Tvrdos? - vlastnos? materi?lu odol?va? prenikaniu in?ho, pevnej?ieho telesa, napr?klad n?stroja, do neho. Od tvrdosti z?vis? oblas? pou?itia materi?lov, ich spr?vanie po?as prev?dzky a zachovanie vzh?adu. T?to charakteristika hodnot? kvalitu kovov, plastov, keramiky, dreva, kame?a a in?ch materi?lov.

V?razne ovplyv?uje charakter a n?ro?nos? spracovania materi?lu.

Existuje nieko?ko sp?sobov, ako ur?i? tvrdos? materi?lov: ?krabanie, vr?bkovanie, prepichnutie ?tandardnou ihlou, sk??anie ?dern?kom a kmitanie kyvadla. V?etky s? zalo?en? na zaveden? miner?lu, gu???ky, pyram?dy, razidla do sk??obnej vzorky pod ur?it?m tlakom: ??m men?ia sila a v???ia h?bka prieniku, t?m ni??ia tvrdos? materi?lu a naopak.

Najjednoduch??m a v praxi najbe?nej??m sp?sobom ur?enia tvrdosti materi?lov z pr?rodn?ho kame?a je ich ?krabanie in?mi miner?lmi na stupnici tvrdosti. Ur?en? stupnica, ktor? v minulom storo?? navrhol nemeck? vedec F. Moos, obsahuje 10 miner?lov od najm?k?ieho (mastenec) po najtvrd?? (diamant) a poradov? ??slo miner?lu na stupnici zodpoved? jeho tvrdosti a ka?d? ?al?? miner?l zanech?va ?iaru (?krabance) na predch?dzaj?com, ale on s?m nie je n?m nakreslen? (pozri tabu?ku 3).

Tvrdos? in?ch materi?lov sa zis?uje r?znymi sp?sobmi, zvy?ajne na ?peci?lnych pr?strojoch. Tvrdos? kovov, bet?nu, dreva a plastov (okrem por?znych) sa posudzuje vtla?en?m oce?ovej gu???ky alebo diamantov?ho ku?e?a do vzoriek. Hodnota tvrdosti sa posudzuje bu? pod?a h?bky vtla?enia gule alebo ku?e?a, alebo pod?a priemeru v?sledn?ho odtla?ku.

??seln? charakteristiky tvrdosti materi?lov s? ??sla tvrdosti, ktor? s? zhrnut? v r?znych mierkach zodpovedaj?cich r?znym met?dam jej merania. ??sla tvrdosti sa uv?dzaj? v jednotk?ch HB (Brinellova met?da), HV (Vickersova met?da), HR (Rockwellova met?da), kde H je prv? p?smeno anglick?ho slova hardness - tvrdos?.

Pri ur?ovan? tvrdosti Rockwellovou met?dou sa zav?dzaj? ?al?ie ozna?enia: B (gu?a), C a A (ku?e?, s r?znym za?a?en?m). Vysvetlime si, ?o bolo povedan? na pr?klade stanovenia tvrdosti kovov: pre nekalen? diely sa pou??va kalen? oce?ov? gu?a a z??a? 100 kg, tvrdos? sa meria na ?ervenej stupnici B a pre kalen? diely sa ozna?uje HRB. vysokej tvrdosti, pou??va sa diamantov? ku?e? a za?a?enie 150 kg, tvrdos? sa meria na ?iernej stupnici C a ozna?uje HRC; pre obzvl??? tvrd? alebo tenk? diely sa pou??va aj diamantov? ku?e?, ale za?a?enie je 60 kg, tvrdos? sa meria na stupnici A ?peci?lneho pr?stroja a ozna?uje sa HRA.

Treba si uvedomi?, ?e tvrdos? materi?lu nie v?dy zodpoved? jeho pevnosti. Napr?klad drevo, ktor? je v tvrdosti v?razne hor?ie ako bet?n, m? rovnak? pevnos?.

?asti a mechanizmy na v?robu strojov, ako aj n?stroje ur?en? na ich spracovanie, maj? s?bor mechanick?ch vlastnost?. Medzi charakteristikami hr? v?znamn? ?lohu tvrdos?. Tvrdos? kovov jasne ukazuje:

• odolnos? kovu proti opotrebovaniu;
• mo?nos? spracovania rezan?m, br?sen?m;
• odolnos? vo?i miestnemu tlaku;
• schopnos? reza? in? materi?l a in?.

V praxi je dok?zan?, ?e v???ina mechanick?ch vlastnost? kovov priamo z?vis? od ich tvrdosti.

Pojem tvrdos?

Tvrdos? materi?lu je odolnos? proti lomu, ke? sa do vonkaj?ej vrstvy zavedie tvrd?? materi?l. In?mi slovami, schopnos? odol?va? deforma?n?m sil?m (elastickej alebo plastickej deform?cii).

Stanovenie tvrdosti kovov sa vykon?va zaveden?m pevn?ho telesa, naz?van?ho indentor, do vzorky. ?lohu indentora pln?: kovov? gu?a vysokej tvrdosti; diamantov? ku?e? alebo pyram?da.

Po vystaven? indentoru zostane na povrchu sk??obnej vzorky alebo ?asti odtla?ok, ktor?ho ve?kos? ur?uje tvrdos?. V praxi sa pou??vaj? kinematick?, dynamick?, statick? met?dy merania tvrdosti.

Kinematick? met?da je zalo?en? na zostaven? diagramu na z?klade neust?le zaznamen?van?ch hodn?t, ktor? sa menia, ke? je n?stroj vtl??an? do vzorky. Tu mo?no vysledova? kinematiku cel?ho procesu a nielen kone?n?ho v?sledku.

Dynamick? met?da je nasledovn?. Merac? n?stroj p?sob? na obrobok. Reverzn? reakcia umo??uje vypo??ta? vynalo?en? kinetick? energiu. T?to met?da umo??uje testova? tvrdos? nielen povrchu, ale aj ur?it?ho mno?stva kovu.

Statick? met?dy s? nede?trukt?vne met?dy zis?ovania vlastnost? kovov. Met?dy s? zalo?en? na hladkom odsaden? a n?slednej expoz?cii na ur?it? ?as. Parametre s? regulovan? met?dami a normami.

• odsadenie;
• ?krabanie;
• rezanie;
• odsko?i?.

Stroj?rske podniky v s??asnosti pou??vaj? na stanovenie tvrdosti materi?lov met?dy Brinell, Rockwell, Vickers, ako aj met?du mikrotvrdosti.

Na z?klade vykonan?ch sk??ok sa zostav? tabu?ka, v ktorej s? uveden? materi?ly, pou?it? za?a?enia a z?skan? v?sledky.

Jednotky tvrdosti

Ka?d? met?da merania odolnosti kovu vo?i plastickej deform?cii m? svoju vlastn? metodiku na jej implement?ciu, ako aj jednotky merania.

Tvrdos? m?kk?ch kovov sa meria met?dou pod?a Brinella. Tejto met?de sa podrobuj? ne?elezn? kovy (me?, hlin?k, hor??k, olovo, c?n) a zliatiny na ich b?ze, liatiny (s v?nimkou bielej) a ??han? ocele.

Tvrdos? pod?a Brinella je ur?en? vtla?en?m kalenej, le?tenej gu???ky vyrobenej z ocele na gu???kov? lo?isk? ShKh15. Obvod lopty z?vis? od testovan?ho materi?lu. Pre tvrd? materi?ly - v?etky druhy ocel? a liatiny - 10 mm, pre m?k?ie materi?ly - 1 - 2 - 2,5 - 5 mm. Po?adovan? za?a?enie aplikovan? na loptu:

• zliatiny ?eleza - 30 kgf / mm2;
• me? a nikel - 10 kgf / mm2;
• hlin?k a hor??k - 5 kgf / mm2.

Jednotkou merania tvrdosti je ??seln? hodnota, za ktorou nasleduje ??seln? index HB. Napr?klad 200 HB.

Tvrdos? pod?a Rockwella je ur?en? rozdielom v za?a?en? dielu. Najprv sa aplikuje predp?tie a potom celkov?, pri ktorom sa indentor zavedie do vzorky a exponuje sa.

Do sk??obnej vzorky sa vlo?? pyram?da (ku?e?) z diamantu alebo gu???ka z karbidu volfr?mu (kalen? oce?). Po odstr?nen? z??a?e sa meria h?bka odtla?ku.

Jednotkou merania tvrdosti s? konven?n? jednotky. V?eobecne sa uzn?va, ?e jednotkou je hodnota axi?lneho posunutia ku?e?a, ktor? sa rovn? 2 mikr?ny. Ozna?enie tvrdosti je ozna?en? tromi p?smenami HR (A, B, C) a ??selnou hodnotou. Tretie p?smeno v ozna?en? ozna?uje mierku.

T?to technika zobrazuje typ indentora a za?a?enie, ktor? je na? aplikovan?.

V z?sade sa pou??vaj? meracie stupnice A a C. Napr?klad tvrdos? ocele je HRC 26…32, HRB 25…29, HRA 70…75.

Merania tvrdosti pod?a Vickersa sa aplikuj? na v?robky malej hr?bky alebo ?asti, ktor? maj? tenk?, tvrd? povrchov? vrstvu. Ako ?epe? sa pou??va pravideln? ?tvorstenn? pyram?da, uhol v hornej ?asti je 136 °. Zobrazenie hodn?t tvrdosti je nasledovn?: 220 HV.

Tvrdos? Shore sa meria meran?m v??ky odrazu padnut?ho ?to?n?ka. Ozna?uje sa ??slami a p?smenami, napr?klad 90 HSD.

Stanovenie mikrotvrdosti sa pou??va, ke? je potrebn? z?ska? hodnoty mal?ch detailov, tenk?ho povlaku alebo samostatnej ?trukt?ry zliatiny. Meranie sa vykon?va meran?m odtla?ku hrotu ur?it?ho tvaru. Z?pis hodnoty vyzer? takto:

H? 0,195 = 2800, kde

? - tvar hrotu;

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

Tvrdos? z?kladn?ch kovov a zliatin

Meranie hodnoty tvrdosti sa vykon?va na hotov?ch dieloch odoslan?ch na mont??. Kontrola sa vykon?va na dodr?iavanie v?kresu a technologick?ho postupu. Pre v?etky z?kladn? materi?ly s? u? zostaven? tabu?ky tvrdosti ako vo v?chodiskovom stave, tak aj po tepelnom spracovan?.

Ne?elezn? kovy

Tvrdos? medi pod?a Brinella je 35 HB, hodnoty mosadze s? 42-60 jednotiek HB v z?vislosti od zna?ky. Pri hlin?ku je tvrdos? v rozmedz? 15-20 HB, pri durale je to u? 70HB.

?ierne kovy

Tvrdos? liatiny pod?a Rockwella SCh20 HRC 22, ?o zodpoved? 220 HB. Oce?: n?strojov? - 640-700 HB, nehrdzavej?ca - 250HB.

Tabu?ky sa pou??vaj? na prenos z jedn?ho meracieho syst?mu do druh?ho. Hodnoty v nich nie s? pravdiv?, preto?e s? odvoden? imperi?lnym sp?sobom. V tabu?ke nie je uveden? cel? objem.

Hodnoty tvrdosti, aj ke? s? vyroben? rovnak?m sp?sobom, z?visia od pou?it?ho za?a?enia. ??m ni??ie za?a?enie, t?m vy??ie hodnoty.

Met?dy merania tvrdosti

V?etky met?dy zis?ovania tvrdosti kovov vyu??vaj? mechanick? p?sobenie na sk??obn? vzorku – vtla?enie indentora. T?m sa v?ak vzorka nezni??.

Met?da tvrdosti pod?a Brinella bola prv?, ktor? bola ?tandardizovan? vo vede o materi?loch. Princ?p testovania vzoriek je op?san? vy??ie. Plat? pre ?u GOST 9012. Hodnotu v?ak m??ete vypo??ta? pomocou vzorca, ak presne zmeriate tla? na vzorke:

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

• D – obvod gule, mm;
• d – obvod odtla?ku, mm.
  Gu?a sa vyberie vzh?adom na hr?bku vzorky. Za?a?enie sa predbe?ne vypo??ta z akceptovan?ch noriem pre pr?slu?n? materi?ly:
  zliatiny ?eleza - 30D 2;
  me? a jej zliatiny - 10D 2;
  babbits, oloven? bronzy - 2,5D 2.

Stiahnite si GOST 9012-59

Tvrdos? - vlastnos? materi?lu odol?va? vn??aniu in?ho, pevnej?ieho telesa - indentoru.

Tvrdos? je definovan? ako pomer ve?kosti za?a?enia k ploche povrchu, projek?nej ploche alebo objemu vtla?enia.

Existuje povrchov?, projek?n? a objemov? tvrdos?:

Tvrdos? povrchu - pomer za?a?enia k ploche odtla?ku;

Projek?n? tvrdos? - pomer za?a?enia k projek?nej ploche odtla?ku;

Objemov? tvrdos? je pomer za?a?enia k objemu odtla?ku.

Tvrdos? je definovan? ako pomer odporovej sily k ploche povrchu, projek?nej ploche alebo objemu ?asti indentora zapustenej do materi?lu. Existuje povrchov?, projek?n? a objemov? tvrdos?:

Povrchov? tvrdos? je pomer odporovej sily k ploche povrchu ?asti indentora vlo?en?ho do materi?lu;

Projek?n? tvrdos? - pomer odporovej sily k projek?nej ploche ?asti indentora vlo?en?ho do materi?lu;

Objemov? tvrdos? je pomer odporovej sily k objemu ?asti indentora vlo?en?ho do materi?lu.

Tvrdos? sa meria v troch rozsahoch: makro, mikro, nano. Makro rozsah reguluje za?a?enie indentoru od 2N do 30 kN. Mikrorozsah reguluje za?a?enie indentora a? do 2 N a h?bka prieniku indentoru je viac ako 0,2 µm. Nanorozsah reguluje iba h?bku prieniku indentoru, ktor? by mala by? men?ia ako 0,2 µm. Tvrdos? v nano?rovni sa ?asto ozna?uje ako nanotvrdos?.

Nameran? tvrdos? z?vis? predov?etk?m od za?a?enia aplikovan?ho na indentor. T?to z?vislos? sa naz?va size effect, v anglickej literat?re - indentation size effect. Povaha z?vislosti tvrdosti od za?a?enia je ur?en? tvarom indentora:

Pre sf?rick? indentor -- so zvy?uj?cim sa za?a?en?m sa tvrdos? zvy?uje -- efekt reverznej ve?kosti vtla?ku;

Pre indentor vo forme Vickersovej alebo Berkovichovej pyram?dy - so zvy?uj?cim sa za?a?en?m sa tvrdos? zni?uje - priamy alebo jednoducho rozmerov? efekt (efekt ve?kosti vtla?ku);

Pre sf?ro-ku?e?ov? - so zvy?uj?cim sa za?a?en?m sa tvrdos? najprv zvy?uje, ke? sa zav?dza sf?rick? ?as? indentora, a potom za??na klesa? (pre sf?ro-ku?e?ov? ?as? indentora).

Nepriamo m??e tvrdos? z?visie? aj od:

1. Medziat?mov? vzdialenosti.

2. Koordina?n? ??slo – ??m vy??ie ??slo, t?m vy??ia tvrdos?.

3. Valencie.

4. Povaha chemickej v?zby

5. Zo smeru (napr?klad miner?l disten - jeho tvrdos? pozd?? kry?t?lu je 4 a naprie? - 7)

6. Krehkos? a kujnos?

7. Pru?nos? - miner?l sa ?ahko oh?ba, ohyb sa nevyrovn?

8. Elasticita - miner?l sa oh?ba, ale narovn?va

9. Viskozita – miner?l sa ?a?ko l?me (ako napr?klad jadeit)

10. ?tiepenie

11. a rad ?al??ch fyzik?lnych a mechanick?ch vlastnost? materi?lu.

Najtvrd?ie zo s??asn?ch materi?lov s? dve alotropick? modifik?cie uhl?ka - lonsdaleit, ktor? je o 58% tvrd?? ako diamant a fullerit. Praktick? aplik?cia t?chto l?tok je v?ak zatia? nepravdepodobn?. Najtvrd?ou be?nou l?tkou je diamant.

Met?dy zis?ovania tvrdosti pod?a sp?sobu p?sobenia za?a?enia sa delia na: 1) statick? a 2) dynamick? (r?zov?).

Existuje nieko?ko stupn?c na meranie tvrdosti:

Brinellova met?da - tvrdos? je ur?en? priemerom odtla?ku, ktor? zanech? kovov? guli?ka vtla?en? do povrchu. Tvrdos? sa vypo??ta ako pomer sily p?sobiacej na lopti?ku k ploche odtla?ku (navy?e plocha odtla?ku sa berie ako plocha ?asti gule a nie ako plocha odtla?ku kruh, jednotka tvrdosti pod?a Brinella je MPa (kg-s/mm?) ??slo tvrdosti pod?a Brinella pod?a GOST 9012 -59 sa uv?dza bez jednotiek Tvrdos? stanoven? touto met?dou sa ozna?uje HB, kde H = tvrdos?, B je Brinell;

Rockwellova met?da - tvrdos? je ur?en? relat?vnou h?bkou vtla?enia kovovej gu???ky alebo diamantov?ho ku?e?a do povrchu testovan?ho materi?lu. Tvrdos? stanoven? touto met?dou je bezrozmern? a ozna?uje sa HR, HRB, HRC a HRA; tvrdos? sa vypo??ta pod?a vzorca HR = 100 (130)? kd, kde d je h?bka vtla?enia hrotu po odstr?nen? hlavn?ho za?a?enia a k je koeficient. Maxim?lna tvrdos? pod?a Rockwella na stupnici A a C je teda 100 jednotiek a na stupnici B - 130 jednotiek.

Vickersova met?da - tvrdos? je ur?en? plochou odtla?ku zanechan?ho ?tvorstennou diamantovou pyram?dou vtla?enou do povrchu. Tvrdos? sa vypo??ta ako pomer za?a?enia aplikovan?ho na pyram?du k ploche odtla?ku; jednotka tvrdosti pod?a Vickersa je kg-s/mm?. Tvrdos? stanoven? touto met?dou sa ozna?uje HV;

Met?dy Shore:

Tvrdos? Shore (met?da Indentation) - tvrdos? je ur?en? h?bkou prieniku do materi?lu ?peci?lnej kalenej oce?ovej ihly (indentoru) p?soben?m kalibrovanej pru?iny. V tejto met?de sa merac? pr?stroj ozna?uje ako tvrdomer. Na stanovenie tvrdosti materi?lov s n?zkym modulom (polym?rov) sa zvy?ajne pou??va met?da Shore. Met?da Shore, op?san? v ASTM D2240, ?pecifikuje 12 mierok merania. Naj?astej?ie pou??van? mo?nosti s? A (pre m?kk? materi?ly) alebo D (pre tvrd?ie materi?ly). Tvrdos? stanoven? touto met?dou je ozna?en? p?smenom pou?itej stupnice nap?san?m za ??slom s v?slovn?m ozna?en?m met?dy.

Durometre a Askerove stupnice - pod?a princ?pu merania zodpoved? indenta?nej met?de (pod?a Shorea). Pevn? a n?rodn? Japonsk? modifik?cia met?dy. Pou??va sa na m?kk? a elastick? materi?ly. Od klasickej Shorovej met?dy sa l??i niektor?mi parametrami meracieho zariadenia, obchodn?mi n?zvami v?h a indentorov.

Tvrdos? Shore (met?da Rebound) je met?da na ur?enie tvrdosti ve?mi tvrd?ch (vysokomodulov?ch) materi?lov, najm? kovov, pod?a v??ky, do ktorej sa ?peci?lny ?dern?k (hlavn? ?as? skleroskopu, merac? pr?stroj pre t?to met?du) odraz?. po n?raze p?d z ur?itej v??ky. Tvrdos? pod?a tejto Shoreovej met?dy sa odhaduje v konven?n?ch jednotk?ch ?merne v??ke odrazu ?to?n?ka. Hlavn? stupnice s? C a D. Ozna?en? HSx, kde H je tvrdos?, S je Shore a x je latinsk? p?smeno ozna?uj?ce typ stupnice pou?itej pri meran?.

Malo by by? zrejm?, ?e hoci obe tieto met?dy s? met?dy na meranie tvrdosti, navrhnut? t?m ist?m autorom, maj? rovnak? n?zvy a rovnak? ozna?enia stupn?c, nejde o verzie jednej met?dy, ale o dve z?sadne odli?n? met?dy s r?znou mierkou. hodnoty op?san? r?znymi ?tandardmi.

Met?da Kuznetsov - Herbert - Rehbinder - tvrdos? je ur?en? ?asom tlmenia kmitov kyvadla, ktor?ho podporou je sk?man? kov;

Poldi met?da (dvojit? gu???kov? tla?) - tvrdos? sa hodnot? v porovnan? s tvrdos?ou ?tandardu, sk??ka sa vykon?va n?razov?m vtla?en?m oce?ovej gu???ky s??asne do vzorky a ?tandardu;

Mohsova stupnica sa ur?uje pod?a toho, ktor? z desiatich ?tandardn?ch miner?lov testovan? materi?l po?kriabe a ktor? z desiatich ?tandardn?ch miner?lov po?kriabe testovac? materi?l.

Buchholzova met?da je met?da na stanovenie tvrdosti pomocou Buchholzovho pr?stroja. Ur?en? na testovanie tvrdosti (tvrdos? Buchholza) polym?rnych n?terov?ch hm?t po vtla?en? Buchholzovho indentora. Met?da je regulovan? normami ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233.

Met?dy merania tvrdosti spadaj? do dvoch hlavn?ch kateg?ri?: met?dy statickej tvrdosti a met?dy dynamickej tvrdosti. Na in?trument?lne stanovenie tvrdosti sa pou??vaj? pr?stroje naz?van? tvrdomery. Met?dy na ur?enie tvrdosti, v z?vislosti od stup?a n?razu na predmet, sa m??u vz?ahova? na nede?trukt?vne aj de?trukt?vne met?dy. Existuj?ce met?dy ur?ovania tvrdosti plne neodr??aj? ?iadnu konkr?tnu z?kladn? vlastnos? materi?lov, preto neexistuje priamy vz?ah medzi r?znymi ?k?lami a met?dami, existuj? v?ak pribli?n? tabu?ky sp?jaj?ce ?k?ly jednotliv?ch met?d pre ur?it? skupiny a kateg?rie materi?lov. Tieto tabu?ky s? zostaven? len na z?klade v?sledkov experiment?lnych sk??ok a neexistuj? ?iadne te?rie, ktor? by umo?nili v?po?tovej met?de prejs? z jednej met?dy ur?ovania tvrdosti na druh?. Konkr?tna met?da na ur?enie tvrdosti sa vyber? na z?klade vlastnost? materi?lu, ?loh merania, podmienok na jej realiz?ciu, dostupn?ho vybavenia at?.

V SNS nie s? v?etky stupnice tvrdosti ?tandardizovan?.

Strana 1

Tvrdos? kovu je charakterizovan? odolnos?ou proti deform?cii, ktor? sa vykon?va prienikom identifik?tora do ?asti - cudzieho predmetu ur?it?ho tvaru p?soben?m aplikovanej sily.

Tvrdos? kovu nanesen?ho pomocou elektr?d K-2-55, podobne ako pri elektr?dach U-340 p/b, z?vis? od r?chlosti chladenia.

Tvrdos? kovov sa zis?uje aj met?dou vtl??ania diamantov?ho ku?e?a (tvrdos? pod?a Rockwella. Diamantov? ku?e? (alebo oce?ov? gu?a) sa vtla?? do sk??obnej vzorky p?soben?m dvoch po sebe nasleduj?cich za?a?en? (PL a P2; P, 10 kg, Pf60). , 100 alebo 150 kg Rozdiel medzi predbe?nou a kone?nou h?bkou prieniku ku?e?a (alebo gule) charakterizuje tvrdos? kovu.

Tvrdos? kovu mo?no ur?i? nieko?k?mi sp?sobmi, z ktor?ch je najbe?nej?ia met?da vtl??ania. Brinellov test sa vykon?va vtla?en?m kalenej oce?ovej gu???ky do vzorky pomocou ?peci?lneho lisu. V?sledkom je, ?e na povrchu vzorky zost?va odtla?ok vo forme gu?ov?ho segmentu. Priemer odtla?ku sa meria ?peci?lnou lupou s dielikmi. Tento pomer sa naz?va Brinellovo ??slo tvrdosti a ozna?uje sa HB. Brinellovu met?du nemo?no pou?i? na ur?enie tvrdosti ve?mi pevn?ch kovov, preto?e pri v?raznom za?a?en? oce?ov? gu?a men? svoj tvar, vytv?ra nespr?vny odtla?ok a m??e sa zni?i?.

Tvrdos? kovu v oblasti ne?plnej rekry?taliz?cie pri zv?ran? tepelne kalenej ocele je vy??ia ako v pr?pade zv?rania za tepla valcovan?ch a normalizovan?ch ocel?.

Tvrdos? kovu mo?no mera? nieko?k?mi met?dami, z ktor?ch najbe?nej?ie s? Brinellova met?da a Rockwellova met?da.

Tvrdos? kovu v?razne neovplyv?uje odolnos? vzoriek pri testovan? na kor?zno-er?zne opotrebenie.

Tvrdos? kovu sa v tomto pr?pade zvy?uje na 95 - 96 HRB. Zv??enie obsahu uhl?ka na 0 5 % nezhor?uje mechanick? vlastnosti a zlep?uje deformovate?nos?.

Tvrdos? kovov s?vis? s ich ?iaruvzdornos?ou; je to, podobne ako v druhom pr?pade, v?aka sile kry?t?lovej mrie?ky. Pre kovy sa tvrdos? men? vo ve?mi ?irokom rozsahu a nie je ich charakteristickou vlastnos?ou.

Tvrdos? kovov pod?a tejto met?dy sa ur?uje vtla?en?m do vzorky pravideln?ho ?tvorstenn?ho diamantov?ho ihlanu s uhlom medzi proti?ahl?mi plochami 136 a vyjadruje sa ??slom tvrdosti z?skan?m vydelen?m za?a?enia P v kilogramoch aplikovan?ho za ur?it? ?as povrch odtla?ku v ?tvorcov?ch milimetroch. Povrch odtla?ku pyram?dov?ho tvaru sa vypo??ta z priemeru oboch uhloprie?ok jeho z?kladne. Uhloprie?ky sa meraj? pomocou mikroskopu alebo ?peci?lneho mer?tka, ak sa tla? premieta na obrazovku vo zv???enej forme.

V?etci vieme, ?e ka?d? materi?l na zemi m? in? vlastnosti: fyzik?lne, chemick?, mechanick?, technologick?, prev?dzkov? a mnoh? in?. K tomu patr? aj tvrdos?. V?etky spolu umo??uj? predur?i? ich uplatnenie v tej ?i onej sf?re ?udskej ?innosti. Ak? je v?ak tvrdos? kovov, zliatin alebo ak?chko?vek in?ch materi?lov? Okrem in?ch vlastnost? je to najzauj?mavej?ie, preto?e neexistuje jasn? defin?cia.

?o je tvrdos??

Tvrdos? ak?hoko?vek materi?lu je jeho d?le?itou charakteristikou, preto?e od nej z?vis? odolnos? a trvanlivos? vyr?ban?ch ?trukt?r. A ke??e neexistuje jasn? defin?cia, samotn? pojem mo?no „de?ifrova?“ nasledovne - je to vlastnos? materi?lu odol?va? prenikaniu in?ho tela (n?stroja) do neho. T?to charakteristika v?m umo??uje vyhodnoti? kvalitu mnoh?ch objektov:

• kov (zliatiny);
• keramika;
• drevo;
• plast;
• kame?;
• grafit.

Okrem toho tvrdos? ovplyv?uje stupe? spracovania materi?lu. To znamen?, ?e ??m je to ?a??ie, t?m ?a??ie je s t?m pracova?. Plat? to aj naopak. Preto je pr?jemn? zaobera? sa drevom pri v?robe r?znych remesiel.

R?zni ?pecialisti maj? svoj vlastn? koncept tvrdosti. Napr?klad v oblasti mineral?gie sa t?to defin?cia t?ka odolnosti jedn?ho materi?lu vo?i vzniku ?krabancov pri vystaven? in?mu predmetu.

V metalurgii trochu inak ch?pu, ?o je tvrdos? – odolnos? vo?i plastickej deform?cii. Ale z?kladn? defin?cia, na ktor? sa odvol?va v???ina odborn?kov v akejko?vek profesii, je u? uveden? na samom za?iatku tejto ?asti.

Tvrdos? sa v?ak m??e prejavi? r?znymi sp?sobmi:

• tuhos?;
• odpor:
• ?krabanie;
• obrusovanie;
• rezanie;
• deform?cia:
• oh?ba? sa;
• zlomenina;
• zmena tvaru.

??m vy??ia je hodnota tvrdosti, t?m v???? je stupe? odolnosti materi?lu. Na z?klade takejto rozmanitosti prejavov takejto vlastnosti existuj? r?zne sp?soby jej merania.

Met?dy merania tvrdosti

Je zrejm?, ?e sk??ka tvrdosti sa vykon?va ?astej?ie ako stanovenie v?etk?ch ostatn?ch vlastnost? materi?lov - pevnosti, relat?vnej ?a?nosti a in?ch. Existuje nieko?ko sp?sobov, ako zisti?, ak? tvrd? je oce? alebo ak?ko?vek in? miner?l. V?etky s? v?ak zalo?en? na v?eobecnom princ?pe: sk??obn? vzorka je ovplyvnen? in?m predmetom, ktor? p?sob? ur?it?m tlakom. M??e to by? lopta, pyram?da, ?der.

Tvrdos? je ur?en? h?bkou prieniku a indik?tormi tlaku. Minim?lna n?maha a ve?k? h?bka hovoria o n?zkych materi?lov?ch vlastnostiach. Ekvivalentne a naopak, ve?k? ?silie a mal? h?bka - vysok? tvrdos?.

V tomto pr?pade m??u by? testy dvoch hlavn?ch typov:

• Statick?.
• Dynamick?.

Ak d?jde ku kontaktu medzi testovanou vzorkou a predmetom v ur?itom ?asovom obdob?, potom je test svojou povahou statick?. Inak hovor?me o dynamickej met?de zis?ovania tvrdosti.

V s??asnosti na ur?enie tvrdosti pou?it?ch materi?lov:

• Vickersova met?da (GOST 2999-75).
• Brinellova met?da (GOST 9012-59).
• Rockwellova met?da (GOST 9013-59).
• Shore met?da.
• Mohsova met?da.

V?ber jedn?ho alebo druh?ho testu z?vis? od ?pecif?k aplik?cie detailov, po?adovanej presnosti v?sledku, ako aj od schopnosti reprodukova? ?t?die za r?znych podmienok.

Vickersova met?da

?o je tvrdos? pod?a Vickersa? Podstatou tejto techniky je vtla?enie pyram?dy z diamantu do vzorky. Pomer str?n pyram?dov?ho indentora mus? by? presne definovan?. V?sledkom testu je, ?e na testovanej vzorke zostane odtla?ok v tvare diamantu a niekedy m??e ma? nepravideln? tvar.

Tvrdos? sa ozna?uje dvoma latinsk?mi p?smenami - HV - a nastavuje sa v z?vislosti od hodnoty uhloprie?ky v?sledn?ho koso?tvorca. Niekedy sa pou??va aritmetick? priemer oboch uhloprie?ok.

Zariadenie, ktor?m sa meria tvrdos? pod?a Vickersa, je statick?ho typu a m??e by? stacion?rne alebo prenosn?. V tomto pr?pade sa samotn? postup vykon?va takto:

• Vzorka sa umiestni na pracovn? st?l zariadenia sk?manou plochou nahor. Potom sa spolu so stolom zdvihne do ?ahk?ho kontaktu s pracovn?m hrotom.
• Pomocou ?asov?ho rel? sa nastav? ur?it? hodina expoz?cie, po ktorej zost?va spusti? p?ku, ktor? aktivuje nakladac? mechanizmus. Na konci sk??obn?ho ?asu sa z??a? z dielu odstr?ni a hrot sa vr?ti do p?vodnej polohy.
• Zariadenie je vybaven? ??tac?m mikroskopom, tak?e po dokon?en? oper?cie je potrebn? k nemu oto?i? st?l so vzorkou a zmera? uhloprie?ky tla?e.

V niektor?ch pr?padoch je tvrdos? ocele alebo ak?hoko?vek in?ho materi?lu pod?a tejto met?dy ozna?en? hodnotou za?a?enia. Napr?klad tak? ozna?enie HV 50 940 ud?va, ?e tvrdos? je 940 jednotiek pri za?a?en? 50 kg.

V?hody tejto testovacej met?dy s?:

• Je mo?n? mera? diely s takmer akouko?vek hr?bkou v?aka malej ploche, ktor? zaber? indentor (najkrajnej?ia poloha).
• Vysok? presnos? v?sledku, v?aka ide?lnemu stup?u tvrdosti diamantov?ho hrotu. V d?sledku toho on s?m nepodlieha deform?cii.
• Rozsah merania je pomerne ?irok? a je schopn? pokry? relat?vne krehk? kovy ako hlin?k a me?, ako aj vysokopevnostn? ocele a zliatiny.
• Je mo?n? ur?i? tvrdos? jednej vrstvy kovov. Napr?klad vzorka pre?la procesom nauhli?ovania alebo sa zmenilo chemick? zlo?enie dielu v d?sledku povrchov?ho kalenia alebo legovania.

Ako ukazuje prax, rozsah meran? tvrdosti je od 145 do 1000 HV. Na meranie tvrdosti ve?kej d?vky vzoriek je k dispoz?cii automatizovan? zariadenie od firmy Reicherter z Nemecka, ktor? m? hydraulick? alebo elektromechanick? pohon. V?po?et v?sledku sa vykon? automaticky, po ktorom sa zobraz? na monitore.

Tvrdos? pod?a Brinella

Tvrdos? pod?a tejto met?dy je tie? ozna?en? dvoma, ale u? odli?n?mi p?smenami - HB - a je tie? statickou sk??kou. Teplota po?as ?t?die by mala by? v rozmedz? 20 ± 10 °C. Jeho podstata je nasledovn? - vzorka je stla?en? gu???kou z tvrdenej ocele. S??as?ou v?bavy je aj ?al?ia guli?ka, ktor? je vyroben? z volfr?movo-kobaltovej tvrdej zliatiny. To umo??uje zv???i? rozsah merania tvrdosti.

Pod?a normy s? definovan? niektor? podmienky, ?o je tvrdos? pod?a Brinella:

• Za?a?enie vzorky je v rozsahu od 12,25 do 29420 N.
• Ve?kos? gu???ok je 1-10 mm.
• Trvanie expoz?cie by nemalo presiahnu? 10-15 s.
• Odtla?ok na vzorke by nemal presiahnu?: 0,2-0,7 D (D je priemer gule.)

Proces merania prebieha takto:

• Vzorka sa polo?? na st?l a upevn? sa na doraz.
• Na pohone sa nastav? po?adovan? hodnota za?a?enia, po ktorej sa aktivuje vreteno.
• Na konci postupu pracovn? hrot zaujme svoju p?vodn? polohu. Na obrazovke vid?te ??pku, ktor? bude indikova? ve?kos? priemeru odtla?ku. Samotn? tvrdos? sa nastavuje pomocou tabu?ky umiestnenej na r?me zariadenia. Ak potrebujete zmeni? z??a?, existuje na to sada prein?talovate?n?ch kol?kov.

Existuj? prenosn? n?stroje, ktor? je dobr? pou?i? v ter?ne. S? vybaven? svorkou, ku ktorej je vzorka pripevnen?, a z??a? vytv?ra rukov??.

Pracovn? rozsah na meranie tvrdosti zliatin je 8-450 HB, ?o zodpoved? v???ine druhov ocel? a zliatin, ktor? sa pou??vaj? pri v?robe r?znych kovov?ch kon?trukci?. Ale akon?hle sa prekro?? horn? hranica merania, presnos? u? nezodpoved? skuto?nosti, ?o je sp?soben? deform?ciou indentora. Neodpor??a sa pou??va? karbidov? gu???ky, ak je predpokladan? tvrdos? 350-450 HB.

Za hlavn? v?hodu Brinellovej met?dy mo?no pova?ova? mo?nos? stanovenia tvrdosti hor?cich vzoriek. Z?rove? sa ned? ur?i? na okrajoch alebo okrajoch dielov alebo na tenk?ch vzork?ch.

Rockwellova met?da

P?smen? pre tvrdos? pod?a Rockwella s? HR. Pri tejto met?de sa do vzorky vtla?? oce?ov? gu?a alebo diamantov? ku?e?.

Sk??ka sa vykon?va za nasleduj?cich podmienok:

• Vzorka je predp?t?, ?o umo??uje vyhn?? sa vplyvu mno?stva povrchov?ch faktorov: drsnos?, teplota, r?chlos? prieniku indentoru.
• Vyr?ba sa hlavn? za?a?enie, pod?a ktor?ho sa vypo??ta v?sledok.
• Postup kon?? odstr?nen?m n?kladu.

Ak sa t?to met?da porovn? s predch?dzaj?cimi met?dami na ur?enie tvrdosti, objavia sa tu tri stupnice.

• A - ozna?en? HRA, indentor - diamantov? ku?e?, rozsah merania: 60-80 HRA. Pou?ite?n? pre n?strojov? ocele legovanej vysok?m obsahom uhl?ka, ako aj tvrd? zliatiny.
• B - ozna?enie HRB, indentor - tvrden? guli?ka, rozsah merania: 35-100 HRB. Ide u? o stredne tvrd? ocele a ne?elezn? zliatiny.
• C - ozna?ovan? HRC, indentor - diamantov? ku?e?, rozsah merania: 20-90 HRC. Pre stredne tvrd? ocele.

Pokia? ide o ?pecifick? podmienky na v?po?et tvrdosti, napr?klad oce?ov? plech valcovan? za studena, potom sa pou??va met?da Super-Rockwell s ozna?en?m tvrdosti HRN a HRT.

Zariadenie m??e by? tie? stacion?rne a prenosn?. V tomto pr?pade je prv? typ ovl?dan? elektromechanick?m alebo hydraulick?m pohonom.

Rockwellove merania s? n?ro?nej?ie, ke??e je potrebn? nastavi? r?chlos? prim?rneho a potom sekund?rneho indentoru. Diamantov? pracovn? hrot m? navy?e ku?e?ovit? tvar, ?o sa odr??a na v?sledku. A ur?i? ve?kos? v?slednej tla?e je tu ove?a n?ro?nej?ie.

Tvrdos? Shore

Shoreova met?da m? hlavn? rozli?ovac? znak. V?etky vy??ie op?san? met?dy na stanovenie tvrdosti kovov a in?ch materi?lov mali spolo?n? nev?hodu - na povrchu testovanej vzorky sa objav? odtla?ok. V tomto pr?pade, ak je to potrebn?, testovan? diel nie je mo?n? nain?talova? sp?? do zostavy alebo kon?trukcie. Shorova technika tak?to deform?ciu ?plne vylu?uje.

Navy?e meranie napr?klad tvrdosti ocele sa u? vz?ahuje na dynamick? typov? test a jeho podstata je nasledovn?. Na povrch testovanej vzorky sa privedie skleroskop (prenosn? tvrdomer), vo vn?tri ktor?ho je oce?ov? v?pek s diamantov?m hrotom. Tvrdos? je definovan? nasledovne: ??m je materi?l m?k??, t?m krat?ia bude vzdialenos? odrazu v d?sledku tlmenia n?razov samotn?m materi?lom. A ??m tvrd?ia vzorka, t?m v???? odraz.

Rozsah merania je od 30 do 140 HS. Kalen? oce? s vysok?m obsahom uhl?ka zodpoved? 100 HS. A ke??e zariadenie nepo?kodzuje povrch v?robkov, je d?le?it? pre testovanie t?ch ?ast?, ktor? s? s??as?ou kon?trukcie existuj?cej jednotky alebo jednotky.

Technika je ?ahko implementovate?n?, vyhodnotenie je pomerne r?chle a diel je mo?n? nain?talova? sp?? do zostavy. To v?etko mo?no pova?ova? za hlavn? v?hody. Existuj? v?ak ur?it? obmedzenia.

Stupnica tvrdosti HS nem? ?tandard, existuj? v?ak tabu?ky a grafy, ktor? umo??uj? previes? jednotky SHOR na hodnoty HV, HR alebo HB. Vzdialenos? odrazu ?to?n?ka je ovplyvnen? takou charakteristikou, ako je Youngov modul. Preto nie je mo?n? porovn?va? jednotky HS z r?znych materi?lov.

Okrem toho je tvrdos? pod?a Shora len porovn?vacou hodnotou. Okrem toho je presnos? v?sledkov v?razne ni??ia ako presnos? v?etk?ch anal?gov uveden?ch vy??ie.

Mohsova stupnica

U? v roku 1811 nemeck? vedec Friedrich Moos navrhol vlastn? met?du na ur?enie tvrdosti r?znych materi?lov. Jeho stupnica z?rove? obsahuje hodnoty od 1 do 10, ?o zodpoved? najbe?nej??m miner?lom, po?n?c mastencom (najm?k?? kame?) a kon?iac diamantom (najtvrd??).

Samotn? technika je ve?mi jednoduch? a je zalo?en? na odolnosti testovanej vzorky vo?i po?kriabaniu. Napr?klad predmet B m??e po?kriaba? telo C, ale nijako neovplyvn? ?as? A. Alebo naopak, materi?l A po?kriabe ?as? B len mierne, ale m??e v??ne po?kodi? predmet C.

Napriek tomu, ?e met?da na ur?enie tvrdosti na Mohsovej stupnici bola navrhnut? pred viac ako dvoma storo?iami, ?spe?ne sa pou??va dodnes. Iba z?skan? v?sledok poskytuje ?aleko od ?pln?ch inform?ci?, preto?e neexistuj? ?iadne absol?tne hodnoty a nie je mo?n? ur?i? pomer pod?a tvrdosti. In?mi slovami, nie je mo?n? poveda?, ko?kokr?t je jeden z materi?lov tvrd?? alebo m?k?? ako druh?.

Normy tvrdosti pod?a Mohsa

T?chto 10 miner?lov sa berie ako ?tandard na ur?enie tvrdosti pod?a Mohsovej met?dy (?alej bude priraden? hodnota uveden? v z?tvork?ch):

1. mastenec.
2. Sadra.
3. kalcit.
4. Fluorit.
5. Apatit.
6. Ortoklas.
7. Kreme?.
8. Topaz.
9. korund.
10. Diamant.

Ak? s? tieto miner?ly? Ni??ie ich v?etky stru?ne pop??eme.

Prv?ch p??

Mastenec je tak? m?kk?, ?e sa d? po?kriaba? nechtom. Ceruzky maj? rovnak? tvrdos? (presnej?ie grafit). Mierka zodpoved? jednej. Je mnoh?m zn?my, ke??e sa z neho vyr?ba detsk? p?der.

?al?ia v tvrdosti je sadra (2), ktor? sa tie? ?ahko po?kriabe a m? ?peci?lnu vlastnos?. Stoj? za to rozdrvi? ho na pr??ok a zmie?a? s vodou - dostanete lamel?rnu hmotu, ktor? m??e ma? ak?ko?vek tvar. Okrem bielej existuj? origin?lne mo?nosti pre ?lt? odtie?.

Nie je n?hoda, ?e na tre?om mieste je kalcit (3). U? sa to ned? po?kriaba? nechtom, ale d? sa to urobi? medenou mincou. Rovnak? stupe? tvrdosti v zlate a striebre. Jeho druh? n?zov je biominer?l a pr?ve z neho sa vyr?baj? mu?le.

Fluorit sa inak ozna?uje ako kazivec a preklad? sa ako "tekutina". Nepo?kriabe nechtom ani mincou, ?o sa o skle ?i oby?ajnom no?i poveda? ned?. Jeho tvrdos?, ako viete, je 4.

Na piatom mieste je apatit (5), ktor? sa d? e?te po?kraba? no?om alebo poh?rom (rovnakou charakteristikou sa m??e pochv?li? aj lapis lazuli). Pomocou tohto miner?lu sa extrahuje fosfor alebo kyselina fosfore?n?.

Druh? p??ka

?iesty v zozname je ortoklas, ktor? u? sklo nezoberie, ale piln?ku neodol?. Pre priemysel je cenn? ako zdroj na v?robu elektrokeramiky a porcel?nu. Op?l m? podobn? tvrdos?, ale nem??e by? pou?it? ako ?tandard, preto?e existuje ve?a druhov a v?etky maj? svoje vlastn? pevnostn? vlastnosti.

Na siedmom mieste v na?om „hodnoten?“ vlastnost? tvrdosti je zn?my kreme?, ktor?mu zodpoved? jeho ukazovate? – 7. Mnoho ?ud? ho pozn? ako oby?ajn? piesok. M??e v?ak by? aj v in?ch form?ch: v podobe horsk?ho kri?t??u, ach?tu, ametystu.

Spomedzi uva?ovan?ch miner?lov je topaz najtvrd?? (8). Je n?ro?n? na spracovanie a vo v???ine pr?padov sa na to pou??va diamant. Prv?kr?t bol objaven? na ostrove Topazios, ktor? sa nach?dza v ?ervenom mori. Odtia? poch?dza aj jeho n?zov.

Korund sa zd? by? tvrdos?ou identick? s diamantom, av?ak in?mi met?dami boli ur?en? jeho vlastnosti. A v d?sledku toho je diamant ove?a tvrd?? ako korund (90-180 kr?t). S t?mto miner?lom sa stoto??uj? aj rub?ny a zaf?ry a v?aka svojej tvrdosti je ide?lny na v?robu br?snych n?strojov.

Prv? desiatku uzatv?ra diamant, ktor? zo v?etk?ch existuj?cich miner?lov nem? z h?adiska pevnosti obdobu a jeho index tvrdosti je zasl??en?ch 10!