Za određivanje tvrdoće materijala najčešće se koristi izum švedskog inženjera Brinella - metoda koja mjeri svojstva površine i daje dodatne karakteristike polimernih metala.
Procjena materijala
Zahvaljujući ovom otkriću sada se ocjenjuje najučinkovitija upotreba plastike. Ne previše tvrda plastika ispituje se na elastičnost i mekoću kako bi se mogla koristiti kao brtveni, brtveni i amortizacijski materijal. Brinellov razvoj je metoda za određivanje čvrstoće i tvrdoće materijala koji će služiti u važnim primjenama - u zupčanicima i felgama, ležajevima pod velikim opterećenjem, navojnim spojevima, itd.
Ova metoda daje najtočniju procjenu snage. Vrijednost parametra, koja je označena s P1B, teško je precijeniti. U tu svrhu najčešće se koristi razvoj Brinella, metode u kojoj se čelična kugla od pet milimetara utiskuje u materijal. Prema dubini udubljenja kuglice, određuje se GOST.
Povijest
Godine 1900., inženjer iz Švedske Johan August Brinell, metodu koju je predložio svijetuznanost o materijalima, postala poznata. Ne samo da je dobio ime po izumitelju, već je postao i najčešće korišten, standardiziran.
Što je tvrdoća? Ovo je posebno svojstvo materijala koji ne doživljava plastičnu deformaciju od lokalnog kontaktnog djelovanja, što se najčešće svodi na uvođenje indeksera (tvrđeg tijela) u materijal.
obnovljena i neobnovljena tvrdoća
Brinella metoda pomaže u mjerenju obnovljene tvrdoće, koja je određena omjerom veličine opterećenja i volumena otiska, područja projekcije ili površine. Dakle, tvrdoća može biti volumetrijska, projekcijska i površinska. Potonji je određen omjerom: opterećenje prema površini otiska. Masivna tvrdoća mjeri se omjerom tereta i njegovog volumena, a tvrdoća projekcije je opterećenje na površinu projekcije koju je ostavio otisak.
Neobnovljena tvrdoća po Brinellovoj metodi određena je istim parametrima, samo sila otpora postaje glavna izmjerena vrijednost, čiji je omjer površine, volumena ili projekcije prikazan indeksom ugrađenim u materijal. Volumetrijska, projekcijska i površinska tvrdoća izračunavaju se na isti način: omjerom sile otpora ili prema površini ugrađenog dijela indeksa, ili prema njegovoj projekcijskoj površini, ili prema volumenu.
Određivanje tvrdoće
Sposobnost otpornosti na plastičnu i elastičnu deformaciju kada su izloženi tvrđem materijaluIndeks je određivanje tvrdoće, odnosno, zapravo, ovo je ispitivanje udubljenja materijala. Brinellova metoda tvrdoće je mjerenje koliko je induktor duboko prodro u materijal. Da bi se znala točna vrijednost tvrdoće određenog materijala, potrebno je izmjeriti dubinu prodiranja. Da biste to učinili, postoji Brinell i Rockwell metoda, Vickersova metoda se rjeđe koristi.
Ako Rockwellova metoda izravno određuje dubinu prodiranja lopte u materijal, tada Vickers i Brinell mjere otisak po površini. Ispada da što je dublji indeks u materijalu, to je veća površina ispisa. Apsolutno svaki materijal može se ispitati na tvrdoću: minerali, metali, plastika i slično, ali tvrdoća svakog od njih određuje se svojom metodom.
Kako pronaći put
Metoda tvrdoće po Brinellu vrlo je dobra za nehomogene materijale, za legure koje nisu previše tvrde. Ne samo da vrsta materijala određuje način mjerenja, već i sami parametri koje je potrebno odrediti. Tvrdoća legura mjeri se takoreći u prosjeku jer u njima koegzistiraju materijali različitih karakteristika. Na primjer, lijevano željezo. Vrlo je heterogene strukture, ima cementita, grafita, perlita, ferita, pa je izmjerena tvrdoća lijevanog željeza prosječna vrijednost, koja se sastoji od tvrdoće svih komponenti.
Mjerenje tvrdoće metala po Brinellovoj metodi provodi se pomoću velikog indeksera, tako da se otisak dobije na većoj površini uzorka. Tako je u tim uvjetima moguće dobiti i vrijednost za lijevano željezo, koja je prosjek za mnoge i različite faze. Ova metoda je vrlo dobra kod mjerenja tvrdoće legura – lijevanog željeza, obojenih metala, bakra, aluminija i slično. Ova metoda točno pokazuje vrijednost tvrdoće plastike.
usporedba Rockwella
Dobar je za tvrde i super tvrde metale, a rezultirajuća vrijednost tvrdoće je također prosječna. Ista čelična kugla ili stožac služi kao indikator, ali osim njih koristi se i dijamantna piramida. Otisak na materijalu kada se mjeri Rockwell metodom također se pokazuje velikim, a broj tvrdoće za različite faze je u prosjeku.
Brinellove i Rockwellove metode se načelno razlikuju: prva predstavlja rezultat kao kvocijent nakon dijeljenja sile udubljenja s površinom površine otiska, dok Rockwell izračunava omjer dubine prodiranja prema jedinici skale instrument koji mjeri dubinu. Zato je Rockwellova tvrdoća praktički bezdimenzionalna, a prema Brinellu se jasno mjeri u kilogramima po kvadratnom milimetru.
Vickersova metoda
Ako je uzorak premali ili je potrebno izmjeriti predmet manji od veličine otiska indentera, koji mjeri tvrdoću po Rockwellu ili Brinellu, treba koristiti metode mikrotvrdoće, među kojima je najpopularnija Vickersova metoda. Indeks je dijamantna piramida, a otisak se ispituje i mjeri optičkim sustavom sličnim mikroskopu. Prosječna vrijednost će također biti poznata, ali se tvrdoća izračunava izmnogo manja površina.
Ako je mjerilo mjerenog objekta vrlo malo, tada se koristi mikrotvrdometar koji može napraviti otisak u zasebnom zrnu, fazi, sloju, a opterećenje udubljenja se može samostalno odabrati. Znanost o metalima omogućuje korištenje ovih metoda za određivanje tvrdoće i mikrotvrdoće metala, a znanost o materijalima na isti način određuje mikrotvrdoću i tvrdoću nemetalnih materijala.
Raspon
Postoje tri raspona za mjerenje tvrdoće. U makro rasponu opterećenje je regulirano od 2 N do 30 kN. Mikroraspon ograničava ne samo opterećenje indeksera, već i dubinu prodiranja. Prva vrijednost ne prelazi 2 N, a druga - više od 0,2 μm. U nanorangeu je regulirana samo dubina ugradnje indeksa - manja od 0,2 µm. Rezultat daje nanotvrdoću materijala.
Parametri mjerenja prvenstveno ovise o opterećenju primijenjenom na indeks. Ova ovisnost čak je dobila i poseban naziv - efekt veličine, na engleskom - učinak veličine udubljenja. Priroda učinka veličine može se odrediti oblikom indeksa. Kuglasti - tvrdoća se povećava s povećanjem opterećenja, stoga je ovaj učinak veličine obrnut. Vickersova ili Berkovichova piramida smanjuje tvrdoću s povećanjem opterećenja (ovdje, uobičajeni ili izravni učinak veličine). Konusna kugla, koja se koristi za Rockwellovu metodu, pokazuje da povećanje opterećenja prvo dovodi do povećanja tvrdoće, a zatim, kada se uvede sferni dio,smanjuje se.
Materijal i metode mjerenja
Najtvrđi materijali koji trenutno postoje su dvije modifikacije ugljika: lonsdaleite, koji je upola tvrđi od dijamanta, i fullerit, koji je dvostruko tvrđi od dijamanta. Praktična primjena ovih materijala tek počinje, ali za sada je dijamant najtvrđi od uobičajenih. Uz nju se utvrđuje tvrdoća svih metala.
Metode određivanja (najpopularnije) navedene su gore, ali da biste razumjeli njihove značajke i razumjeli suštinu, morate uzeti u obzir druge koje se uvjetno mogu podijeliti na dinamičke, odnosno udaraljke i statičke, što već su razmatrani. Metoda mjerenja inače se naziva skala. Treba podsjetiti da je i dalje najpopularnija Brinellova ljestvica, gdje se tvrdoća mjeri promjerom otiska, koji ostavlja čeličnu kuglu utisnutu u površinu materijala.
Određivanje broja tvrdoće
Brinellova metoda (GOST 9012-59) omogućuje vam da zapišete broj tvrdoće bez mjernih jedinica, označavajući ga HB, gdje je H tvrdoća (tvrdoća), a B je sam Brinell. Površina otiska mjeri se kao dio kugle, a ne površina kruga, kao što to čini, na primjer, Meyerova skala. Rockwellova metoda se razlikuje po tome što je određivanjem dubine dijamantne kugle ili stošca koja je ušla u materijal tvrdoća bezdimenzionalna. Označava se HRA, HRC, HRB ili HR. Izračunata formula tvrdoće izgleda ovako: HR=100 (130) - kd. Ovdje je d dubina udubljenja, a k je koeficijent.
Vickers tvrdoća može bitiodređen otiskom koji ostavlja tetraedarska piramida utisnuta u površinu materijala, u odnosu na opterećenje koje je primijenjeno na piramidu. Područje otiska nije romb, već dio površine piramide. Vickers jedinice treba uzeti u obzir kao kgf po mm2, označene HV jedinicom. Postoji i metoda mjerenja prema Shoreu (udubljenje), koja se češće koristi za polimere i ima dvanaest mjernih skala. Askerove skale koje odgovaraju Shoreu (japanska modifikacija za meke i elastične materijale) u mnogočemu su slične prethodnoj metodi, samo su parametri mjernog uređaja različiti i koriste se različiti indeksi. Druga metoda prema Shoreu - s odskokom - za visokomodulne, odnosno vrlo tvrde materijale. Iz ovoga možemo zaključiti da su sve metode koje mjere tvrdoću materijala podijeljene u dvije kategorije - dinamičke i statičke.
Alati i uređaji
Uređaji za određivanje tvrdoće nazivaju se testeri tvrdoće, to su instrumentalna mjerenja. Ispitivanje utječe na objekt na različite načine, tako da metode mogu biti destruktivne ili nedestruktivne. Ne postoji izravna veza između svih ovih ljestvica, budući da nijedna od metoda ne odražava temeljna svojstva materijala kao cjeline.
Unatoč tome, napravljene su dovoljno približne tablice u kojima se povezuju skale i različite metode za kategorije materijala i njihove pojedinačne skupine. Izrada ovih tablica postala je moguća nakon niza eksperimenata i testova. Međutim, teorije kojedopustio da se jedna od metoda izračunavanja prijeđe s jedne metode na drugu još ne postoji. Specifična metoda kojom se utvrđuje tvrdoća obično se bira na temelju raspoložive opreme, zadataka mjerenja, uvjeta mjerenja i, naravno, iz svojstava samog materijala.
