Kietumas – med?iagos savyb? atsispirti kito, tvirtesnio k?no, pavyzd?iui, ?rankio, ?siskverbimui ? j?. Nuo kietumo priklauso med?iag? panaudojimo sritis, j? elgsena eksploatacijos metu ir i?vaizdos i?saugojimas. ?i charakteristika ?vertina metal?, plastik?, keramikos, med?io, akmens ir kit? med?iag? kokyb?.

Tai daro didel? ?tak? med?iagos apdorojimo pob?d?iui ir sud?tingumui.

Med?iag? kietum? galima nustatyti keliais b?dais: ?br??imas, ?dubimas, prad?rimas standartine adata, bandymas smogtuvu ir ?vytuokl?s svyravimai. Visi jie pagr?sti mineralo, rutulio, piramid?s, perforatoriaus ?vedimu ? tiriam?j? pavyzd? esant tam tikram sl?giui: kuo ma?esn? j?ga ir didesnis ?siskverbimo gylis, tuo ma?esnis med?iagos kietumas ir atvirk??iai.

Papras?iausias ir praktikoje labiausiai paplit?s b?das nustatyti nat?ralaus akmens med?iag? kietum? – subrai?yti jas kitais mineralais pagal kietumo skal?. Pra?jus? ?imtmet? vokie?i? mokslininko F. Mooso pasi?lytoje skal?je yra 10 mineral? nuo mink?tiausi? (talkas) iki kie?iausi? (deimantas), o mineralo serijos numeris skal?je atitinka jo kietum?, o kiekvienas kitas. mineralas palieka linij? (?br??im?) ant ankstesnio, bet jis pats n?ra jo nubr??tas (?r. 3 lentel?).

Kit? med?iag? kietumas nustatomas ?vairiais b?dais, da?niausiai ant speciali? prietais?. Metal?, betono, medienos ir plastik? (i?skyrus akytas) kietumas vertinamas ?spaud?iant ? m?ginius plienin? rutul? arba deimantin? k?g?. Kietumo vert? nustatoma pagal rutulio ar k?gio ?dubimo gyl? arba pagal gauto atspaudo skersmen?.

Skaitmenin?s med?iag? kietumo charakteristikos yra kietumo skai?iai, kurie apibendrinami ?vairiomis skal?mis, atitinkan?iomis skirtingus jo matavimo b?dus. Kietumo skai?iai nurodomi HB (Brinelio metodas), HV (Vickerso metodas), HR (Rockwell metodas) vienetais, kur H yra pirmoji angli?ko ?od?io hardness - hardness raid?.

Nustatant kietum? Rockwell metodu, ?vedami papildomi ?ym?jimai: B (rutulinis), C ir A (k?gis, su skirtingomis apkrovomis). Paai?kinkime, kas buvo pasakyta metal? kietumo nustatymo pavyzd?iu: nesugr?dintoms detal?ms naudojamas gr?dintas plieninis rutulys ir 100 kg apkrova, kietumas matuojamas raudona skale B ir ?ymimas HRB gr?dintoms detal?ms. didelio kietumo, naudojamas deimantinis k?gis ir 150 kg apkrova, kietumas matuojamas juodoje skal?je C ir ?ymi HRC; ypa? kietoms ar plonoms dalims naudojamas ir deimantinis k?gis, ta?iau apkrova 60 kg, kietumas matuojamas specialaus prietaiso A skal?je ir ?ymimas HRA.

Reik?t? pa?ym?ti, kad med?iagos kietumas ne visada atitinka jos stiprum?. Pavyzd?iui, mediena, kurios kietumas yra ?ymiai prastesnis u? beton?, turi t? pat? stiprum?.

Ma?in? gamybos dalys ir mechanizmai, taip pat joms apdoroti skirti ?rankiai turi mechanini? charakteristik? rinkin?. Tarp savybi? kietumas vaidina svarb? vaidmen?. Metal? kietumas ai?kiai parodo:

• metalo atsparumas dilimui;
• galimyb? apdoroti pjaustant, ?lifuojant;
• atsparumas vietiniam sl?giui;
• geb?jimas pjaustyti kitas med?iagas ir kt.

Praktikoje ?rodyta, kad dauguma metal? mechanini? savybi? tiesiogiai priklauso nuo j? kietumo.

Kietumo samprata

Med?iagos kietumas – tai atsparumas l??imui, kai ? i?orin? sluoksn? patenka kietesn? med?iaga. Kitaip tariant, geb?jimas atsispirti deformuojan?ioms j?goms (tampriajai arba plastinei deformacijai).

Metal? kietumas nustatomas ? m?gin? ?dedant kiet? k?n?, vadinam? ?duba. ?pjovos vaidmen? atlieka: didelio kietumo metalinis rutulys; deimantinis k?gis arba piramid?.

Po poveikio ?dubai ant bandinio ar dalies pavir?iaus lieka ?spaudas, kurio dydis lemia kietum?. Praktikoje naudojami kinematiniai, dinaminiai, statiniai kietumo matavimo metodai.

Kinematinis metodas pagr?stas diagramos sudarymu, remiantis nuolat registruojamais rodmenimis, kurie kei?iasi, kai ?rankis ?spaud?iamas ? m?gin?. ?ia galima atsekti viso proceso, o ne tik galutinio rezultato, kinematik?.

Dinaminis metodas yra toks. Matavimo ?rankis veikia ruo?in?. Atvirk?tin? reakcija leid?ia apskai?iuoti sunaudot? kinetin? energij?. ?is metodas leid?ia patikrinti ne tik pavir?iaus, bet ir tam tikro metalo kiekio kietum?.

Statiniai metodai yra neardomieji metal? savybi? nustatymo metodai. Metodai pagr?sti skland?iu ?dubimu ir v?lesniu poveikiu tam tikr? laik?. Parametrai reguliuojami metodais ir standartais.

• ?dubimas;
• ?br??imas;
• pjaustymas;
• at?okimas.

Ma?in? gamybos ?mon?s ?iuo metu naudoja Brinell, Rockwell, Vickers metodus, taip pat mikrokietumo metod? med?iag? kietumui nustatyti.

Remiantis atliktais bandymais, sudaroma lentel?, kurioje nurodomos med?iagos, taikomos apkrovos ir gauti rezultatai.

Kietumo vienetai

Kiekvienas metalo atsparumo plastinei deformacijai matavimo metodas turi savo ?gyvendinimo metodik?, taip pat matavimo vienetus.

Mink?t?j? metal? kietumas matuojamas Brinelio metodu. ?iuo metodu taikomi spalvotieji metalai (varis, aliuminis, magnis, ?vinas, alavas) ir j? pagrindu pagaminti lydiniai, ketus (i?skyrus balt?j?) ir atkaitintas plienas.

Brinelio kietumas nustatomas ?dubus gr?dint?, poliruot? rutul?, pagamint? i? ShKh15 rutulinio guolio plieno. Rutulio perimetras priklauso nuo bandomos med?iagos. Kietoms med?iagoms - vis? tip? plienui ir ketui - 10 mm, mink?tesn?ms med?iagoms - 1 - 2 - 2,5 - 5 mm. Reikalinga rutulio apkrova:

• gele?ies lydiniai - 30 kgf / mm2;
• varis ir nikelis - 10 kgf / mm2;
• aliuminis ir magnis - 5 kgf / mm2.

Kietumo matavimo vienetas yra skaitin? reik?m?, po kurios nurodomas skaitinis indeksas HB. Pavyzd?iui, 200 HB.

Rokvelo kietumas nustatomas pagal daliai taikom? apkrov? skirtum?. Pirmiausia taikomas i?ankstinis ?krovimas, o tada bendras ?krovimas, kurio metu ?trauka ?vedama ? m?gin? ir ekspozicij?.

? bandin? ?dedama deimantin? piramid? (k?gis) arba volframo karbido (gr?dinto plieno) rutulys. Nu?mus apkrov?, i?matuojamas ?spaudo gylis.

Kietumo matavimo vienetas yra sutartiniai vienetai. Visuotinai pripa??stama, kad vienetas yra k?gio a?inio poslinkio vert?, lygi 2 mikronams. Kietumo ?ym?jimas pa?ym?tas trimis raid?mis HR (A, B, C) ir skaitine reik?me. Tre?ioji raid? ?ym?jime nurodo skal?.

Technika rodo ?traukos tip? ir jam taikom? apkrov?.

I? esm?s naudojamos A ir C matavimo skal?s, pavyzd?iui, plieno kietumas yra HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Vickers kietumo matavimai taikomi ma?o storio gaminiams arba dalims, kurios turi plon?, kiet? pavir?iaus sluoksn?. Kaip a?menys, naudojama ?prasta tetraedrin? piramid?, kurios kampas vir?uje yra 136 °. Kietumo vert?s rodomos taip: 220 HV.

?oro kietumas matuojamas i?matuojant kritusio puol?jo at?okimo auk?t?. ?ymima skai?iais ir raid?mis, pavyzd?iui, 90 HSD.

Mikrokietumas nustatomas, kai reikia gauti smulki? detali?, plonos dangos ar atskiros lydinio strukt?ros vertes. Matavimas atliekamas i?matuojant tam tikros formos galiuko atspaud?. Vert?s ?ym?jimas atrodo taip:

H ? 0,195 = 2800, kur

? - antgalio forma;

2800 - skaitin? kietumo vert?, N / mm 2.

Netauri?j? metal? ir lydini? kietumas

Kietumo vert? matuojama gatavoms detal?ms, siun?iamoms surinkti. Atliekama br??inio ir technologinio proceso laikymosi kontrol?. Vis? pagrindini? med?iag? kietumo lentel?s jau buvo sudarytos tiek pradin?je b?senoje, tiek po terminio apdorojimo.

Spalvotieji metalai

Vario kietumas pagal Brinell yra 35 HB, ?alvario vert?s yra 42-60 HB vienet?, priklausomai nuo jo prek?s ?enklo. Aliuminio kietumas yra 15-20 HB, o duraliuminio jau 70 HB.

Juodieji metalai

Ketaus Rockwell kietumas SCh20 HRC 22, kuris atitinka 220 HB. Plienas: ?rankis - 640-700 HB, ner?dijantis - 250HB.

Lentel?s naudojamos norint perkelti i? vienos matavimo sistemos ? kit?. Vertyb?s juose n?ra tikros, nes jos kildinamos imperiniu b?du. Lentel?je pateiktas ne visas tomas.

Kietumo vert?s, net jei pagamintos tuo pa?iu b?du, priklauso nuo taikomos apkrovos. Kuo ma?esn? apkrova, tuo didesni rodmenys.

Kietumo matavimo metodai

Visuose metal? kietumo nustatymo metoduose naudojamas mechaninis poveikis tiriamajam pavyzd?iui – ?dubos ?dubimas. Ta?iau tai nesunaikina m?ginio.

Brinelio kietumo metodas buvo pirmasis, kuris buvo standartizuotas med?iag? moksle. M?ginio testavimo principas apra?ytas auk??iau. Jai taikomas GOST 9012. Bet j?s galite apskai?iuoti vert? naudodami formul?, jei tiksliai i?matuojate spaudin? ant pavyzd?io:

HB=2P/(pD*?(D 2 -d 2),

• D – rutulio perimetras, mm;
• d – ?spaudo apimtis, mm.
  Rutulys parenkamas atsi?velgiant ? m?ginio stor?. Apkrova preliminariai apskai?iuojama pagal priimtus atitinkam? med?iag? standartus:
  gele?ies lydiniai - 30D 2;
  varis ir jo lydiniai - 10D 2;
  babbitai, ?vino bronzos - 2,5D 2.

Atsisi?skite GOST 9012-59

Kietumas – med?iagos savyb? atsispirti kito, tvirtesnio k?no – ?dubos – patekimui ? j?.

Kietumas apibr??iamas kaip apkrovos dyd?io ir pavir?iaus ploto, i?ky?os ploto arba ?dubimo t?rio santykis.

Yra pavir?iaus, projekcijos ir t?rio kietumas:

Pavir?iaus kietumas – apkrovos ir atspaudo pavir?iaus ploto santykis;

Projekcijos kietumas - apkrovos ir atspaudo projekcijos ploto santykis;

T?rinis kietumas yra apkrovos ir atspaudo t?rio santykis.

Kietumas apibr??iamas kaip pasiprie?inimo j?gos ir med?iagoje ?terptos ?dubos dalies pavir?iaus ploto, projekcijos ploto arba t?rio santykis. Yra pavir?iaus, projekcijos ir t?rio kietumas:

Pavir?iaus kietumas yra pasiprie?inimo j?gos ir med?iagoje ?terptos ?dubos dalies pavir?iaus ploto santykis;

Projekcijos kietumas - pasiprie?inimo j?gos ir med?iagoje ?terptos ?dubos dalies projekcijos ploto santykis;

T?rinis kietumas – tai pasiprie?inimo j?gos ir med?iagoje ?terptos ?dubos dalies t?rio santykis.

Kietumas matuojamas trimis diapazonais: makro, mikro, nano. Makro diapazonas reguliuoja ?dubos apkrov? nuo 2N iki 30 kN. Mikrodiapazonas reguliuoja ?dubos apkrov? iki 2 N, o ?dubos ?siskverbimo gylis yra didesnis nei 0,2 µm. Nano diapazonas reguliuoja tik ?dubos ?siskverbimo gyl?, kuris turi b?ti ma?esnis nei 0,2 µm. Kietumas nanoskal?je da?nai vadinamas nanokietumu.

I?matuotas kietumas vis? pirma priklauso nuo ?pjovos apkrovos. ?i priklausomyb? vadinama dyd?io efektu, angl? literat?roje – indentation size effect. Kietumo priklausomyb?s nuo apkrovos pob?d? lemia ?dubos forma:

Sferiniam ?dubimui -- did?jant apkrovai, did?ja kietumas -- atvirk?tinio ?dubimo dyd?io efektas;

Vickers arba Berkovich piramid?s formos ?dubai - did?jant apkrovai, kietumas ma??ja - tiesioginis arba tiesiog matmen? efektas (?traukos dyd?io efektas);

Sferinio k?gio formos - did?jant apkrovai, kietumas pirmiausia padid?ja, kai ?vedama sferin? ?dubos dalis, o tada pradeda ma??ti (sfero-k?ginei ?dubos daliai).

Netiesiogiai kietumas taip pat gali priklausyti nuo:

1. Tarpatominiai atstumai.

2. Koordinacijos skai?ius – kuo didesnis skai?ius, tuo didesnis kietumas.

3. Valencijos.

4. Cheminio ry?io pob?dis

5. I? krypties (pavyzd?iui, mineralas ple?iasi - jo kietumas i?ilgai kristalo yra 4, o skersai - 7)

6. Trapumas ir lankstumas

7. Lankstumas – mineralas lengvai lankstosi, lenkimas nei?sitiesia

8. Elastingumas – mineralas lenkia, bet tiesina

9. Klampumas – mineral? sunku suskaidyti (pvz., ?adeit?)

10. Skilimas

11. ir daugyb? kit? fizikini? ir mechanini? med?iagos savybi?.

Kie?iausia i? ?iuo metu egzistuojan?i? med?iag? yra dvi alotropin?s anglies modifikacijos – lonsdaleitas, kuris yra 58 % kietesnis u? deimant? ir fullerit?. Ta?iau praktinis ?i? med?iag? pritaikymas vis dar ma?ai tik?tinas. Kie?iausia bendra med?iaga yra deimantas.

Kietumo nustatymo metodai pagal apkrovos taikymo b?d? skirstomi ?: 1) statin? ir 2) dinamin? (sm?gin?).

Yra kelios kietumo matavimo skal?s:

Brinelio metodas – kietumas nustatomas pagal atspaudo skersmen?, kur? palieka metalinis rutulys, ?spaustas ? pavir?i?. Kietumas apskai?iuojamas kaip rutul? veikian?ios j?gos ir atspaudo ploto santykis (be to, atspaudo plotas imamas kaip rutulio dalies plotas, o ne kaip rutulio plotas apskritimas, Brinelio kietumo vienetas MPa (kg-s/mm?) Brinelio kietumo skai?ius pagal GOST 9012 -59 ra?omas be vienet? ?iuo metodu nustatytas kietumas ?ymimas HB, kur H = kietumas, B – Brinelis;

Rokvelio metodas – kietumas nustatomas pagal santykin? metalinio rutulio ar deimantinio k?gio ?dubimo ? bandomos med?iagos pavir?i? gyl?. ?iuo metodu nustatytas kietumas yra be matmen? ir ?ymimas HR, HRB, HRC ir HRA; kietumas apskai?iuojamas pagal formul? HR = 100 (130)? kd, kur d yra antgalio ?dubimo gylis pa?alinus pagrindin? apkrov?, o k yra koeficientas. Taigi maksimalus Rockwell kietumas A ir C skal?je yra 100 vienet?, o B skal?je - 130 vienet?.

Vickers metodas - kietumas nustatomas pagal atspaudo plot?, kur? palieka ? pavir?i? ?spausta tetraedrin? deimant? piramid?. Kietumas apskai?iuojamas kaip piramidei taikomos apkrovos ir atspaudo ploto santykis; kietumo vienetas pagal Vickers yra kg-s/mm?. ?iuo metodu nustatytas kietumas ?ymimas HV;

Kranto metodai:

?oro kietumas (?spaudimo metodas) – kietumas nustatomas pagal specialios gr?dinto plieno adatos (?traukimo) med?iagos ?siskverbimo gyl?, veikiant kalibruotai spyruoklei. Pagal ?? metod? matavimo priemon? vadinama durometru. Paprastai Shore metodas naudojamas ma?o modulio med?iag? (polimer?) kietumui nustatyti. ?oro metodas, apra?ytas ASTM D2240, nurodo 12 matavimo skali?. Da?niausiai naudojami variantai yra A (mink?toms med?iagoms) arba D (kietesn?ms med?iagoms). ?iuo metodu nustatytas kietumas nurodomas naudojamos skal?s raide, para?yta po skai?iaus su ai?kiu metodo nurodymu.

Durometrai ir Asker svarstykl?s - pagal matavimo princip? atitinka ?dubimo metod? (pagal Shore). Tvirtas ir nacionalinis Japoni?ka metodo modifikacija. Naudojamas mink?toms ir elastingoms med?iagoms. Jis skiriasi nuo klasikinio Shor metodo kai kuriais matavimo prietaiso parametrais, svarstykli? ir ?dubim? prekiniais pavadinimais.

?oro kietumas (atsimu?imo metodas) – labai kiet? (didelio modulio) med?iag?, daugiausia metal?, kietumo nustatymo metodas pagal auk?t?, ? kur? at?oka specialus smogtuvas (pagrindin? skleroskopo dalis, ?io metodo matavimo prietaisas). po sm?gio, nukritus i? tam tikro auk??io. Kietumas pagal ?? ?oro metod? apskai?iuojamas ?prastiniais vienetais, proporcingais puol?jo at?okimo auk??iui. Pagrindin?s skal?s yra C ir D. Pa?ymima HSx, kur H yra kietumas, S yra Shore ir x yra lotyni?ka raid?, nurodanti matavimo skal?s tip?.

Reikia suprasti, kad nors abu ?ie metodai yra kietumo matavimo metodai, pasi?lyti to paties autoriaus, turi tuos pa?ius pavadinimus ir tuos pa?ius svarstykli? pavadinimus, tai ne vieno metodo versijos, o du i? esm?s skirtingi metodai su skirtinga skale. vert?s, apra?ytos skirtingais standartais.

Kuznecovo - Herberto - Rehbinderio metodas - kietumas nustatomas pagal ?vytuokl?s svyravim? slopinimo laik?, kurio atrama yra tiriamas metalas;

Poldi metodas (dvigubas rutulinis atspaudas) - kietumas vertinamas lyginant su etaloniniu kietumu, bandymas atliekamas sm?giniu plieninio rutulio ?dubimu vienu metu ? m?gin? ir etalon?;

Moso skal? nustatoma pagal tai, kur? i? de?imties standartini? mineral? subrai?o tiriamoji med?iaga, o kur? i? de?imties standartini? mineral? subrai?o tiriamoji med?iaga.

Buchholzo metodas yra kietumo nustatymo metodas, naudojant Buchholz instrument?. Sukurtas polimerini? da?? dang? kietumui (Buchholz kietumui) tikrinti, kai ?spaud?iamas Buchholz indenteris. Metodas reglamentuojamas ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233 standartais.

Kietumo matavimo metodai skirstomi ? dvi pagrindines kategorijas: statinio kietumo metodus ir dinaminio kietumo metodus. Instrumentiniam kietumui nustatyti naudojami prietaisai, vadinami kietumo matuokliais. Kietumo nustatymo metodai, atsi?velgiant ? sm?gio ? objekt? laipsn?, gali b?ti taikomi ir neardomiesiems, ir ardomiesiems. Esami kietumo nustatymo metodai visi?kai neatspindi vienos konkre?ios esmin?s med?iag? savyb?s, tod?l n?ra tiesioginio ry?io tarp skirting? skali? ir metod?, ta?iau yra apytiksl?s lentel?s, susiejan?ios atskir? metod? skales tam tikroms med?iag? grup?ms ir kategorijoms. ?ios lentel?s sudaromos tik remiantis eksperimentini? bandym? rezultatais ir n?ra teorij?, leid?ian?i? skai?iavimo metodui pereiti nuo vieno kietumo nustatymo metodo prie kito. Konkretus kietumo nustatymo metodas parenkamas atsi?velgiant ? med?iagos savybes, matavimo u?duotis, jo ?gyvendinimo s?lygas, turim? ?rang? ir kt.

NVS ?alyse ne visos kietumo skal?s yra standartizuotos.

Puslapis 1

Metalo kietumui b?dingas atsparumas deformacijai, atliekamas identifikatoriui ?siskverbiant ? dal? - tam tikros formos svetimk?n?, veikiant j?gai.

K-2-55 elektroduose nusodinto metalo, kaip ir U-340 p/b elektrod?, kietumas priklauso nuo au?inimo grei?io.

Metal? kietumas taip pat nustatomas deimantinio k?gio ?dubimo metodu (Rockwell hardness. Deimantinis k?gis (arba plieninis rutulys) ?spaud?iamas ? bandin?, veikiant dviem nuosekliai veikian?ioms apkrovoms (PL ir P2; P, 10 kg, Pf60). , 100 arba 150 kg Skirtumas tarp preliminaraus ir galutinio k?gio (arba rutulio) ?siskverbimo gylio apib?dina metalo kietum?.

Metalo kietum? galima nustatyti keliais b?dais, i? kuri? labiausiai paplit?s ?dubimo metodas. Brinelio testas atliekamas specialiu presu ?spaud?iant gr?dint? plienin? rutul? ? m?gin?. D?l to m?ginio pavir?iuje lieka sferinio segmento pavidalo ?spaudas. Atspaudo skersmuo matuojamas specialiu padidinamuoju stiklu su padalomis. ?is santykis vadinamas Brinelio kietumo skai?iumi ir ?ymimas HB. Brinelio metodas negali b?ti naudojamas labai stipri? metal? kietumui nustatyti, nes esant didelei apkrovai plieninis rutulys pakei?ia savo form?, suteikia neteising? ?spaud? ir gali b?ti sunaikintas.

Metalo kietumas nepilnos rekristalizacijos srityje suvirinant termi?kai gr?dint? plien? yra didesnis nei suvirinant kar?tai valcuot? ir normalizuot? plien?.

Metalo kietumas gali b?ti matuojamas keliais metodais, i? kuri? da?niausiai naudojami Brinelio ir Rokvelio metodai.

Metalo kietumas neturi didel?s ?takos bandini? atsparumui, kai tikrinamas d?l korozijos-erozijos susid?v?jimo.

Metalo kietumas ?iuo atveju padid?ja iki 95 - 96 HRB. Padidinus anglies kiek? iki 0 5 %, nepablog?ja mechanin?s savyb?s ir pager?ja deformacija.

Metal? kietumas yra susij?s su j? atsparumu ugniai; ji, kaip ir pastaroji, yra d?l kristalin?s gardel?s stiprumo. Metal? kietumas kinta labai pla?iame diapazone ir n?ra jiems b?dinga savyb?.

Metal? kietumas pagal ?? metod? nustatomas ?dubus ? taisyklingos tetraedrin?s deimantin?s piramid?s pavyzd?, kurio kampas tarp prie?ing? pavir?i? yra 136°, ir i?rei?kiamas kietumo skai?iumi, gautu padalijus apkrov? P kilogramais tam tikr? laik? i? atspaudo pavir?ius kvadratiniais milimetrais. Piramid?s formos atspaudo pavir?ius apskai?iuojamas pagal abiej? jo pagrindo ?stri?aini? vidurk?. ?stri?ain?s matuojamos mikroskopu arba specialia mastelio liniuote, jei spaudinys ekrane projektuojamas padidintu.

Visi ?inome, kad kiekviena med?iaga ?em?je turi skirtingas savybes: fizines, chemines, mechanines, technologines, eksploatacines ir daugel? kit?. Tai taip pat apima kietum?. Visi jie kartu leid?ia i? anksto nustatyti j? taikym? vienoje ar kitoje ?mogaus veiklos sferoje. Bet koks yra metal?, lydini? ar kit? med?iag? kietumas? Be kit? savybi?, tai yra ?domiausia, nes n?ra ai?kaus jo apibr??imo.

Kas yra kietumas?

Bet kurios med?iagos kietumas yra svarbi jos savyb?, nes nuo to priklauso gaminam? konstrukcij? atsparumas ir ilgaam?i?kumas. Ir kadangi n?ra ai?kaus apibr??imo, pat? termin? galima „i??ifruoti“ taip - tai yra med?iagos savyb? atsispirti kito k?no (instrumento) ?siskverbimui ? j?. ?i charakteristika leid?ia ?vertinti daugelio objekt? kokyb?:

• metalas (lydiniai);
• keramika;
• mediena;
• plastmasinis;
• akmuo;
• grafitas.

Be to, kietumas turi ?takos med?iagos apdirbimo laipsniui. Tai yra, kuo sunkiau, tuo sunkiau su juo dirbti. Ir atvirk??iai. Tod?l malonu dirbti su mediena gaminant ?vairius amatus.

Skirtingi specialistai turi savo kietumo samprat?. Pavyzd?iui, mineralogijos srityje ?is apibr??imas rei?kia vienos med?iagos atsparum? ?br??imams, kai j? veikia kitas objektas.

Metalurgijoje jie kiek kitaip supranta, kas yra kietumas – atsparumas plastinei deformacijai. Ta?iau pagrindinis apibr??imas, ? kur? remiasi dauguma bet kurios profesijos specialist?, jau pateiktas pa?ioje skyriaus prad?ioje.

Ta?iau kietumas gali pasireik?ti ?vairiais b?dais:

• standumas;
• atsparumas:
• ?br??imas;
• dilimas;
• pjaustymas;
• deformacija:
• lenkti;
• l??is;
• formos pasikeitimas.

Kuo didesn? kietumo vert?, tuo didesnis med?iagos atsparumo laipsnis. Remiantis tokia ?vairi? tokios savyb?s aprai?k? ?vairove, yra ?vairi? b?d? j? i?matuoti.

Kietumo matavimo metodai

?od?iu, kietumo bandymas atliekamas da?niau nei vis? kit? med?iag? savybi? – stiprumo, santykinio pailg?jimo ir kit? – nustatymas. Yra keletas b?d?, kaip su?inoti plieno ar bet kurio kito mineralo kietum?. Bet visi jie yra pagr?sti bendruoju principu: tiriam?j? pavyzd? veikia kitas objektas, taikydamas tam tikr? sl?g?. Tai gali b?ti kamuolys, piramid?, sm?gis.

Kietumas nustatomas pagal ?siskverbimo gyl? ir sl?gio indikatorius. Ma?os pastangos ir didelis gylis byloja apie ?emas med?iagos savybes. Lygiai taip pat ir atvirk??iai, didel?s pastangos ir nedidelis gylis – didelis kietumas.

?iuo atveju testai gali b?ti dviej? pagrindini? tip?:

• Statinis.
• Dinami?kas.

Jei kontaktas tarp tiriamojo pavyzd?io ir objekto ?vyksta per tam tikr? laikotarp?, tada bandymas yra statinis. Prie?ingu atveju kalbame apie dinamin? kietumo nustatymo metod?.

?iuo metu, norint nustatyti naudojam? med?iag? kietum?:

• Vickers metodas (GOST 2999-75).
• Brinelio metodas (GOST 9012-59).
• Rokvelio metodas (GOST 9013-59).
• Kranto metodas.
• Moso metodas.

Vieno ar kito testo pasirinkimas priklauso nuo detali? pritaikymo specifikos, reikalaujamo rezultato tikslumo, taip pat nuo galimyb?s atkartoti tyrimus ?vairiomis s?lygomis.

Vickers metodas

Kas yra Vickerso kietumas? ?ios technikos esm? – ? pavyzd? ?spausti piramid? i? deimant?. Piramid?s ?dubos kra?tini? santykis turi b?ti grie?tai apibr??tas. D?l bandymo ant bandinio lieka rombo formos ?spaudas, kartais jis gali b?ti netaisyklingos formos.

Kietumas ?ymimas dviem lotyni?komis raid?mis – HV – ir nustatomas priklausomai nuo gauto rombo ?stri?ain?s vert?s. Kartais naudojamas abiej? ?stri?aini? aritmetinis vidurkis.

?ranga, kuria matuojamas Vickerso kietumas, yra statinio tipo ir gali b?ti stacionari arba ne?iojama. Tokiu atveju pati proced?ra atliekama taip:

• M?ginys dedamas ant ?rangos darbo stalo tiriamu pavir?iumi ? vir??. Tada ji kartu su stalu pakyla iki lengvo kontakto su darbiniu antgaliu.
• Laiko rel?s pagalba nustatoma tam tikra ekspozicijos valanda, po kurios belieka nuleisti svirt?, kuri ?jungia pakrovimo mechanizm?. Pasibaigus bandymo laikui, nuo detal?s nuimama apkrova ir antgalis gr??ta ? pradin? pad?t?.
• ?ranga apr?pinta skaitymo mikroskopu, tod?l atlikus operacij? reikia atsukti ? j? lentel? su pavyzd?iu ir i?matuoti atspaudo ?stri?aines.

Kai kuriais atvejais plieno ar bet kurios kitos med?iagos kietumas pagal ?? metod? nurodomas apkrovos verte. Pavyzd?iui, toks ?ym?jimas HV 50 940 rodo, kad kietumas yra 940 vienet? veikiant 50 kg apkrovai.

?io bandymo metodo prana?umai yra ?ie:

• Galima i?matuoti beveik bet kokio storio dalis d?l ma?o pavir?iaus ploto, kur? u?ima ?dubimas (kra?tutin? pad?tis).
• Didelis rezultato tikslumas d?l idealaus deimantinio antgalio kietumo laipsnio. D?l to jis pats n?ra deformuojamas.
• Matavimo diapazonas yra gana platus ir gali apimti tiek santykinai trapius metalus, kaip aliuminis ir varis, ir didelio stiprumo plien? bei lydinius.
• Galima nustatyti vieno metal? sluoksnio kietum?. Pavyzd?iui, pavyzdyje buvo atliktas karbonizavimo procesas arba d?l pavir?iaus sukiet?jimo ar legiravimo pasikeit? detal?s chemin? sud?tis.

Kaip rodo praktika, kietumo matavim? diapazonas yra nuo 145 iki 1000 HV. Didel?s m?gini? partijos kietumui matuoti yra automatizuota Reicherter i? Vokietijos ?ranga, turinti hidraulin? arba elektromechanin? pavar?. Rezultatas apskai?iuojamas automati?kai, po to jis rodomas monitoriuje.

Brinelio kietumas

Kietumas pagal ?? metod? taip pat ?ymimas dviem, bet jau skirtingomis raid?mis – HB – ir taip pat yra statinis testas. Temperat?ra tyrimo metu turi b?ti 20 ± 10 °C. Jo esm? tokia – m?ginys suspaud?iamas gr?dinto plieno rutuliu. Kartu su ?ranga taip pat yra dar vienas rutulys, pagamintas i? volframo-kobalto kietojo lydinio. Tai leid?ia padidinti kietumo matavimo diapazon?.

Pagal standart? tam tikros s?lygos yra apibr??tos, kas yra Brinelio kietumas:

• M?ginio apkrova yra nuo 12,25 iki 29420 N.
• Kamuoliuk? dydis 1-10 mm.
• Ekspozicijos trukm? neturi vir?yti 10-15 s.
• ?spaudas ant m?ginio neturi vir?yti: 0,2–0,7 D (D yra rutulio skersmuo).

Matavimo procesas vyksta taip:

• M?ginys dedamas ant stalo ir pritvirtinamas prie atramos.
• Pavaroje nustatoma reikiama apkrovos vert?, po kurios suaktyvinamas velenas.
• Proced?ros pabaigoje darbinis antgalis u?ima pradin? pad?t?. Ekrane matote rodykl?s indikatori?, kuris nurodys atspaudo skersmens dyd?. Pats kietumas nustatomas naudojant lentel?, esan?i? ant ?rangos r?mo. Jei reikia pakeisti apkrov?, tam yra i? naujo montuojam? kai??i? rinkinys.

Yra ne?iojam? ?ranki?, kuriuos gera naudoti lauke. Juose yra spaustukas, prie kurio tvirtinamas pavyzdys, o apkrov? sukuria rankena.

Lydini? kietumo matavimo darbinis diapazonas yra 8-450 HB, o tai atitinka daugum? plieno ir lydini? r??i?, naudojam? ?vairi? metalo konstrukcij? gamyboje. Bet kai tik vir?ijama vir?utin? matavimo riba, tikslumas nebeatitinka tikrov?s, o tai yra d?l ?dubos deformacijos. Nerekomenduojama naudoti karbido rutuliuk?, jei numatomas kietumas yra 350–450 HB.

Pagrindiniu Brinell metodo prana?umu galima laikyti galimyb? nustatyti kar?t? m?gini? kietum?. Tuo pa?iu metu jis negali b?ti nustatytas ant dali? kra?t? ar kra?t? arba ant plon? pavyzd?i?.

Rokvelo metodas

Rokvelo kietumo raid?s yra HR. ?iuo metodu ? m?gin? ?spaud?iamas plieninis rutulys arba deimantinis k?gis.

Bandymas atliekamas tokiomis s?lygomis:

• M?ginys yra i? anksto pakrautas, tod?l galima i?vengti daugelio pavir?iaus veiksni? ?takos: ?iurk?tumo, temperat?ros, ?dubimo ?siskverbimo grei?io.
• Gaminama pagrindin? apkrova, pagal kuri? apskai?iuojamas rezultatas.
• Proced?ra baigiama nuimant apkrov?.

Jei ?is metodas lyginamas su ankstesniais kietumo nustatymo metodais, ?ia pasirodo trys skal?s.

• A – ?ymimas HRA, ?dubimas – deimantinis k?gis, matavimo diapazonas: 60-80 HRA. Taikoma didelio anglies lydinio ?ranki? plienams, taip pat kietiesiems lydiniams.
• B - ?ymimas HRB, indenteris - gr?dintas rutulys, matavimo diapazonas: 35-100 HRB. Tai jau vidutinio kietumo plienai ir spalvot?j? metal? lydiniai.
• C - ?ymimas HRC, indenteris - deimantinis k?gis, matavimo diapazonas: 20-90 HRC. Vidutinio kietumo plienams.

Kalbant apie konkre?ias kietumo apskai?iavimo s?lygas, pavyzd?iui, ?alto valcavimo lak?tinio plieno, tada naudojamas Super-Rockwell metodas, ?ymint kietum? HRN ir HRT.

?ranga taip pat gali b?ti tiek stacionari, tiek ne?iojama. ?iuo atveju pirmasis tipas yra valdomas elektromechanine arba hidrauline pavara.

Rokvelo matavimai yra sunkesni, nes reikia nustatyti pirmin? ir antrin? ?dubimo greit?. Be to, deimantinis darbinis antgalis turi k?gio form?, kuri atsispindi rezultate. Ir nustatyti gauto spaudinio dyd? ?ia yra daug sunkiau.

?oro kietumas

?oro metodas turi pagrindin? skiriam?j? bruo??. Visi auk??iau apra?yti metal? ir kit? med?iag? kietumo nustatymo metodai tur?jo bendr? tr?kum? – ant bandinio pavir?iaus atsiranda ?spaudas. Tokiu atveju, jei reikia, i?bandytos dalies negalima ?montuoti atgal ? mazg? ar konstrukcij?. ?oro technika visi?kai atmeta toki? deformacij?.

Be to, matuojant, pavyzd?iui, plieno kietum?, jau yra dinaminio tipo bandymas, o jo esm? tokia. Ant bandinio pavir?iaus i?keliamas skleroskopas (ne?iojamas kietumo matuoklis), kurio viduje yra plieninis kepinys su deimantiniu antgaliu. Kietumas apibr??iamas taip: kuo mink?tesn? med?iaga, tuo trumpesnis atstumas bus atstumas d?l pa?ios med?iagos sm?gio sugerties. Ir kuo kietesnis m?ginys, tuo didesnis at?okimas.

Matavimo diapazonas yra nuo 30 iki 140 HS. Gr?dintas daug anglies plienas atitinka 100 HS. O kadangi ?ranga negadina gamini? pavir?iaus, tai aktualu testuojant tas dalis, kurios yra esamo agregato ar mazgo konstrukcijos dalis.

Technik? lengva ?diegti, ?vertinimas gana greitas, o dalis gali b?ti montuojama atgal ? surinkim?. Visa tai galima laikyti pagrindiniais privalumais. Ta?iau yra tam tikr? apribojim?.

HS kietumo skal? neturi standarto, ta?iau yra lenteli? ir grafik?, kurie leid?ia konvertuoti SHOR vienetus ? HV, HR arba HB reik?mes. Puol?jo at?okimo atstum? veikia tokia charakteristika kaip Youngo modulis. Tod?l skirting? med?iag? HS vienet? lyginti ne?manoma.

Be to, kranto kietumas yra tik lyginamoji vert?. Be to, rezultat? tikslumas yra pastebimai ma?esnis nei vis? auk??iau i?vardyt? analog?.

Moso skal?

Dar 1811 metais vokie?i? mokslininkas Friedrichas Moosas pasi?l? savo metod? skirting? med?iag? kietumui nustatyti. Tuo pa?iu metu jo skal?je yra reik?m?s nuo 1 iki 10, o tai atitinka labiausiai paplitusius mineralus, pradedant talku (mink??iausiu akmeniu) ir baigiant deimantu (kie?iausiu).

Pati technika yra labai paprasta ir pagr?sta bandomojo m?ginio atsparumu ?br??imams. Pavyzd?iui, objektas B gali subrai?yti korpus? C, bet jokiu b?du nepaveikia dalies A. Arba, prie?ingai, med?iaga A tik ?iek tiek subrai?o dal? B, ta?iau gali smarkiai pa?eisti objekt? C.

Nepaisant to, kad kietumo nustatymo pagal Moso skal? metodas buvo pasi?lytas ?iek tiek daugiau nei prie? du ?imtme?ius, jis s?kmingai naudojamas iki ?iol. Tik gautas rezultatas toli gra?u neduoda i?samios informacijos, nes n?ra absoliu?i? ver?i? ir ne?manoma nustatyti santykio pagal kietum?. Kitaip tariant, ne?manoma pasakyti, kiek kart? viena i? med?iag? yra kietesn? ar mink?tesn? u? kit?.

Moho kietumo standartai

?ie 10 mineral? yra laikomi standartu kietumui nustatyti pagal Moho metod? (toliau priskirta vert? bus nurodyta skliausteliuose):

1. Talkas.
2. Gipsas.
3. Kalcitas.
4. Fluoritas.
5. Apatitas.
6. Ortoklas?.
7. Kvarcas.
8. Topazas.
9. Korundas.
10. Deimantas.

Kas yra ?ie mineralai? ?emiau juos visus trumpai apra?ome.

Pirmieji penki

Talkas toks mink?tas, kad j? galima subrai?yti nagu. Pie?tukai vienodo kietumo (tiksliau grafito). Skal? atitinka vien?. Ji puikiai ?inoma daugeliui, nes i? jos gaminama vaiki?ka pudra.

Kitas pagal kietum? yra gipsas (2), kuris taip pat lengvai subrai?omas ir turi ypating? savyb?. Verta sumalti ? miltelius ir sumai?yti su vandeniu – gaunama sluoksnin? mas?, kuriai galima suteikti bet koki? form?. Be baltos spalvos, yra originali? geltono atspalvio variant?.

Neatsitiktinai kalcitas yra tre?ioje vietoje (3). Jo nebegalima subrai?yti nagu, bet tai galima padaryti su varine moneta. Toks pat aukso ir sidabro kietumo laipsnis. Antrasis jo pavadinimas yra biomineralas, ir i? jo gaminami kriaukl?s.

Fluoritas kitaip vadinamas fluor?patu ir ver?iamas kaip „skystis“. Nebrai?o nei nagu, nei moneta, ko negalima pasakyti apie stikl? ar ?prast? peil?. Jo kietumas, kaip j?s suprantate, yra 4.

Penktoje vietoje – apatitas (5), kur? dar galima subrai?yti peiliu ar stikline (ta pa?ia savybe gali pasigirti lapis lazuli). ?io mineralo pagalba i?gaunamas fosforas arba fosforo r?g?tis.

Antrasis penketukas

?e?tas s?ra?e yra ortoklazas, kuris nebeima stiklo, bet negali atsispirti dildei. Pramonei jis vertingas kaip elektrokeramikos ir porceliano gamybos ?altinis. Opalas turi pana?? kietum?, tik jis negali b?ti naudojamas kaip standartas, nes yra daugyb? jo veisli? ir visos turi savo stiprumo ypatybes.

Septintoje vietoje m?s? kietumo savybi? „reitinge“ yra gerai ?inomas kvarcas, atitinkantis jo rodikl? - 7. Daugelis j? ?ino kaip paprast? sm?l?. Ta?iau jis gali b?ti ir kit? form?: kaln? kri?tolo, agato, ametisto pavidalu.

Tarp svarstom? mineral? topazas yra sunkiausias (8). J? sunku apdoroti, daugeliu atvej? tam naudojamas deimantas. Pirm? kart? jis buvo aptiktas Topazijos saloje, esan?ioje Raudonojoje j?roje. I? ?ia ir kilo jo pavadinimas.

Atrodo, kad korundas savo kietumu yra identi?kas deimantui, ta?iau kitais metodais buvo nustatytos jo savyb?s. Ir d?l to deimantas yra daug kietesnis u? korund? (90-180 kart?). ?iam mineralui prilyginami ir rubinai bei safyrai, o d?l savo kietumo idealiai tinka abrazyviniams ?rankiams gaminti.

De?imtuk? u?baigia deimantas, kuris i? vis? esam? mineral? neturi lygi? pagal stiprum?, o jo kietumo indeksas yra pelnytas 10!