Tvrdost - vlastnost materi?lu odol?vat pronik?n? jin?ho, pevn?j??ho t?lesa, nap??klad n?stroje, do n?j. Na tvrdosti z?vis? oblast pou?it? materi?l?, jejich chov?n? p?i provozu a zachov?n? vzhledu. Tato charakteristika hodnot? kvalitu kov?, plast?, keramiky, d?eva, kamene a dal??ch materi?l?.

V?razn? ovliv?uje charakter a n?ro?nost zpracov?n? materi?lu.

Existuje n?kolik zp?sob?, jak ur?it tvrdost materi?l?: ?kr?b?n?, vtla?en?, prop?chnut? standardn? jehlou, testov?n? ?dern?kem a oscilacemi kyvadla. V?echny jsou zalo?eny na zaveden? miner?lu, kuli?ky, pyramidy, razn?ku do zku?ebn?ho vzorku pod ur?it?m tlakem: ??m men?? s?la a ??m v?t?? hloubka pr?niku, t?m men?? tvrdost materi?lu a naopak.

Nejjednodu???m a v praxi nejb??n?j??m zp?sobem stanoven? tvrdosti materi?l? z p??rodn?ho kamene je jejich ?kr?b?n? jin?mi miner?ly na stupnici tvrdosti. Stanoven? stupnice, navr?en? v minul?m stolet? n?meck?m v?dcem F. Moosem, obsahuje 10 miner?l? od nejm?k??ho (talk) po nejtvrd?? (diamant) a po?adov? ??slo miner?lu ve stupnici odpov?d? jeho tvrdosti a ka?d? dal?? miner?l zanech? ??ru (?kr?banou) na p?edchoz?m, ale on s?m j?m nen? nakreslen (viz tabulka 3).

Tvrdost ostatn?ch materi?l? se zji??uje r?zn?mi zp?soby, obvykle na speci?ln?ch p??stroj?ch. Tvrdost kov?, betonu, d?eva a plast? (krom? por?zn?ch) se posuzuje vtla?en?m ocelov? kuli?ky nebo diamantov?ho ku?ele do vzork?. Hodnota tvrdosti se posuzuje bu? podle hloubky vtisku kuli?ky nebo ku?ele, nebo podle pr?m?ru v?sledn?ho otisku.

??seln? charakteristiky tvrdosti materi?l? jsou ??sla tvrdosti, kter? jsou shrnuta v r?zn?ch m???tc?ch odpov?daj?c?ch r?zn?m metod?m jej?ho m??en?. ??sla tvrdosti se ud?vaj? v jednotk?ch HB (Brinellova metoda), HV (Vickersova metoda), HR (Rockwellova metoda), kde H je prvn? p?smeno anglick?ho slova hardness - tvrdost.

P?i stanoven? tvrdosti Rockwellovou metodou se zav?d?j? dal?? ozna?en?: B (kuli?ka), C a A (ku?el, s r?zn?m zat??en?m). Vysv?tl?me si, co bylo ?e?eno na p??kladu stanoven? tvrdosti kov?: pro nekalen? d?ly se pou??v? kalen? ocelov? kuli?ka a z?t?? 100 kg, tvrdost se m??? na ?erven? stupnici B a u kalen?ch d?l? se ozna?uje HRB. vysok? tvrdosti, pou??v? se diamantov? ku?el a zat??en? 150 kg, tvrdost se m??? na ?ern? stupnici C a zna?? HRC; pro zvl??? tvrd? nebo tenk? d?ly se pou??v? i diamantov? ku?el, ale zat??en? je 60 kg, tvrdost se m??? na stupnici A speci?ln?ho p??stroje a ozna?uje se HRA.

Nutno podotknout, ?e ne v?dy tvrdost materi?lu odpov?d? jeho pevnosti. Stejnou pevnost s n?m m? nap??klad d?evo, kter? je v tvrdosti v?razn? hor?? ne? beton.

Stroj?rensk? d?ly a mechanismy, stejn? jako n?stroje ur?en? pro jejich zpracov?n?, maj? soubor mechanick?ch vlastnost?. Mezi vlastnostmi hraje v?znamnou roli tvrdost. Tvrdost kov? jasn? ukazuje:

• odolnost kovu proti opot?eben?;
• mo?nost zpracov?n? ?ez?n?m, brou?en?m;
• odolnost v??i m?stn?mu tlaku;
• schopnost ?ezat jin? materi?l a jin?.

V praxi je prok?z?no, ?e v?t?ina mechanick?ch vlastnost? kov? p??mo z?vis? na jejich tvrdosti.

Pojem tvrdosti

Tvrdost materi?lu je odolnost proti lomu, kdy? je do vn?j?? vrstvy zaveden tvrd?? materi?l. Jin?mi slovy, schopnost odol?vat deforma?n?m sil?m (elastick? nebo plastick? deformace).

Stanoven? tvrdosti kov? se prov?d? zaveden?m pevn?ho t?lesa, naz?van?ho indentor, do vzorku. Roli indentoru pln?: kovov? kuli?ka vysok? tvrdosti; diamantov? ku?el nebo pyramida.

Po vystaven? indentoru z?stane na povrchu zku?ebn?ho t?lesa nebo sou??sti otisk, jeho? velikost ur?uje tvrdost. V praxi se pou??vaj? kinematick?, dynamick?, statick? metody m??en? tvrdosti.

Kinematick? metoda je zalo?ena na sestaven? diagramu na z?klad? neust?le zaznamen?van?ch nam??en?ch hodnot, kter? se m?n?, jak je n?stroj zatla?ov?n do vzorku. Zde lze vysledovat kinematiku cel?ho procesu a nejen kone?n?ho v?sledku.

Dynamick? metoda je n?sleduj?c?. M??ic? n?stroj p?sob? na obrobek. Reverzn? reakce umo??uje vypo??tat vynalo?enou kinetickou energii. Tato metoda umo??uje testovat tvrdost nejen povrchu, ale i ur?it?ho mno?stv? kovu.

Statick? metody jsou nedestruktivn? metody zji??ov?n? vlastnost? kov?. Metody jsou zalo?eny na hladk?m odsazen? a n?sledn? expozici po ur?itou dobu. Parametry jsou regulov?ny metodami a normami.

• odsazen?;
• ?kr?b?n?;
• ?ez?n?;
• odsko?it.

Stroj?rensk? podniky v sou?asn? dob? pou??vaj? pro stanoven? tvrdosti materi?l? metody Brinell, Rockwell, Vickers a tak? metodu mikrotvrdosti.

Na z?klad? proveden?ch zkou?ek je sestavena tabulka, kter? uv?d? materi?ly, pou?it? zat??en? a z?skan? v?sledky.

Jednotky tvrdosti

Ka?d? metoda m??en? odolnosti kovu v??i plastick? deformaci m? svou vlastn? metodiku pro jej? prov?d?n? a tak? jednotky m??en?.

Tvrdost m?kk?ch kov? se m??? metodou podle Brinella. T?to metod? jsou podrobeny ne?elezn? kovy (m??, hlin?k, ho???k, olovo, c?n) a slitiny na jejich b?zi, litiny (s v?jimkou b?l?) a ??han? oceli.

Tvrdost podle Brinella je ur?ena vtla?en?m kalen?, le?t?n? kuli?ky vyroben? z oceli na kuli?kov? lo?iska ShKh15. Obvod koule z?vis? na zkou?en?m materi?lu. Pro tvrd? materi?ly - v?echny druhy ocel? a litin - 10 mm, pro m?k?? materi?ly - 1 - 2 - 2,5 - 5 mm. Po?adovan? zat??en? p?sob?c? na m??:

• slitiny ?eleza - 30 kgf / mm2;
• m?? a nikl - 10 kgf / mm2;
• hlin?k a ho???k - 5 kgf / mm2.

Jednotkou m??en? tvrdosti je ??seln? hodnota n?sledovan? ??seln?m indexem HB. Nap??klad 200 HB.

Tvrdost podle Rockwella je ur?ena rozd?lem p?sob?c?ch zat??en? na sou??st. Nejprve je aplikov?no p?edb??n? zat??en? a pot? celkov?, p?i kter?m je indentor zaveden do vzorku a exponov?n.

Do zku?ebn?ho t?lesa se vlo?? pyramida (ku?el) z diamantu nebo kuli?ka z karbidu wolframu (kalen? ocel). Po odstran?n? z?t??e se zm??? hloubka otisku.

Jednotkou m??en? tvrdosti jsou konven?n? jednotky. Obecn? se uzn?v?, ?e jednotkou je hodnota axi?ln?ho posunut? ku?ele, kter? se rovn? 2 mikrometr?m. Ozna?en? tvrdosti je ozna?eno t?emi p?smeny HR (A, B, C) a ??selnou hodnotou. T?et? p?smeno v ozna?en? ozna?uje m???tko.

Technika zobrazuje typ indentoru a zat??en?, kter? je na n?j aplikov?no.

V z?sad? se pou??vaj? m???c? stupnice A a C. Nap??klad tvrdost oceli je HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

M??en? tvrdosti podle Vickerse se aplikuj? na v?robky o mal? tlou??ce nebo d?ly, kter? maj? tenkou tvrdou povrchovou vrstvu. Jako ?epel se pou??v? pravideln? ?ty?bok? jehlan, ?hel naho?e, kter? je 136 °. Zobrazen? hodnot tvrdosti je n?sleduj?c?: 220 HV.

Tvrdost Shore se m??? m??en?m v??ky odrazu padl?ho ?to?n?ka. Ozna?uje se ??sly a p?smeny, nap??klad 90 HSD.

Ke stanoven? mikrotvrdosti se p?istupuje, kdy? je pot?eba z?skat hodnoty mal?ch detail?, tenk?ho povlaku nebo samostatn? struktury slitiny. M??en? se prov?d? m??en?m otisku hrotu ur?it?ho tvaru. Z?pis hodnoty vypad? takto:

H? 0,195 = 2800, kde

? - tvar hrotu;

2800 - ??seln? hodnota tvrdosti, N / mm 2.

Tvrdost obecn?ch kov? a slitin

M??en? hodnoty tvrdosti se prov?d? na hotov?ch d?lech zaslan?ch k mont??i. Kontrola se prov?d? na dodr?en? v?kresu a technologick?ho postupu. Pro v?echny z?kladn? materi?ly jsou ji? sestaveny tabulky tvrdosti jak ve v?choz?m stavu, tak po tepeln?m zpracov?n?.

Ne?elezn? kovy

Tvrdost m?di podle Brinella je 35 HB, hodnoty mosazi jsou 42-60 jednotek HB v z?vislosti na jej? zna?ce. U hlin?ku je tvrdost v rozmez? 15-20 HB, zat?mco u duralu je to ji? 70HB.

?ern? kovy

Tvrdost litiny podle Rockwella SCh20 HRC 22, co? odpov?d? 220 HB. Ocel: n?strojov? - 640-700 HB, nerezov? - 250HB.

Tabulky se pou??vaj? k p?enosu z jednoho m??ic?ho syst?mu do druh?ho. Hodnoty v nich nejsou pravdiv?, proto?e jsou odvozeny imperi?ln?m zp?sobem. V tabulce nen? uveden cel? objem.

Hodnoty tvrdosti, i kdy? jsou vyrobeny stejnou metodou, z?vis? na pou?it?m zat??en?. ??m ni??? zat??en?, t?m vy??? hodnoty.

Metody m??en? tvrdosti

V?echny metody zji??ov?n? tvrdosti kov? vyu??vaj? mechanick?ho p?soben? na zku?ebn? vzorek – vtla?ov?n? indentoru. T?m se v?ak vzorek nezni??.

Metoda tvrdosti podle Brinella byla prvn?, kter? byla standardizov?na v materi?lov? v?d?. Princip testov?n? vzork? je pops?n v??e. Plat? pro n?j GOST 9012. Hodnotu v?ak m??ete vypo??tat pomoc? vzorce, pokud p?esn? zm???te tisk na vzorku:

HB=2P/(pD*?(D2-d2),

• D – obvod koule, mm;
• d – obvod otisku, mm.
  Kuli?ka je vybr?na vzhledem k tlou??ce vzorku. Zat??en? je p?edb??n? vypo?teno z p?ijat?ch norem pro p??slu?n? materi?ly:
  slitiny ?eleza - 30D 2;
  m?? a jej? slitiny - 10D 2;
  babbits, olov?n? bronzy - 2,5D 2.

St?hn?te si GOST 9012-59

Tvrdost - vlastnost materi?lu odol?vat vn??en? dal??ho, pevn?j??ho t?lesa - indentoru.

Tvrdost je definov?na jako pom?r velikosti zat??en? k plo?e povrchu, projek?n? plo?e nebo objemu vtisku.

Existuj? povrchov?, projek?n? a objemov? tvrdosti:

Tvrdost povrchu - pom?r zat??en? k plo?e otisku;

Projek?n? tvrdost - pom?r zat??en? k projek?n? plo?e otisku;

Objemov? tvrdost je pom?r zat??en? k objemu otisku.

Tvrdost je definov?na jako pom?r odporov? s?ly k plo?e povrchu, projek?n? plo?e nebo objemu ??sti indentoru ulo?en?ho v materi?lu. Existuj? povrchov?, projek?n? a objemov? tvrdosti:

Povrchov? tvrdost je pom?r odporov? s?ly k plo?e povrchu ??sti indentoru ulo?en?ho v materi?lu;

Projek?n? tvrdost - pom?r odporov? s?ly k projek?n? plo?e ??sti indentoru ulo?en?ho v materi?lu;

Objemov? tvrdost je pom?r odporov? s?ly k objemu ??sti indentoru ulo?en?ho v materi?lu.

Tvrdost se m??? ve t?ech rozsaz?ch: makro, mikro, nano. Makro rozsah reguluje zat??en? indentoru od 2N do 30 kN. Mikrorozsah reguluje zat??en? indentoru a? do 2 N a hloubka vnik?n? indentoru je v?ce ne? 0,2 µm. Nanorange reguluje pouze hloubku pr?niku indentoru, kter? by m?la b?t men?? ne? 0,2 µm. Tvrdost v nanom???tku je ?asto ozna?ov?na jako nanotvrdost.

Nam??en? tvrdost z?vis? p?edev??m na zat??en? p?sob?c?m na indentor. Tato z?vislost se naz?v? size effect, v anglick? literatu?e - indentation size effect. Charakter z?vislosti tvrdosti na zat??en? je ur?en tvarem indentoru:

U sf?rick?ho indentoru -- se zvy?uj?c?m se zat??en?m se zvy?uje tvrdost -- obr?cen? efekt velikosti vtisku;

U indentoru ve form? Vickersovy nebo Berkovichovy pyramidy - s rostouc?m zat??en?m kles? tvrdost - p??m? nebo jednodu?e rozm?rov? efekt (efekt velikosti vtisku);

Pro sf?ro-ku?elov? - s rostouc?m zat??en?m se tvrdost nejprve zvy?uje, kdy? se zavede kulov? ??st indentoru, a pot? za?ne klesat (u sf?ro-ku?elov? ??sti indentoru).

Nep??mo m??e tvrdost tak? z?viset na:

1. Meziatomov? vzd?lenosti.

2. Koordina?n? ??slo - ??m vy??? ??slo, t?m vy??? tvrdost.

3. Valence.

4. Povaha chemick? vazby

5. Ze sm?ru (nap??klad miner?l disten - jeho tvrdost pod?l krystalu je 4 a nap??? - 7)

6. K?ehkost a kujnost

7. Pru?nost - miner?l se snadno oh?b?, ohyb se nevyrovn?v?

8. Pru?nost - miner?l se oh?b?, ale narovn?v?

9. Viskozita – miner?l se obt??n? l?me (jako nap?. jadeit)

10. ?t?pen?

11. a ?adu dal??ch fyzik?ln?ch a mechanick?ch vlastnost? materi?lu.

Nejtvrd?? ze sou?asn?ch materi?l? jsou dv? alotropn? modifikace uhl?ku - lonsdaleit, kter? je o 58 % tvrd?? ne? diamant a fullerit. Praktick? aplikace t?chto l?tek je v?ak zat?m nepravd?podobn?. Nejtvrd?? b??nou l?tkou je diamant.

Metody stanoven? tvrdosti podle zp?sobu p?soben? zat??en? se d?l? na: 1) statick? a 2) dynamick? (r?zov?).

Existuje n?kolik stupnic pro m??en? tvrdosti:

Brinellova metoda - tvrdost se ur?uje podle pr?m?ru otisku, kter? zanech? kovov? kuli?ka vtla?en? do povrchu. Tvrdost se vypo??t? jako pom?r s?ly p?sob?c? na kuli?ku k plo?e otisku (nav?c plocha otisku je br?na jako plocha ??sti koule, nikoli jako plocha otisku). kruh, jednotka tvrdosti podle Brinella je MPa (kg-s/mm?) ??slo tvrdosti podle Brinella podle GOST 9012 -59 se zapisuje bez jednotek Tvrdost stanoven? touto metodou se ozna?uje HB, kde H = tvrdost, B je Brinell;

Rockwellova metoda - tvrdost je ur?ena relativn? hloubkou vtla?en? kovov? kuli?ky nebo diamantov?ho ku?ele do povrchu zkou?en?ho materi?lu. Tvrdost stanoven? touto metodou je bezrozm?rn? a ozna?uje se HR, HRB, HRC a HRA; tvrdost se vypo??t? podle vzorce HR = 100 (130)? kd, kde d je hloubka vtla?en? hrotu po odstran?n? hlavn?ho zat??en? a k je koeficient. Maxim?ln? tvrdost podle Rockwella na stupnici A a C je tedy 100 jednotek a na stupnici B - 130 jednotek.

Vickersova metoda - tvrdost je ur?ena plochou otisku, kterou zanech? ?ty?bok? diamantov? pyramida vtla?en? do povrchu. Tvrdost se vypo??t? jako pom?r zat??en? aplikovan?ho na pyramidu k plo?e otisku; jednotka tvrdosti podle Vickerse je kg-s/mm?. Tvrdost stanoven? touto metodou se ozna?uje HV;

Shore metody:

Tvrdost Shore (Metoda Indentation) - tvrdost je ur?ena hloubkou pr?niku do materi?lu speci?ln? kalen? ocelov? jehly (indentoru) p?soben?m kalibrovan? pru?iny. V t?to metod? je m??ic? p??stroj ozna?ov?n jako tvrdom?r. Ke stanoven? tvrdosti materi?l? s n?zk?m modulem (polymer?) se obvykle pou??v? metoda Shore. Shoreova metoda popsan? ASTM D2240 specifikuje 12 m???tek. Nej?ast?ji pou??van? mo?nosti jsou A (pro m?kk? materi?ly) nebo D (pro tvrd?? materi?ly). Tvrdost stanoven? touto metodou je ozna?ena p?smenem pou?it? stupnice napsan?m za ??slem s v?slovn?m ozna?en?m metody.

Durometry a Askerovy stupnice - podle principu m??en? odpov?d? vtla?ovac? metod? (podle Shore). Pevn? a n?rodn? Japonsk? modifikace metody. Pou??v? se pro m?kk? a elastick? materi?ly. Od klasick? Shorovy metody se li?? n?kter?mi parametry m???c?ho za??zen?, obchodn?mi n?zvy vah a indentor?.

Tvrdost Shore (Metoda Rebound) je metoda pro stanoven? tvrdosti velmi tvrd?ch (vysokomodulov?ch) materi?l?, zejm?na kov?, podle v??ky, do kter? se speci?ln? ?dern?k (hlavn? ??st skleroskopu, m???c? p??stroj pro tuto metodu) odraz?. po n?razu p?d z ur?it? v??ky. Tvrdost podle t?to Shoreovy metody se odhaduje v konven?n?ch jednotk?ch ?m?rn? v??ce odrazu ?dern?ku. Hlavn? stupnice jsou C a D. Ozna?uje se HSx, kde H je tvrdost, S je Shore a x je latinsk? p?smeno ozna?uj?c? typ stupnice pou?it? p?i m??en?.

Je t?eba si uv?domit, ?e a?koliv ob? tyto metody jsou metody m??en? tvrdosti navr?en? stejn?m autorem, maj? stejn? n?zvy a stejn? ozna?en? stupnic, nejedn? se o verze jedn? metody, ale o dv? z?sadn? odli?n? metody s r?zn?m m???tkem. hodnoty popsan? r?zn?mi standardy.

Kuzn?covova - Herbertova - Rehbinderova metoda - tvrdost je ur?ena dobou tlumen? kmit? kyvadla, jeho? nosi?em je zkouman? kov;

Poldi metoda (double ball print) - tvrdost se hodnot? v porovn?n? s tvrdost? standardu, zkou?ka se prov?d? n?razov?m vtla?en?m ocelov? kuli?ky sou?asn? do vzorku a standardu;

Mohsova stupnice se ur?uje podle toho, kter? z deseti standardn?ch miner?l? testovan? materi?l po?kr?be a kter? z deseti standardn?ch miner?l? po?kr?be testovac? materi?l.

Buchholzova metoda je metoda pro stanoven? tvrdosti pomoc? Buchholzova p??stroje. Ur?eno pro testov?n? tvrdosti (Buchholzova tvrdost) povlak? polymern?ch barev p?i vtla?en? Buchholzova indentoru. Metoda je regulov?na normami ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233.

Metody m??en? tvrdosti spadaj? do dvou hlavn?ch kategori?: metody statick? tvrdosti a metody dynamick? tvrdosti. Pro instrument?ln? stanoven? tvrdosti se pou??vaj? p??stroje zvan? tvrdom?ry. Metody pro stanoven? tvrdosti, v z?vislosti na stupni dopadu na p?edm?t, se mohou t?kat jak nedestruktivn?ch, tak destruktivn?ch metod. Dosavadn? metody stanoven? tvrdosti pln? neodr??ej? ??dnou konkr?tn? z?kladn? vlastnost materi?l?, proto neexistuje p??m? vztah mezi r?zn?mi stupnicemi a metodami, existuj? v?ak p?ibli?n? tabulky spojuj?c? stupnice jednotliv?ch metod pro ur?it? skupiny a kategorie materi?l?. Tyto tabulky jsou sestaveny pouze na z?klad? v?sledk? experiment?ln?ch test? a neexistuj? ??dn? teorie, kter? by umo?nily v?po?tov? metod? p?ej?t od jedn? metody stanoven? tvrdosti ke druh?. Konkr?tn? metoda stanoven? tvrdosti se vol? na z?klad? vlastnost? materi?lu, ?kol? m??en?, podm?nek pro jeho proveden?, dostupn?ho vybaven? atd.

V CIS nejsou v?echny stupnice tvrdosti standardizov?ny.

Strana 1

Tvrdost kovu je charakterizov?na odolnost? proti deformaci, prov?d?n? pronik?n?m identifik?toru do sou??sti - ciz?ho p?edm?tu ur?it?ho tvaru p?soben?m aplikovan? s?ly.

Tvrdost kovu nanesen?ho na elektrod?ch K-2-55, stejn? jako u elektrod U-340 p/b, z?vis? na rychlosti ochlazov?n?.

Tvrdost kov? se zji??uje tak? metodou vtla?ov?n? diamantov?ho ku?ele (tvrdost podle Rockwella. Do zku?ebn?ho vzorku se za p?soben? dvou postupn? p?sob?c?ch zat??en? (PL a P2; P, 10 kg, Pf60) vtla?? diamantov? ku?el (nebo ocelov? kuli?ka). , 100 nebo 150 kg Rozd?l mezi p?edb??nou a kone?nou hloubkou pr?niku ku?ele (nebo kuli?ky) charakterizuje tvrdost kovu.

Tvrdost kovu lze ur?it n?kolika zp?soby, z nich? nejb??n?j?? je metoda vtla?ov?n?. Brinell?v test se prov?d? vtla?en?m tvrzen? ocelov? kuli?ky do vzorku pomoc? speci?ln?ho lisu. V?sledkem je, ?e na povrchu vzorku z?st?v? otisk ve form? kulov?ho segmentu. Pr?m?r otisku se m??? speci?ln? lupou s d?lky. Tento pom?r se naz?v? Brinellovo ??slo tvrdosti a ozna?uje se HB. Brinellovu metodu nelze pou??t k ur?en? tvrdosti velmi pevn?ch kov?, proto?e ocelov? kuli?ka p?i zna?n?m zat??en? zm?n? sv?j tvar, vytvo?? nespr?vn? otisk a m??e se zni?it.

Tvrdost kovu v oblasti ne?pln? rekrystalizace p?i sva?ov?n? tepeln? kalen? oceli je vy??? ne? v p??pad? sva?ov?n? za tepla v?lcovan?ch a normalizovan?ch ocel?.

Tvrdost kovu lze m??it n?kolika metodami, z nich? nejb??n?j?? jsou Brinellova metoda a Rockwellova metoda.

Tvrdost kovu v?znamn? neovliv?uje odolnost vzork? p?i zkou?ce na korozn?-erozn? opot?eben?.

Tvrdost kovu se v tomto p??pad? zvy?uje na 95 - 96 HRB. Zv??en? obsahu uhl?ku na 0 5 % nezhor?uje mechanick? vlastnosti a zlep?uje deformovatelnost.

Tvrdost kov? souvis? s jejich ??ruvzdornost?; stejn? jako u posledn? jmenovan?ho je to zp?sobeno silou krystalov? m???ky. U kov? se tvrdost m?n? ve velmi ?irok?m rozmez? a nen? jejich charakteristickou vlastnost?.

Tvrdost kov? podle t?to metody se ur?uje vtla?en?m do vzorku pravideln?ho ?ty?st?nn?ho diamantov?ho jehlanu s ?hlem mezi protilehl?mi plochami 136 a je vyj?d?ena ??slem tvrdosti z?skan?m d?len?m zat??en? P v kilogramech p?sob?c?m po ur?itou dobu povrch otisku v milimetrech ?tvere?n?ch. Povrch otisku pyramidov?ho tvaru se vypo??t? z pr?m?ru obou ?hlop???ek jeho z?kladny. ?hlop???ky se m??? pomoc? mikroskopu nebo speci?ln?ho m???tka, pokud je tisk prom?t?n na obrazovku ve zv?t?en? podob?.

V?ichni v?me, ?e ka?d? materi?l na Zemi m? jin? vlastnosti: fyzik?ln?, chemick?, mechanick?, technologick?, provozn? a mnoh? dal??. Pat?? sem i tvrdost. V?echny dohromady umo??uj? p?edur?it jejich uplatn?n? v t? ?i on? oblasti lidsk? ?innosti. Jak? je ale tvrdost kov?, slitin nebo jak?chkoliv jin?ch materi?l?? Mezi jin?mi vlastnostmi je to nejzaj?mav?j??, proto?e neexistuje jasn? definice.

Co je tvrdost?

Tvrdost jak?hokoli materi?lu je jeho d?le?itou vlastnost?, proto?e na n? z?vis? odolnost a trvanlivost vyr?b?n?ch struktur. A proto?e neexistuje jasn? definice, samotn? term?n lze „de?ifrovat“ n?sledovn? - to je vlastnost materi?lu odol?vat pronik?n? jin?ho t?la (n?stroje) do n?j. Tato vlastnost umo??uje vyhodnotit kvalitu mnoha objekt?:

• kov (slitiny);
• keramika;
• d?evo;
• plastick?;
• k?men;
• grafit.

Krom? toho tvrdost ovliv?uje stupe? zpracov?n? materi?lu. To znamen?, ?e ??m je to t????, t?m t???? je s t?m pracovat. Opak je tak? pravdou. Proto je p??jemn? zab?vat se d?evem p?i v?rob? r?zn?ch ?emesel.

R?zn? specialist? maj? sv?j vlastn? koncept tvrdosti. Nap??klad v oblasti mineralogie se tato definice t?k? odolnosti jednoho materi?lu v??i vzniku ?kr?banc? p?i vystaven? jin?mu p?edm?tu.

V metalurgii ch?pou pon?kud jinak, co je tvrdost – odolnost proti plastick? deformaci. Ale z?kladn? definice, na kterou se odvol?v? v?t?ina specialist? v jak?koli profesi, je ji? uvedena na sam?m za??tku odd?lu.

Tvrdost se v?ak m??e projevovat r?zn?mi zp?soby:

• tuhost;
• odpor:
• ?kr?b?n?;
• ot?r;
• ?ez?n?;
• deformace:
• ohyb;
• zlomenina;
• zm?na tvaru.

??m vy??? je hodnota tvrdosti, t?m v?t?? je stupe? odolnosti materi?lu. Na z?klad? takov? rozmanitosti projev? takov? vlastnosti existuj? r?zn? zp?soby, jak ji m??it.

Metody m??en? tvrdosti

Zkou?ka tvrdosti se prov?d? ?ast?ji ne? zji??ov?n? v?ech ostatn?ch vlastnost? materi?l? - pevnosti, pom?rn? ta?nosti a dal??ch. Existuje n?kolik zp?sob?, jak zjistit, jak tvrd? je ocel nebo jak?koli jin? miner?l. Ale v?echny jsou zalo?eny na obecn?m principu: zku?ebn? vzorek je ovlivn?n jin?m p?edm?tem, kter? vyv?j? ur?it? tlak. M??e to b?t m??, pyramida, ?der.

Tvrdost je ur?ena hloubkou pr?niku a indik?tory tlaku. Minim?ln? n?maha a velk? hloubka hovo?? o n?zk?ch materi?lov?ch vlastnostech. Ekvivalentn? a naopak velk? ?sil? a mal? hloubka - vysok? tvrdost.

V tomto p??pad? mohou b?t testy dvou hlavn?ch typ?:

• Statick?.
• Dynamick?.

Dojde-li ke kontaktu mezi zku?ebn?m vzorkem a p?edm?tem v ur?it?m ?asov?m obdob?, pak je test svou povahou statick?. Jinak mluv?me o dynamick? metod? stanoven? tvrdosti.

V sou?asn? dob? pro stanoven? tvrdosti pou?it?ch materi?l?:

• Vickersova metoda (GOST 2999-75).
• Brinellova metoda (GOST 9012-59).
• Rockwellova metoda (GOST 9013-59).
• Shoreova metoda.
• Mohsova metoda.

V?b?r jednoho nebo druh?ho testu z?vis? na specifik?ch aplikace detail?, po?adovan? p?esnosti v?sledku a tak? na schopnosti reprodukovat studie za r?zn?ch podm?nek.

Vickersova metoda

Co je tvrdost podle Vickerse? Podstatou t?to techniky je vtla?en? pyramidy z diamantu do vzorku. Pom?r stran pyramidov?ho indentoru mus? b?t p?esn? definov?n. V d?sledku zkou?ky z?st?v? na zku?ebn?m vzorku otisk ve tvaru koso?tverce a n?kdy m??e m?t nepravideln? tvar.

Tvrdost se ozna?uje dv?ma latinsk?mi p?smeny - HV - a nastavuje se v z?vislosti na hodnot? ?hlop???ky v?sledn?ho koso?tverce. N?kdy se pou??v? aritmetick? pr?m?r obou ?hlop???ek.

Za??zen?, kter?m se m??? tvrdost podle Vickerse, je statick?ho typu a m??e b?t stacion?rn? nebo p?enosn?. V tomto p??pad? se samotn? postup prov?d? takto:

• Vzorek se um?st? na pracovn? st?l za??zen? zkoumanou plochou nahoru. Pot? se spolu se stolem zvedne do lehk?ho kontaktu s pracovn? ?pi?kou.
• Pomoc? ?asov?ho rel? se nastav? ur?it? hodina expozice, po kter? zb?v? spustit p?ku, kter? aktivuje nakl?dac? mechanismus. Na konci doby testu se z?t?? z d?lu odstran? a hrot se vr?t? do sv? p?vodn? polohy.
• Za??zen? je vybaveno ?tec?m mikroskopem, tak?e po dokon?en? operace je t?eba k n?mu oto?it st?l se vzorkem a zm??it ?hlop???ky tisku.

V n?kter?ch p??padech je tvrdost oceli nebo jak?hokoli jin?ho materi?lu podle t?to metody ozna?ena hodnotou zat??en?. Nap??klad takov? ozna?en? HV 50 940 ud?v?, ?e tvrdost je 940 jednotek p?i zat??en? 50 kg.

V?hody t?to testovac? metody jsou:

• Je mo?n? m??it d?ly s t?m?? libovolnou tlou??kou d?ky mal? plo?e, kterou zab?r? indentor (nejkrajn?j?? poloha).
• Vysok? p?esnost v?sledku, d?ky ide?ln?mu stupni tvrdosti diamantov?ho hrotu. D?ky tomu on s?m nepodl?h? deformaci.
• Rozsah m??en? je pom?rn? ?irok? a je schopen pokr?t jak relativn? k?ehk? kovy jako hlin?k a m??, tak i vysokopevnostn? oceli a slitiny.
• Je mo?n? ur?it tvrdost jedn? vrstvy kov?. Vzorek nap??klad pro?el procesem nauhli?ov?n? nebo se zm?nilo chemick? slo?en? sou??sti v d?sledku povrchov?ho kalen? nebo legov?n?.

Jak ukazuje praxe, rozsah m??en? tvrdosti je od 145 do 1000 HV. Pro m??en? tvrdosti velk? ?ar?e vzork? je k dispozici automatizovan? za??zen? firmy Reicherter z N?mecka, kter? m? hydraulick? nebo elektromechanick? pohon. V?po?et v?sledku se provede automaticky a pot? se zobraz? na monitoru.

Tvrdost podle Brinella

Tvrdost podle t?to metody je tak? ozna?ena dv?ma, ale ji? odli?n?mi p?smeny - HB - a je tak? statickou zkou?kou. Teplota b?hem studie by m?la b?t v rozmez? 20 ± 10 °C. Jeho podstata je n?sleduj?c? - vzorek je stla?ov?n kuli?kou z tvrzen? oceli. Sou??st? v?bavy je i dal?? m??ek, kter? je vyroben z tvrd? slitiny wolframu a kobaltu. To umo??uje zv??it rozsah m??en? tvrdosti.

Podle normy jsou definov?ny n?kter? podm?nky, jak? je tvrdost podle Brinella:

• Zat??en? vzorku je v rozsahu od 12,25 do 29420 N.
• Velikost kuli?ek je 1-10 mm.
• Doba expozice by nem?la p?es?hnout 10-15s.
• Otisk na vzorku by nem?l p?esahovat: 0,2-0,7 D (D je pr?m?r koule.)

Proces m??en? prob?h? takto:

• Vzorek se polo?? na st?l a upevn? se na doraz.
• Na pohonu se nastav? po?adovan? hodnota zat??en?, po kter? se v?eteno aktivuje.
• Na konci postupu zaujme pracovn? hrot svou p?vodn? polohu. Na obrazovce vid?te ukazatel ?ipky, kter? bude indikovat velikost pr?m?ru otisku. Samotn? tvrdost se nastavuje pomoc? tabulky um?st?n? na r?mu za??zen?. Pokud pot?ebujete zm?nit z?t??, pak pro to existuje sada p?einstalovateln?ch pin?.

Existuj? p?enosn? n?stroje, kter? je dobr? pou??t v ter?nu. Jsou vybaveny sv?rkou, na kterou se uchyt? vzorek, a z?t?? vytv??? rukoje?.

Pracovn? rozsah pro m??en? tvrdosti slitin je 8-450 HB, co? odpov?d? v?t?in? jakost? ocel? a slitin, kter? se pou??vaj? p?i v?rob? r?zn?ch kovov?ch konstrukc?. Jakmile je ale p?ekro?ena horn? hranice m??en?, p?esnost ji? neodpov?d? skute?nosti, co? je zp?sobeno deformac? indentoru. Nedoporu?uje se pou??vat karbidov? kuli?ky, pokud je p?edpokl?dan? tvrdost 350-450 HB.

Za hlavn? v?hodu Brinellovy metody lze pova?ovat mo?nost stanoven? tvrdosti hork?ch vzork?. Nelze ji p?itom ur?it na hran?ch nebo hran?ch d?l? nebo na tenk?ch vzorc?ch.

Rockwellova metoda

P?smena pro tvrdost Rockwell jsou HR. P?i t?to metod? se do vzorku vtla?? ocelov? kuli?ka nebo diamantov? ku?el.

Zkou?ka se prov?d? za n?sleduj?c?ch podm?nek:

• Vzorek je p?edem zat??en, co? umo??uje vyhnout se vlivu ?ady povrchov?ch faktor?: drsnosti, teploty, rychlosti pronik?n? indentoru.
• Vyr?b? se hlavn? zat??en?, podle kter?ho se vypo??t? v?sledek.
• Postup kon?? odstran?n?m z?t??e.

Pokud se tato metoda porovn? s p?edchoz?mi metodami pro stanoven? tvrdosti, objev? se zde t?i stupnice.

• A - ozna?eno HRA, indentor - diamantov? ku?el, rozsah m??en?: 60-80 HRA. Pou?iteln? pro vysoce uhl?kov? legovan? n?strojov? oceli i tvrd? slitiny.
• B - ozna?en? HRB, indentor - kalen? kuli?ka, rozsah m??en?: 35-100 HRB. Jedn? se ji? o st?edn? tvrd? oceli a ne?elezn? slitiny.
• C - zna?eno HRC, indentor - diamantov? ku?el, rozsah m??en?: 20-90 HRC. Pro st?edn? tvrd? oceli.

Pokud jde o specifick? podm?nky pro v?po?et tvrdosti, nap??klad ocelov? plech v?lcovan? za studena, pak se pou??v? metoda Super-Rockwell s ozna?en?m tvrdosti HRN a HRT.

Za??zen? m??e b?t tak? stacion?rn? a p?enosn?. V tomto p??pad? je prvn? typ ovl?d?n elektromechanick?m nebo hydraulick?m pohonem.

Rockwellova m??en? jsou obt??n?j??, proto?e je nutn? nastavit rychlost prim?rn?ho a pot? sekund?rn?ho indentoru. Diamantov? pracovn? hrot m? nav?c ku?elovit? tvar, co? se odr??? na v?sledku. A ur?en? velikosti v?sledn?ho tisku je zde mnohem obt??n?j??.

Tvrdost Shore

Shoreova metoda m? hlavn? rozli?ovac? znak. V?echny v??e popsan? metody stanoven? tvrdosti kov? a jin?ch materi?l? m?ly spole?n? nedostatek - na povrchu zku?ebn?ho vzorku se objev? otisk. V tomto p??pad? v p??pad? pot?eby nelze testovan? d?l nainstalovat zp?t do sestavy nebo konstrukce. Shorova technika takovou deformaci zcela vylu?uje.

Nav?c m??en? nap?. tvrdosti oceli ji? odkazuje na dynamick? typov? test a jeho podstata je n?sleduj?c?. Na povrch zku?ebn?ho vzorku je p?iveden skleroskop (p?enosn? tvrdom?r), uvnit? kter?ho je ocelov? v?pek s diamantov?m hrotem. Tvrdost je definov?na n?sledovn?: ??m je materi?l m?k??, t?m krat?? bude vzd?lenost odrazu v d?sledku tlumen? n?raz? samotn?m materi?lem. A ??m tvrd?? vzorek, t?m v?t?? odraz.

Rozsah m??en? je od 30 do 140 HS. Kalen? ocel s vysok?m obsahem uhl?ku odpov?d? 100 HS. A proto?e za??zen? nepo?kozuje povrch v?robk?, je relevantn? pro testov?n? t?ch ??st?, kter? jsou sou??st? n?vrhu st?vaj?c? jednotky nebo jednotky.

Technika se snadno implementuje, vyhodnocen? je pom?rn? rychl? a d?l lze nainstalovat zp?t do sestavy. To v?e lze pova?ovat za hlavn? v?hody. Existuj? v?ak ur?it? omezen?.

Stupnice tvrdosti HS nem? standard, ale existuj? tabulky a grafy, kter? umo??uj? p?ev?d?t jednotky SHOR na hodnoty HV, HR nebo HB. Vzd?lenost odrazu ?dern?ka je ovlivn?na takovou charakteristikou, jako je Young?v modul. Proto nen? mo?n? porovn?vat jednotky HS z r?zn?ch materi?l?.

Tvrdost podle Shora je nav?c pouze srovn?vac? hodnotou. Krom? toho je p?esnost v?sledk? znateln? ni??? ne? u v?ech v??e uveden?ch analog?.

Mohsova stupnice

Ji? v roce 1811 n?meck? v?dec Friedrich Moos navrhl vlastn? metodu pro stanoven? tvrdosti r?zn?ch materi?l?. Jeho stupnice p?itom obsahuje hodnoty od 1 do 10, co? odpov?d? nejroz???en?j??m miner?l?m, mastkem (nejm?k?? k?men) po??naje a diamantem (nejtvrd??) kon?e.

Samotn? technika je velmi jednoduch? a je zalo?ena na odolnosti zku?ebn?ho vzorku v??i po?kr?b?n?. Nap??klad p?edm?t B m??e po?kr?bat t?lo C, ale nijak neovlivn? ??st A. Nebo naopak materi?l A ??st B po?kr?be jen m?rn?, ale m??e v??n? po?kodit p?edm?t C.

Navzdory skute?nosti, ?e metoda stanoven? tvrdosti na Mohsov? stupnici byla navr?ena p?ed v?ce ne? dv?ma stolet?mi, je ?sp??n? pou??v?na dodnes. Pouze z?skan? v?sledek poskytuje daleko od ?pln?ch informac?, proto?e neexistuj? ??dn? absolutn? hodnoty a nen? mo?n? ur?it pom?r podle tvrdosti. Jin?mi slovy, nelze ??ci, kolikr?t je jeden z materi?l? tvrd?? nebo m?k?? ne? druh?.

Mohsovy normy tvrdosti

T?chto 10 miner?l? je br?no jako standard pro stanoven? tvrdosti podle Mohsovy metody (d?le bude p?i?azen? hodnota uvedena v z?vorce):

1. Mastek.
2. S?dra.
3. kalcit.
4. Fluorit.
5. Apatit.
6. Ortoklas.
7. K?emen.
8. Topas.
9. korund.
10. Diamant.

Jak? jsou tyto miner?ly? N??e je v?echny stru?n? pop??eme.

Prvn?ch p?t

Mastek je tak m?kk?, ?e se d? po?kr?bat nehtem. Tu?ky maj? stejnou tvrdost (p?esn?ji grafit). M???tko odpov?d? jedn?. Mnoha lidem je dob?e zn?m?, vyr?b? se z n? toti? d?tsk? z?syp.

Dal?? v tvrdosti je s?dra (2), kter? se tak? snadno po?kr?be a m? zvl??tn? vlastnost. Vyplat? se rozeml?t na pr??ek a sm?chat s vodou - z?sk?te lamelovou hmotu, kter? m??e m?t jak?koli tvar. Krom? b?l? existuj? origin?ln? mo?nosti pro ?lut? odst?n.

Ne n?hodou je na t?et?m m?st? kalcit (3). Nehtem u? se to po?kr?bat ned?, ale to jde ud?lat m?d?nou minc?. Stejn? stupe? tvrdosti u zlata a st??bra. Jeho druh? n?zev je biominer?l a pr?v? z n?j se sko??pky vyr?b?j?.

Fluorit se jinak ozna?uje jako kazivec a p?ekl?d? se jako "tekutina". Nepo?kr?be se nehtem ani minc?, co? se o skle nebo oby?ejn?m no?i ??ct ned?. Jeho tvrdost, jak m??ete pochopit, je 4.

Na p?t?m m?st? je apatit (5), kter? lze je?t? po?kr?bat no?em nebo sklenic? (stejnou charakteristikou se m??e pochlubit i lapis lazuli). Pomoc? tohoto miner?lu se extrahuje fosfor nebo kyselina fosfore?n?.

Druh? p?tka

?est? v seznamu je ortoklas, kter? u? sklo nezabere, ale piln?ku neodol?. Pro pr?mysl je cenn? jako zdroj pro v?robu elektrokeramiky a porcel?nu. Op?l m? podobnou tvrdost, ale nelze jej pou??t jako standard, proto?e existuje mnoho odr?d a v?echny maj? sv? vlastn? pevnostn? vlastnosti.

Na sedm?m m?st? v na?em „hodnocen?“ vlastnost? tvrdosti je zn?m? k?emen, kter?mu odpov?d? jeho ukazatel – 7. Mnoho lid? ho zn? jako oby?ejn? p?sek. M??e v?ak b?t i v jin?ch form?ch: v podob? horsk?ho k?i???lu, ach?tu, ametystu.

Mezi uva?ovan?mi miner?ly je topaz nejtvrd?? (8). Je n?ro?n? na zpracov?n? a ve v?t?in? p??pad? se k tomu pou??v? diamant. Poprv? byl objeven na ostrov? Topazios, kter? se nach?z? v Rud?m mo?i. Odtud poch?z? jeho n?zev.

Korund se zd? b?t tvrdost? identick? s diamantem, ale jin?mi metodami byly jeho vlastnosti stanoveny. A v d?sledku toho je diamant mnohem tvrd?? ne? korund (90-180kr?t). S t?mto miner?lem se rovnaj? i rub?ny a saf?ry a d?ky sv? tvrdosti je ide?ln? pro v?robu brusn?ch n?stroj?.

Prvn? des?tku uzav?r? diamant, kter? ze v?ech existuj?c?ch miner?l? nem? z hlediska pevnosti obdoby a jeho index tvrdosti je zaslou?en?ch 10!