myke og elastiske materialer) ligner på mange måter den forrige metoden, bare parametrene til måleapparatet er forskjellige og forskjellige indekser brukes. En annen metode ifølge Shore - med rebound - for høymodul, det vil si svært harde materialer. Fra dette kan vi konkludere med at alle metoder som måler hardheten til et materiale er delt inn i to kategorier - dynamisk og statisk.
Verktøy og apparater
Enheter for å bestemme hardhet kalles hardhetstestere, dette er instrumentelle målinger. Testing påvirker et objekt på forskjellige måter, så metoder kan være destruktive eller ikke-destruktive. Det er ingen direkte sammenheng mellom alle disse skalaene, siden ingen av metodene gjenspeiler de grunnleggende egenskapene til materialet som helhet.
Det er likevel konstruert tilstrekkelig omtrentlige tabeller, der skalaer og ulike metoder er koblet sammen for kategorier av materialer og deres individuelle grupper. Opprettelsen av disse tabellene ble mulig etter en rekke eksperimenter og tester. Imidlertid teorier somtillatt en av beregningsmetodene å flytte fra en metode til en annen eksisterer ikke ennå. Den spesifikke metoden som hardheten bestemmes med, velges vanligvis basert på tilgjengelig utstyr, måleoppgaver, måleforhold og, selvfølgelig, fra egenskapene til selve materialet.
