Методы измерения твердости: Методы определения твердости – Компания «Метротест»

alexxlab | 25.03.1986 | 0 | Разное

Содержание

Методы определения твердости – Компания «Метротест»

Что такое твердость?

Твердость – это способность материалов сопротивляться проникновению в его поверхность индентора, который должен быть тверже исследуемого образца.

Основные методы определения твердости?

Основными исторически сложившимися определениями твердости являются методы: Бринелля (HB, HBW), Роквелла (HRA, HRB, HRC), Супер-Роквелла (HRN и HRT), Виккерса (HV), Микро-Виккерса (HV) и Шора (HА, НD, НОО и др.).

Во всех перечисленных методах при внедрении индентора происходит пластическая деформация исследуемого образца. Чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем на меньшую глубину проникает индентор и тем выше твердость.

Какие исследуемые образцы подвергаются к испытанию методом Бринелля?

По методу Бринелля измеряют твердость более мягких материалов с максимальной твердостью до 650 HBW, например: стали, чугун (кроме белого), медь, мягкие сплавы, черные и цветные металлы, прессованная древесина и фанера при больших нагрузках.

Какие исследуемые образцы подвергаются к испытанию методом Роквелла?

По методу Роквелла измеряют твердость очень твердых и относительно мягких металлов, например: графит и пластмассы, металлы и сплавы после термической обработки при больших нагрузках.

Какие исследуемые образцы подвергаются к испытанию методом Супер-Роквелла?

Метод Супер-Роквелла в отличие от метода Роквелла подходит также для определения твердости алюминиевых сплавов, тонких металлических плит, подшипниковых сталей, толстых защитных покрытий при небольших нагрузках.

Какие исследуемые образцы подвергаются к испытанию методом Виккерса и Микро-Виккерса?

По методу Виккерса позволяют испытывать с высокой твердостью (благодаря использованию алмазного индентора) образцов из твердых сплавов, черных и цветных металлов, тонколистовых сталей, закаленных и не закаленных сталей, литья, полудрагоценных и драгоценных камней, цинкованных, хромированных и луженых покрытий поверхностей при больших нагрузках.

Метод Микро-Виккерса подходит для определения твердости малых образцов или металлической фольги, сталей, керамики, тонких пленок, покрытий, твердых сплавов, тонких закаленных слоев при малых нагрузках.

Какие исследуемые образцы подвергаются к испытанию методом Шора?

По методу Шору измеряют твердость резины и пластмасс, строительных утеплителей, ПВХ, продуктов из натурального каучука, твердых смол, полиэстера, печатных пластин, неопрена, и полиграфических валов.

Как измеряют твердость по методу Бринелля?

Метод измерения твердости по Бринелля описан в ГОСТ 9012-59 и основан на плавном внедрении твердосплавного стального шарика (определенного диаметра) в образец. После окончания испытания с помощью микроскопа измеряют диаметр отпечатка.

Применяют стальные или твердосплавные шарики с диаметрами 2,5 мм; 5 мм; 10 мм (также для определения твердости пластиков и твердых полимерных материалов применяются сферические шарики диаметрами 7,5 и 12 мм).

Как измеряют твердость по методам Роквелла и Супер-Роквелла?

Метод определения твердости по Роквеллу и Супер-Роквеллу в полном соответствии с ГОСТ 9013-59 проводится путем статического внедрения стального шарового индентора диаметром 1,5875 мм или алмазного индентора с углом при вершине 120 градусов с определенным усилием на поверхность исследуемого образца, и измерением глубины отпечатка во время испытания.

Преимущество метода Роквелла.

Преимуществом по Роквеллу является простота метода измерения твердости не требующего замера диаметра отпечатка и поиска твердости по таблице.

Как измеряют твердость по методам Виккерса и Микро-Виккерса?

Метод измерения твердости по Виккерсу и Микро-Виккерсу основан на плавном внедрении правильной четырехгранной алмазной пирамиды (с противоположным углом 136 градусов) в поверхность испытуемого изделия с определенным усилием (P), с последующим измерением диагонали отпечатка и расчета твердости образца по таблицам (ГОСТ 2999-75).

Преимущество метода Виккерса.

Преимущество по методу Виккерсу заключается в том, что возможно измерять твердость очень малых или тонких образцов.

Как измеряют твердость методом Шора?

Метод измерения твердости по Шору заключается во внедрении стального закаленного индентора (с определенной формой) с определенным усилием в поверхность исследуемого образца в соответствии с ГОСТ 263-75, 24622-91, 24621-91, ASTM D2240, ISO 868-85.

Преимущество метода Шора.

Преимуществом твердомеров по методу Шору является простота в использовании для определения твердости, небольшая масса и габариты.

Способы измерения твёрдости металла, резины, бетона

Первоисточник статьи – https://vostok-7.ru/articles/tverdost/

Единого общепринятого определения термина «ТВЁРДОСТЬ» не существует поскольку методы определения этой метрологической величины настолько разнообразны, что нет возможности их объединить в одной фразе или описании. При этом даже для одного типа материала (напр. металлов) методов определения твердости существует более 5… Также именно по этой причине приборы для измерения твёрдости именуются не только твердомерами, но и другими названиями, указывающими на метод или материал измерения: дюрометр (для резин), склерометр (для минералов) и т.д.

Лаборатория НТЦ «Эксперт» оказывает услуги по измерению твердости различных деталей. Лаборатория укомплектована твердомерами различных типов и имеет аттестованных специалистов II уровня. По результатам измерений выдается заключение лаборатории неразрушающего контроля или заключение метрологической службы по выбору заказчика. Мы работаем с юридическими и физическими лицами. Проведение работ возможно как лабораторно, так и с выездом.

Твёрдость минералов

Шкала твёрдости минералов Мооса (склерометры царапающие) – метод определения твёрдости минералов путём царапания одного минерала другим минералом для сравнительной диагностики твёрдости минералов между собой по системе мягче-твёрже. Испытываемый минерал либо не царапается другим минералом (эталоном Мооса или склерометром) и тогда его твёрдость по Моосу выше, либо царапается – и тогда его твёрдость по Моосу ниже.

Типы исследуемых материалов:

  • минералы (природные и искусственные), в т.ч. измеряется твёрдость камней горных пород
  • бетон и другие строительные материалы: твёрдость искусственных камней, плитки, стекла и др.

Молотки Шмидта (склерометры-молотки) – метод определения твёрдости и прочности на сжатие без разрушения строительный материалов: бетона, кирпичей, строительного раствора и пр. Оценка материалов происходит по предварительно установленной градуировочной зависимости между прочностью эталонных образцов и значением отскока бойка молотка Шмидта от поверхности материала.

Типы исследуемых материалов:

  • бетон
  • кирпич
  • строительный раствор
  • природные камни и горные породы

Твёрдость металлов

Твёрдость металлов – наиболее глубоко изученное и стандартизированное международной практикой измерение твёрдости. Наиболее распространены следующие методы:

Измерение твёрдости металлов по Бринеллю (твердомеры)

Один из старейших методов, твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Обозначается HB, где H — Hardness (твёрдость, англ.), B — Brinell (Бринелль, англ.)

Измерение твёрдости металлов по Роквеллу (твердомеры)

Это самый распространённый из методов начала XX века, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Обозначается HR, где H — Hardness (твёрдость, англ.), R — Rockwell (Роквелл, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д.

Измерение твёрдости металлов по Виккерсу (твердомеры и микротвердомеры)

Самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.).

Измерение твёрдости металлов по Шору (твердомеры и склероскопы)

Данный метод крайне редко используется, твёрдость определяется по высоте отскока бойка от поверхности. Обозначается HS, где H — Hardness (твёрдость, англ.), S — Shore (Шор, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HSD

Измерение твёрдости металлов по Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д.

Твёрдость резины

Определить твердость резины сегодня можно несколькими методами:

Измерение твёрдости резины по Шору (твердомеры и дюрометры)

Самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость резины определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. Твёрдость резины обозначается в международной практике как H, где H — Hardness (твёрдость, англ.), а 2-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HA, HB, HC, HD и т.д., в практике России пишется как «твёрдость по Шору тип А» или «твёрдость по Шору тип D».

Измерение твёрдости по Аскеру (твердомеры и дюрометры)

Это национальный японский метод, сходный с методом измерения твёрдости резины по Шору, но отличающийся от него типом инденторов, пружин и пр. Твёрдость резины обозначается в международной практике как Asker (Аскер, англ.), а далее идёт обозначение типа шкалы, напр. Asker С, Asker D и т.д. В России не применяется.

Измерение твёрдости по Роквеллу (твердомеры)

В этом случае используется стандартный твердомер Роквелла для измерения твёрдости металлов, но вместо индентора-конуса используются инденторы со стальными шариками. Твёрдость резины обозначается HR, где H — Hardness (твёрдость, англ.), R — Rockwell (Роквелл, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HRP, HRL, HRM или HRE.

 

Обзор методов измерения твердости металлов и сплавов

Исторически с развитием технологий обработки металлов появлялись и совершенствовались способы контроля качества металлических изделий.
Известно множество способов определения твердости металлов и сплавов:

  • Вдавливание индентора под действием статической нагрузки (нагрузка прикладывается плавно) – по методу Бринелля, Роквелла, Супер-Роквелла, Виккерса, М.С.Дрозда, Герца, Лудвика, монотрон Шора;
  • Динамическое вдавливание индентора (нагрузка прикладывается ударом) – по методу Мартеля, Польди, вертикальный копер Николаева, пружинный прибор Шоппера и Баумана, маятниковый копер Вальцеля, маятник Герберта, маятниковый склерометр Кузнецова;
  • Измерение микротвердости статическим вдавливанием – по методу Липса, Егорова, Хрущева, Скворцова, Алехина, Терновского, Шоршорова, Берковича, Кнупа, Петерса, Эмерсона, микротвердомер Цейсса-Ганеманна;
  • Метод упругого отскока бойка – склероскоп Шора;
  • Измерение твердости царапанием – по Моосу, напильник Барба, прибор Мартенса, Хенкинса, микрохарактеризатор Бирбаума, склерометр О’Нейля, Григорович, Беркович).

В целом, по характеру воздействия индентора на поверхность исследуемого объекта можно узнать конкретные свойства материала: вдавливание определяет способность к сопротивлению пластической деформации, отскок показывает упругие свойства, царапанье характеризует сопротивление разрушению.

Многие приемы сейчас используются редко или вовсе ушли в прошлое.
На данный момент основные и самые распространенные методы контроля твердости металлов условно делят на две группы: прямые и косвенные.

Прямые методы измерения твердости
основаны на способности материала сопротивляться внедрению другого, более твердого тела – индентора. Инденторы изготавливаются в форме конуса или пирамиды из алмаза, в форме шарика – из закаленной стали или карбида вольфрама.

Прямые методы реализуют в основном cтационарные твердомеры по шкалам Бринелля (HB), Роквелла (HRA, HRB, HRC), Супер-Роквелла (HRN и HRT), Виккерса (HV).

Сущность испытаний заключается в том, что после внедрения индентора, при приложении заданной статической нагрузки, происходит пластическая деформация исследуемого материала. На поверхности образца остается отпечаток.

Вычисление значения твердости строится на зависимости приложенного усилия и определенных геометрических параметров отпечатка. Для каждого прямого метода предусмотрена своя зависимость (см. таблицу ниже). Например, при замерах по Роквеллу фиксируется глубина отпечатка: чем она меньше, тем выше твердость объекта.

Плюсы: стационарные твердомеры применяются для контроля любых металлов и сплавов; выдают результат с минимальной погрешностью; не требуют дополнительной калибровки.

Минусы: работают на одном месте, как правило в специально оборудованной лаборатории; необходимо заранее готовить образцы, либо изделие должно иметь конкретные габариты; необходима квалификация оператора; невысокая скорость выполнения исследований.

Косвенные методы измерения твердости
подразделяются на ультразвуковой и динамический – они не напрямую измеряют твердость, а только оценивают значение твердости металла в зависимости от других физических свойств.

Косвенные методы реализуют портативные твердомеры – ультразвуковые и динамические. Результат можно получить как в самых распространенных единицах твердости, таких как Роквелл С (HRC), Бринелль (НВ), Виккерс (HV), так и в реже используемых единицах Роквелла А и В (HRA, HRB), Шора D (HSD) и других.

Ультразвуковой метод (ультразвуковой контактный импеданс) основан на фиксации степени затухания резонансной частоты колебаний металлического стержня с алмазным наконечником (индентором) при внедрении его в поверхность металлического изделия.  

При глубоком внедрении индентора в мягкий металл будет большая площадь контакта алмаза с материалом, значит будет выше степень затухания частоты колебаний.

Применим к изделиям практически любых габаритов по массе и размерам; оставляет незаметный отпечаток; подходит для измерения твердости поверхностно упрочненных слоев; удобен для образцов со сложной конфигурацией (шестерни, подшипники, метизы). Применение на изделиях с крупнозернистой структурой ограничено (чугуны, бронза).

Динамический метод (Либа) основан на определении отношения скорости бойка при отскоке от поверхности измеряемого образца к скорости бойка при соударении с поверхностью образца. В качестве бойка используется твердосплавный шарик (карбид вольфрама WC-Co).

Чем ниже твердость металла, тем больше энергии удара уходит на формирование отпечатка и тем меньше скорость отскока бойка.

Подходит для массивных изделий; образцов с высокошероховатой поверхностью; объектов со значительной толщиной упрочненного или закаленного слоя.

Плюсы: портативные твердомеры автономны, просты в управлении, работают в труднодоступных зонах, обладают высокой скоростью проведения замеров.

Минусы: погрешность результатов измерений выше, чем у стационарных приборов; иногда требуется дополнительная калибровка шкал.

Общие требования к испытаниям

  • Вне зависимости от величины прилагаемого усилия или затрачиваемой энергии, значение твердости для однородного тела при постоянной температуре должно быть материальной константой.
  • Поверхность объекта должна быть подготовлена в соответствии с методикой измерения.
  • Образец должен быть надежно зафиксирован, чтобы исключить смещение относительно оси приложения нагрузки со стороны прибора.
  • Твердость должна иметь совершенно определенный и ясный физический смысл, правильную размерность, характеризующую сопротивление материала пластической деформации.

Чем выше твердость образца, тем более высокая нагрузка нужна при его исследовании. Чем точнее метод, тем выше требования к подготовке поверхности контролируемого экземпляра. Вообще, чем тщательнее будет подготовлен образец для испытаний, тем меньше будет погрешность результата при использовании и стационарного, и портативного твердомера.

Классические прямые методы измерения твердости путем внедрения индентора под действием статической нагрузки

Метод

Принцип вычисления твердостиШероховатость
поверхности
образца, Ra

Индентор

  yyНагрузкаff

Шкала

Применение
БринелляПо диаметру отпечатка — как приложенная  нагрузка, деленная на площадь поверхности отпечатка
(кгс/мм²)
1,25 – 2,5Твердосплавный шарик диаметром
1; 2; 2,5; 5 и 10 мм
1 кгс (9,8Н) –
3000 кгс (29420Н)
HBЗакаленные и незакаленные стали, мягкие металлы и сплавы (свинец, олово), титан, медь, алюминий, чугун, высокопрочные сплавы (на основе никеля, кобальта и др.), подшипниковые сплавы
РоквеллаПо глубине вдавливания — как относительная разница в глубине вдавливания индентора при приложении основной и предварительной (10 кгс) нагрузки0,38 – 2,5Алмазный конус с углом при вершине 120°60 кгс (588Н)HRAКоррозионностойкие и жаропрочные стали
Твердосплавный шарик диаметром 1/16 дюйма
(1,588 мм)
100 кгс (980Н)HRBСплавы меди, алюминиевые сплавы, бронза, ковкий чугун, низкоуглеродистые стали
Алмазный конус с углом при вершине 120°150 кгс (1471Н)HRCВысокоуглеродистые стали после термической или химико-термической обработки
Супер-Роквелла0,08 – 0,16Алмазный конус с углом при вершине 120° или твердосплавный шарик диаметром 1/16 дюйма (1,588 мм)15 кгс (147,1Н)
30 кгс (294,2Н)
45 кгс (441,3Н)
HRN, HRTАлюминиевые сплавы, детали с упрочненными поверхностными слоями, тонкие малогабаритные образцы
ВиккерсаПроизводится деление нагрузки на площадь боковой поверхности полученного отпечатка0,02 – 0,04Алмазный индентор в форме правильной четырехгранной пирамиды с углом 136° между противоположными гранями1 кгс (9,8Н) –
100 кгс (980Н)
HVВысокопрочные стали, чугун, цветные металлы и сплавы; закаленные и незакаленные стали, литье; тонкие листовые материалы; поверхности с гальваническим (цинкование, хромирование), азотированным, луженым покрытием различной толщины
Микро-Виккерса0,01 кгс (0,098Н)
– 5 кгс (49Н)
Тонкие закаленные слои; анодированные, цементированные, азотированные детали; поверхности с тонким гальваническим покрытием; изделия из высокопрочных металлов и сплавов; тонколистовые стали

Методы измерения твердости :: Книги по металлургии

6. ОБЗОР ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

 

Выпуском твердомеров занимается достаточно много фирм развитых стран. Однако в настоящее время в России имеются пред­ставительства всего нескольких фирм, имеющих достаточно хоро­шую многолетнюю репутацию поставщиков качественного обору­дования для измерения твердости. Это представительства фирм INSTRON, Zwickи LECO, которые обеспечивают своевременное гарантийное и сервисное обслуживание приборов и их производст­во. Следует отметить, что такие фирмы, как Zwickи особенно INSTRON, в последнее время поглотили ряд производителей из­вестных ранее марок твердомеров. Качественные приборы для кинетического метода определения твердости и приборов пере­носного типа, пользующихся заслуженным спросом не только у нас в стране, но и в других индустриально развитых государствах, про­изводятся в ВНИИАЭС (г. Москва). Производство приборов для измерения твердости методами Роквелла, Виккерса и Бринелля осуществляет также ОАО ТОЧПРИБОР (г. Иваново). Следует отме­тить, что по точности последние уступают твердомерам фирмы FNSTRONдо 5-10 раз и отличаются более грубым исполнением корпуса.

Приборы для измерения твердости выпускаются в аналоговом исполнении (измеряемый параметр выдается без дополнительной обработки), оснащенные микропроцессором (частичная или пол­ная автоматизация процесса измерений, цифровые выходные ши­ны для выдачи данных на принтер или компьютер). Некоторые мо­дели имеют встроенный минипринтер (возможности по обработке измеряемой величины, в том числе выдача значений твердости, статистическая обработка данных, пересчет числе твердости в дру­гие шкалы) с компьютерным управлением (управление процессом измерения и обработки экспериментальных данных производится посредством персонального компьютера).

Выпускаются модели твердомеров, специализированные как под конкретный метод измерения твердости, так и универсальные. Последние могут проводить измерения несколькими методами, причем чаще всего комбинируются методы Виккерса и Бринелля, как сходные по физическому смыслу. Следует также отметить, что приборы для измерения микротвердости очень часто обозначают­ся как приборы для измерения твердости по методу Виккерса при малых нагрузках, кроме того, ряд приборов позволяет измерять твердость по Виккерсу в достаточно большом диапазоне нагрузок, в том числе и в области микротвердости.

Ниже представлен обзор оборудования, представляющего на­ибольший интерес для лабораторий, обслуживающих производства и научно-исследовательские учреждения.

6.1. Твердомеры для измерения по методу Роквелла

Фирма LECOвыпускает твердомеры серии LRдля измерения твердости по Роквеллу с нагрузками от 15 до 150 кгс.

Фирма INSTRON(подразделение Wilson&Wolpert) выпускает аналоговый твердомер модели 500MRAдля измерения твердости по шкалам Роквелла А, В, С и Fс нагрузками 60, 100 и 150 кгс (рис. 6.1, а). Погрешность измерения твердости не превышает 0,5 единиц. Отличительная особенность данной модели – наличие микропроцессора, отвечающего за регулировку времени приложе­ния нагрузки, учитывая при этом время на опускание и подъем грузов. Эта опция позволяет существенно упростить работу оператора и ис­ключает вероятность ошибочной оценки времени нагружения. Дан­ная модель может применяться в научных лабораториях и в цеховых лабораториях контроля качества. Твердомер имеет прочную конструк­цию, простой формы, легко калибруется и обслуживается персоналом.

Отечественным аналогом описанного выше прибора может служить модель TP5006М, обеспечивающая измерения твердости по шкалам Роквелла А, В и С с нагрузками 60,100 и 150 кгс (рис. 6.1, д), но отличающаяся более неудобной эксплуатацией, худшими точ­ностными показателями (погрешность измерения 1-2 единицы) и чрезмерными массогабаритными характеристиками. В качестве дополнительно заказываемой опции ОАО ТОЧГТРИБОР поставляет комплект дооборудования этого прибора для измерения твердости по Бринеллю.

Цифровым твердомером от фирмы INSTRONмодели 600MRDизмеряют твердость по шкалам Роквелла: А, В, С, D, Е, F, от Gдо R, Sи V с нагрузками 60, 100 и 150 кгс и предварительной нагрузкой 10 кгс (рис.6.1, б). Прибором проводят измерения твер­дости по всем разновидностям метода Роквелла, включая метод Супер-Роквелла. Погрешность измерения твердости 0,1 единицы. Отличительная особенность данной модели – наличие микропро­цессора, отвечающего за полностью автоматический процесс из­мерения твердости. Оператор должен только подвести индентор к образцу, дальнейший процесс испытания идет без участия пользо­вателя, причем имеется возможность скорректировать значения твердости для цилиндрических образцов, можно производить отбор годных образцов, предварительно введя в прибор критерии отбора по допустимой твердости. Прибор может предоставлять отчет со статистикой, используя встроенный мини-принтер, Также сущест­вует возможность перевода величин твердости в другие шкалы Бринелля, Виккерса и т. д. Использование такой модели позволяет существенно ускорить процесс испытания на потоке, значительно снизить утомляемость оператора, а также возможность его влия­ния на корректность процедуры проведения испытания. Твердомер имеет прочную конструкцию, простой формы, легко калибруется и обслуживается персоналом.

Отдаленными аналогами данного прибора могут служить отече­ственные приборы ТР5014-01 (рис. 6.1, е) и 2143ТРС-М (рис. 6.1, ж), выпускаемые ОАО ТОЧПРИБОР. Первая модель обеспечивает из­мерения твердости по шкалам Роквелла А, В и С с нагрузками 60, 100 и 150 кгс при погрешности измерения твердости 1-2 единицы. Электронный блок обеспечивает только автоматическое приложе­ние основной нагрузки (но не предварительной) с ограниченной математической обработкой результатов измерений (например, раз­браковку). Прибором 2143ТРС-М (рис. 6.1, ж) измеряют твердости по шкалам Роквелла N и Τ (метод Супер-Роквелла) с нагрузками 15, 30 и 45 кгс при погрешности измерения твердости 2-3 единицы. Электронный блок обеспечивает частичную автоматизацию про­цесса измерения, проведение разбраковки и простой статистичес­кой обработки серии результатов измерений. 

Введение в измерение твердости и методы испытаний

Введение в измерение твердости и методы испытаний

Практика доказала,Между различными значениями твердости металлических материалов,Существует приблизительно соответствующая зависимость между значением твердости и значением прочности.。Поскольку значение твердости определяется начальным сопротивлением пластической деформации и сопротивлением продолжающейся пластической деформации.,Чем выше прочность материала,Чем выше сопротивление пластической деформации,Чем выше значение твердости。

Метод вдавливания (Бринелля、Лоу、Виккерса) измерения твердости,Значение твердости указывает на способность поверхности материала противостоять пластической деформации, вызванной вдавливанием другого предмета.。

Метод отскока (Шоу、Рихтера) измерения твердости,Значение твердости представляет собой величину функции упругой деформации металла.。

Разметочный метод измерения твердости,Значение твердости указывает на способность металла сопротивляться локальным трещинам на поверхности.。

Диапазон измерения твердости:

HS<100

HBW 3 ~ 660

HRC 20 ~ 70 , ИГРА 20 ~ 88, HRB 20 ~ 100

HR15N 70 ~ 94,HR30N 42 ~ 86,HR45N 20 ~ 77

HR15T 67 ~ 93,HR30T 29 ~ 82,HR45T 10 ~ 72

HV<4000

К тому же,Содержание кальция и магния в природной воде также выражается жесткостью. В соответствии с требованиями Китая жесткость составляет:1L кальциевой соли в воде,Общее количество соли магния, преобразованной в CaO и MgO, эквивалентно 10 мгCaO.(Конвертировать MgO в CaO)Время,Его твердость 1 °.

Жесткость воды – важный показатель качества воды.,Обычно делится на пять категорий:

Очень мягкая водаМягкая водаВода средней жесткостижесткая водаОчень жесткая вода
0° ~ 4 °4° ~ 8 °8° ~ 16 °16° ~ 30 ° >30°

Тип теста
  1. ИГРА:(Роквелл А)Используется для измерения термообработанной твердой стали、нитрид、Науглероженный расплав、Подшипниковая сталь、Инструментальная сталь и другие мягкие и твердые материалыстепеньконтрольная работа。
  2. HK:(Knoop)Используется для измерения твердости более мягкой стали и цветных металлов.。
  3. HRC:(Роквелл К. Роквелл)Используется для измерения термообработанной стали、нитрид、Науглероженный расплав、Подшипниковая сталь、Инструментальная сталь и др.。
  4. HRB:(Роквелл Б. Роквелл)Используется для измерения твердости более мягкой стали и цветных металлов.。
  5. HR30T:(Rockwell 30T Rockwell) Используется для измерения твердости более мягкой стали и цветных металлов.。
  6. HB5:(Бринелл 5)Для измерения алюминия、Мягкий алюминиевый сплав、чугун、медь、Латунь и др.。
  7. HB30:(Бринелл 30)Для термообработанной стали、Отожженная криогенно обработанная сталь、Материал штамповки сталь、Стальная полоса глубокой вытяжки и т. Д.。
  8. HV:(Виккерс)Подходит для измерения различных материалов。
  9. р:(Модуль растяжения Модуль упругости при растяжении Н / мм2)Для термообработанной стали、Отожженная криогенно обработанная сталь、Материал штамповки сталь、Стальная полоса глубокой вытяжки и т. Д.。
  10. HR15N:(Rockwell HR15N)Используется для измерения термообработанной твердой стали、нитрид、Науглероженный расплав、Подшипниковая сталь、Инструментальная сталь и др.。

Методы измерения

Твердость по Роквеллу

Принять метод измерения глубины вдавливания,Значение твердости можно прочитать напрямую,Простое и быстрое управление,высокая эффективность работы。Однако из-за низкой точности изготовления и измерительного механизма алмазного индентора。

особенность:

1.Быстрое и простое измерение,эффективное;

2.Малая испытательная сила,Небольшой отступ;

3.Может измерять твердость различных материалов;

4.Может измерять твердость более тонких деталей;

5.Тестируемый готовый продукт;

6.Низкая точность измерения,Требуется несколько измерений для усреднения。

Твердость по Виккерсу

Кодовое имя:HV

Введение:Твердость по Виккерсу английское название термина:Твердость по Виккерсу представляет собой стандарт твердости материала.。Впервые предложено британским ученым Уиксом。При нагрузке 49,03 ~ 980,7 Н (5 ~ 10 кг),Вдавите ромб с квадратным конусом под углом 136 ° между противоположными гранями в поверхность материала.,После выдержки указанного времени,Используется для измерения длины диагонали отступа,Затем используйте формулу для расчета твердости。Он подходит для определения твердости больших деталей и более глубоких поверхностных слоев.。Твердость по Виккерсу все еще имеет небольшую нагрузку твердость по Виккерсу,Тестовая нагрузка 1.961 ~<49.03N,Подходит для более тонких деталей、Измерение твердости поверхности инструмента или покрытия;Микро твердость по Виккерсу,Тестовая нагрузка<1.961N,Подходит для металлической фольги、Измерение твердости очень тонкого поверхностного слоя。

HV-подходит для микроскопического анализа。Твердость по Виккерсу(HV) Вдавите поверхность материала с помощью индентора с ромбовидным квадратным конусом с нагрузкой менее 120 кг и углом при вершине 136 °.,Разделите площадь углубления материала углубления на значение нагрузки.,Значение твердости по Виккерсу(HV)。

Формула расчета твердости по Виккерсу::

 

P – нагрузка,Например, 10 кг。 d – длина диагонали отпечатка(мм)。 HV10

Широкий диапазон измерений твердомера по Виккерсу,Может измерять практически все металлические материалы, используемые в промышленности,Он может измерять от очень мягких материалов (несколько единиц твердости по Виккерсу) до очень твердых материалов (3000 единиц твердости по Виккерсу).。

Тестовый образец изображения:

Фото твердости по Виккерсу

Фотография отпечатка керамического полировального образца на оптическом микроскопе(Диагональ d)

Твердость по Бринеллю

С большим индентором и большей испытательной силой,Увеличьте отступ,Таким образом, можно измерить производительность большего диапазона образцов.。Он имеет приблизительную зависимость преобразования от прочности на разрыв。Результат измерения более точный。Сильно повреждена поверхность материала,Не подходит для измерения готовой продукции。Сложный процесс измерения。Подходит для измерения серого чугуна、Подшипниковые сплавы и металлические материалы с крупным зерном,Подходит для измерения твердости сырья и полуфабрикатов.。

Для точности измерения,Викерс больше, чем Бринелл,Бринелл больше Роквелла。

особенность:

1.Большая испытательная сила,Большой отступ,Высокая точность;

 

2.Низкая эффективность измерения;

3.Не подходит для измерения слишком маленьких или слишком тонких образцов;

4.Не подходит для измерения материалов с высокой твердостью;

5.Не подходит для тестирования。

Микротвердость

Очень маленький отступ,Классифицируется как неразрушающий контроль;Подходит для измерения мелких деталей, таких как часы,И науглероживание поверхности、Твердость поверхностного упрочненного слоя, например, азотирование。В дополнение к квадратной пирамиде алмазный индентор,Есть еще треугольные пирамиды.、Двойной конус、Форма дна、Двойной цилиндрический индентор,Подходит для измерения твердости специальных материалов и форм。

Твердость по Кнупу

Точность измерения твердости по Кнупу выше твердости по Виккерсу.,И под той же испытательной силой,Глубина вдавливания меньше твердости по Виккерсу.,Подходит для измерения твердости тонких слоев。Кроме того, под действием индентора Кнупа тенденция к охрупчиванию вокруг отпечатка мала.,Подходит для измерения металлокерамических материалов высокой твердости,Искусственные камни и стекло、Хрупкие материалы, такие как руда。

Твердость по Шору

Твердость по Шору – Твердость склероскопа Шора .

Простота в эксплуатации,Быстрое измерение,Малая испытательная сила,В основном не повреждает заготовку,Подходит для измерения крупных деталей на месте,Широко используется в валках и станках.、большая передача、Крупные детали, такие как пропеллеры。Твердость по Шору – один из важных показателей валков.。

Именуется HS。Стандарт, указывающий твердость материала。Шоу(Альберт Ф. Шор)Первый предложенный。

Примените метод упругого отскока, чтобы ударник упал с определенной высоты на поверхность испытуемого материала и отскочил.。Ударник представляет собой небольшой конус с наконечником,На кончике часто устанавливают бриллианты。Используйте измеренную высоту отскока бойка, чтобы указать твердость。

Испытание на твердость по Шору – это испытание на динамическую силу,С тканью、Луо、По сравнению с методом испытания статической силой,Чуть менее точный,Проверяемая вертикальность,Влияние таких факторов, как шероховатость поверхности образца,Большой разброс данных,Сравнение результатов испытаний ограничено материалами с одинаковым модулем упругости.。Имеет определенные требования к толщине и весу образца.,Не подходит для более тонких и мелких образцов,Но это легкий и портативный инструмент,Удобно для полевых испытаний,Его структура проста,Легко работать,Высокая эффективность тестирования。

Измеритель твердости по Шору подходит для определения твердости по Шору черных и цветных металлов.。Твердомер по Шору легко носить с собой,Особенно подходит для металлургии、Средние и большие заготовки в тяжелом машиностроении,Такие как большие компоненты、Кастинг、Ковка、Коленчатый вал、Рулон、Очень большая передача、Заготовки, такие как рельсы станков。В резине、В индустрии пластмасс часто называют твердостью по Шору.。

Методы измерения твердости и микротвердости материалов

Методы измерения
твердости и
микротвердости
материалов

2. Зачем?

• Для изучения неоднородности распределения
растворимых примесей по зерну
• Для исследования пластической деформации
• Для определения состава и свойств
неизвестного материала
• Для построения диаграмм фазового равновесия
• Для исследования процессов диффузии и
ликвационных явлений в сплавах
• …
2

3. Твердость

Способность материала сопротивляться
упругой и пластической деформации при
внедрении в него более твердого тела
(индентора)
• Роквелл
• Бринелль
• Виккерс
• Глубина проникновения
индентора
• Площадь поверхности отпечатка
3

4. Твердость по Бринеллю

• шарик из твердого сплава (большой индентор)
• твердость «в общем», т.е.усредненно
(например, для неоднородных структур)
• Не очень твердые материалы, сплавы цветмет,
пластмассы
4

5. Твердость по Роквеллу

• для твердых материалов
• тоже усреднение значения твердости
• индентор: стальной конус, шарик, алмазная
пирамида (отпечаток тоже большой)
Отпечаток твердости по Роквеллу на
шлифе чугуна (индентор-шарик)
Отпечатки индентора твердомера
Роквелла а-шарик, б-алмазная
пирамида
5

6. Роквелл и Бринелль: в чем разница?

• Бринелль – частное от деления усилия
вдавливания на площадь отпечатка
• Роквелл – отношение глубины проникновения
индентора к единице деления шкалы
прибора, который измеряет эту глубину
Поэтому твердость по Роквеллу безразмерная, а
по Бринеллю – измеряется в кг/мм2).
6

7. Что делать, если…

• образец очень мал
• надо измерить твердость объекта меньшей
величины, чем величина отпечатка
индентора Бринелля или Роквелла
• изучить объект пофазово/точечно
ПОЛЬЗУЕМСЯ МЕТОДОМ ПО ВИККЕРСУ
7

8. Твердость по Виккерсу

• метод измерения микротвердости
• индентор – алмазная пирамида
• твердость – тоже усредненная, НО усреднение
берется по гораздо меньшей площади
• можно оценить вклад границ зерен в значение
твердости, т.е. показать связь твердости и
величины зерна
Отпечатки твердости по Виккерсу
в светлом (а) и темном (б) поле
8

9. Микротвердость ПТФЭ

• Отпечаток (полученный при небольшой нагрузке) хорошо виден (а).
При повышении увеличения можно рассмотреть отпечаток в деталях
(б).
• Отпечатки вогнутые, сама пирамида имеет правильную форму =>
изменение геометрии отпечатка – это уже реакция материала после
снятия нагрузки.
• Если стороны отпечатка вогнутые, значит, материал стремится вернуть
себе сплошность в месте внедрения индентора => в материале
работают напряжения сжатия.
9

10. Соотношение между различными методами измерения твердости


Отпечатки твердости по
Бринеллю, Роквеллу,
микротвердомера ПМТ-3:
1 – отпечаток Бринелля
(нагрузка 600 кг),
2 – отпечаток Роквелла
(шарик, нагрузка 100 кг),
3 – отпечаток Роквелла
(пирамида, нагрузка 60 кг),
4 – отпечатки
микротвердости (нагрузка
50, 100 и 200г).
10
Деформированная зона вокруг отпечатка индентора
твердомера Роквелла (вверху) и отпечатки индентора
микротвердомера (внизу): светлое поле и
дифференциально-интерференционный контраст
11

12. Летучка

Другие методы измерения твердости и
микротвердости
12

Измерение твердости металлов: методы Бринелля, Роквелла, Виккерса

Перевод единиц твердости по Роквеллу, Бринеллю и Виккерсу (таблица)

SVERLA.info » Статьи » Твердость — перевод единиц

Горизонтальное прокручивание таблицы на смартфонах

Роквелл Бринелль Виккерс Шор На разрыв HRA HRC HB (3000H) Диаметр отпечатка, мм HV HSD Н/мм²

89727822.201220
86.5701076101
86697442.25100499
85.56894297
85677132.3089495
84.56685492
84656832.3582091
83.56478988
83636522.4076387
82.56273985
81.5616272.4571583
8160695812206
80.5596002.50675802137
80582.55655782069
79.557578636762000
79562.60617751944
78.555555598741889
78542.65580721834
77.553532562711772
77525122.70545691689
76.5514952.75528681648
7650513671607
75.5494772.80498661565
74.5484602.85485641524
74474482.89471631496
73.5464372.92458621462
73454262.96446601420
72.5444153.00435581379
71.5423933.08413561317
70.5403723.16393541255
383523.25373511193
363323.34353491138
343133.44334471076
322973.53317441014
302833.6130142965
282703.6928541917
262603.7627139869
242503.8325737834
222403.9124635793
202303.9923634752

Вдавливание алмазного конуса с углом 120° при вершине и замер относительной глубины погружения в исследуемый материал.

Шкала А — нагрузка 60 кгс, для карбида вольфрама (ВК)

Шкала С — нагрузка 150 кгс, для твердых сталей HRB>100

Преимущество — простота. Недостаток — низкая точность.

Твердость по Бринеллю

Диаметр отпечатка металлического шарика в материале.

Недостаток — твердость до 450HB.

Понятие

Данным термином в материаловедении называют механическое свойство, которое определяет устойчивость к разрушению под воздействием других, более плотных веществ. Иначе можно сказать так: это сопротивляемость деформациям от давления. При этом учитываются и пластичные, и упругие изменения.

От характеристики зависит множество процессов и условий:

  • Износостойкость – это есть то, насколько долго может быть использован элемент. В том числе срок износа, поскольку для каждой детали, например автомобильной, наступает время, когда по естественным причинам ее нужно менять. Но чем тверже элемент, тем дольше он будет служить в определенных условиях.
  • Возможность различных видов металлообработки – одни технологии применяются только к мягким сплавам, а другие могут быть использованы и для прочных.
  • Сопротивление давлению и другим усилиям характерно для вала или подшипника, на которые действуют силы центробежная и трения.
  • Способность использовать материал в качестве инструмента для более податливой поверхности. Инструментальная сталь является настолько крепкой, что применяется для изготовления фрез для фрезерных станков, сверл и прочих изделий.

Это далеко не полный перечень того, на что влияет твердость металла после того, как мы дали ему определение. Не каждое используемое вещество берется с одинаковыми характеристиками. Что делается прежде всего для увеличения данного параметра? Сперва берем сырье, очищаем от примесей, а затем подвергаем химической и температурной обработке. А именно: в состав добавляем различные легирующие компоненты, повышающие это качество, например:

  • Хром. Увеличивается прочность и устойчивость к коррозии, незначительно уменьшается пластичность и подверженность магнитным силам. Если более 13% хрома, то сплав называют нержавеющим.
  • Вольфрам. Очень сильно повышается содержание твердых соединений – карбидов. Дополнительное свойство – снижение хрупкости после отпуска.
  • Ванадий. Тоже возрастает сопротивление деформациям.
  • Марганец. Чтобы увидеть эффект, вещества должно быть не менее 1%. Резко взлетает стойкость к ударным нагрузкам.

От чего зависит твердость металлов по этому классу:

  • От наличия легирующих добавок, перечисленных выше.
  • От естественных свойств сырья.
  • От термообработки. С этой целью помогает закалка – материал нагревают сверх определенной критической точки, кристаллическая решетка меняется, и после охлаждения закаленная сталь становится очень надежной.
  • От цементации – способом диффузии образец насыщается углеродом. Такому методу подвергаются только низкоуглеродистые или легированные части.
  • От старения – оно может быть естественным или искусственным. В первом случае со временем протекают процессы, которые не затрагивают микроструктуру, но важны на общем уровне. Во втором применяется термообработка с целью химического и термального увеличения срока эксплуатации – состаривание.
  • От наклепывания на поверхность. Это пластическое изменение структуры вещества, приводящее к повышению прочности.
  • От обработки лазером. Лазерная установка наплавляет прочный слой.

Кроме того, некоторые этапы металлообработки (прокатка, ковка и закалка) с изменением формы заготовки также приводят к улучшению качества.

Способы перехода между шкалами

Определив диаметр отпечатка с помощью специального оборудования, можно с помощью таблиц определить твердость. Таблица твердости металлов – проверенный помощник в вычислении данного механического параметра. Так, если известно значение по Бринеллю, можно легко определить соответствующее число Виккерса или Роквелла.

Пример некоторых значений соответствия:

Диаметр отпечатка,

мм

Метод исследования
Бринелля Роквелла Виккерса
A C B
3,90 241 62,8 24,0 99,8 242
4,09 218 60,8 20,3 96,7 218
4,20 206 59,6 17,9 94,6 206
4,99 143 49,8 77,6 143

Таблица твердости металлов составлена на основе экспериментальных данных и имеет высокую точность. Также существуют графические зависимости твердости по Бринеллю от содержания углерода в железоуглеродистом сплаве. Так, в соответствии с такими зависимостями, для стали с количеством карбона в составе равному 0,2% она составляет 130 НВ.

Сущность методов определения твёрдости металлов

Испытания могут проводиться как на эталонных образцах (изготовленных из того же металла, и подвергнутых такому же режиму термической обработки), так и непосредственно на готовых деталях. В последнем случае необходимо принять меры к тому, чтобы испытуемое изделие не имело затем внешних повреждений.

Выбор метода испытания твёрдости зависит от:

  1. Исходных механических показателей прочности, упругости и пластичности изделия.
  2. Габаритных размеров детали (или места соединения смежных элементов конструкции, если устанавливается твёрдость в зоне, например, сварного шва).
  3. Конечного результата: установить твёрдость самого изделия, либо твёрдость только его поверхности (выполняется для деталей, прошедших термическую обработку или иной вид поверхностного упрочнения).
  4. Требований к условиям, времени и месту проведения испытания. Например, в полевых условиях более подходят не стационарные, а портативные твердомеры.
  5. Стабильности результатов измерений и их воспроизводимости при повторных испытаниях.

Твёрдость может быть измерена тремя группами методов – механическими (статическими и динамическими), а также ультразвуковыми. Кроме того, различают твёрдость при комнатных и повышенных температурах (так называемую «горячую твёрдость»). Независимо от этого, физическая сущность всех методов одна – в образец внедряется деформирующий элемент, перемещение которого считывается по специальной шкале.

Твёрдость рассматривается как сопротивление металла необратимым пластическим деформациям, а потому отличается от других измерений наличием специальных унифицированных приборов – твердомеров для металлов.

Назначение твердомера

  • Быстрый контроль материалов и деталей, в том числе и сложной формы, контроль качества термообработки, определение твердости различных деталей механизмов при их ремонте.
  • Информационный слой для динамического датчика составляет порядка 0,8 мм. Это указывает на возможность разработки методики контроля глубины азотированного слоя до 0,7 — 0,75 мм для изделий из конструкционных сталей (например, марок 38хмюа, 18х2н4ма и др.).

Основные возможности

  • Измерение твердости по наиболее распространенным в металлообработке, и в частности в машиностроении, шкалам твердости: Бринелль (HB), Роквелл (HRC), Лейб (HL) и т.п.
  • Измерение твердости по дополнительным (пользовательским) шкалам (10 шкал).
  • Изменение размера выборки.
  • Отброс максимального и минимального значений при вычислении среднего.
  • Автоматический учет положения датчика.
  • Автоматический учет калибровочных поправок к результатам измерений для учета влияния различных факторов (геометрические и массогабаритные отклонения контролируемого объема).
  • Метод калибровочных поправок позволяет расширить номенклатуру контролируемых изделий, исключая необходимость притирки малогабаритных деталей к массивной плите.
  • Рекалибровка введенных шкал (коррекцию калибровочной зависимости).
  • Сохранение в памяти настроек для различных серийно выпускаемых изделий для минимизации трудозатрат и ошибок при подготовке прибора к работе.
  • Сохранение в памяти результатов измерения для серийно выпускаемых изделий с фиксацией номера партии и даты измерения.
  • Трехцветная (ниже — норма — выше) пороговая индикация соответствия твердости изделия требованиям технологической документации.

Дополнительные возможности

  • Сохранение результатов измерения для партий серийно выпускаемых изделий в памяти прибора и статистическая обработка результатов.
  • Калибровка новых (пользовательских) шкал.
  • Выход на исполнительное устройство для автоматической сортировки контролируемых изделий в условиях конвейерного производства.
  • Вход для сигнала обратной связи от исполнительного устройства для определения момента готовности конвейера к измерению следующего изделия.
  • Установка календаря и часов.
  • Задание времени работы подсветки, пороговой индикации, времени отображения результата, периода автоотключения, изменять язык интерфейса.
  • Просматривать статистику измерений.

Суть метода

Метод определения твердости по Виккерсу основан на исследовании зависимости глубины проникновения алмазного конуса (индентора) в исследуемый материал от величины усилия. После снятия усилия на поверхности образца остается отпечаток, соответствующий глубине погружения индентора. Ввиду того, что геометрические размеры индентора известны и строго регламентированы, вместо глубины погружения определяют площадь отпечатка в поверхностном слое испытуемого материала.

Определение твердости по Виккерсу возможно для веществ с самыми высокими значениями, поскольку в качестве испытательного конуса используется пирамидка из алмаза, который имеет максимальную известную твёрдость.

Индентор выполнен в виде четырехугольной пирамиды с углами между гранями 136°. Такой угол выбран для того, чтобы сблизить значения метода Виккерса с методом Бриннеля. Таким образом, значения твердости в пределах 400-450 единиц практически совпадают, особенно, в области меньших значений.

Метод Виккерса

Твердость по Виккерсу определяют путем вдавливания пирамиды в испытуемый образец под действием силы определенной величины. Зная приложенную силу и площадь отпечатка можно определить твердость поверхности испытуемого материала.

Вместо расчета площади отпечатка используются значения измеренных диагоналей ромба, между которыми находится прямая зависимость.

Итоговый результат твёрдости определяют по формуле:

Как правило, при измерениях по Виккерсу никаких вычислений по приведенной формуле не применяют, а используют табличные значения, исходя из приложенного усилия, времени воздействия и результирующей площади следа.

Значение приложенной силы регламентировано и составляет 30 кг. Время воздействия на поверхность обычно составляет 10-15 с. Это самые распространенные значения, однако во многих ситуациях необходимо воздействовать на материал образца при помощи иных значений силы.

Величина нагрузки зависит от измеряемого материала (его предполагаемой твердости). Чем тверже поверхность испытуемого образца материала, тем больше нагрузка. Это вызвано стремлением к уменьшению погрешности при определении площади и уменьшения влияния вязкости материала.

Для снижения погрешности также предъявляются ограничения по размерам испытуемого образца. Минимальная толщина образца должна быть в 1,2-1,5 раз больше предполагаемой диагонали отпечатка в зависимости от вида металла (меньшая величина соответствует стали, большая предназначена для цветных металлов). Расстояние между краем образца или краем предыдущего отпечатка и центром отпечатка должно быть не менее 2,5 величины диагонали.

Особые требования предъявляются также к чистоте поверхности. Ее шероховатость не должна превышать 0,16 мкм, что означает необходимость в полировке поверхности.

Таблица для определения твердости по Виккерсу

Малые линейные размеры образца требуют применение микроскопа дл измерения размеров отпечатка, причем, чем тверже образец, тем более четкую картинку должен передавать микроскоп для сохранения точности измерения.

Как проверить качество вашего ножа без всяких экстремальных тестов?

Сегодня мы расскажем вам о том, как проверить качество ножа буквально за несколько минут. Некоторые из этих тестов можно проводить прямо в магазине, некоторые только дома. Сразу скажу, что в эффективности некоторых их этих тестов можно усомниться, но если очень хочется, то попробовать можно и их.

Как вообще выбирать нож

Перед покупкой ножа следует определиться, для каких целей он у вас будет использоваться. Если это будет острый резак, то не стоит тестить его слишком жёстко, минимальный угол заточки не выдержит подобных издевательств, какая бы сталь не была на этом ноже. Нужно понять, какую сумму вы можете потратить на нож. Два совершенно одинаковых с виду клинка из разных сталей будут и резать по-разному. Чем качественней сталь, тем большей стойкостью будет отличаться режущая кромка.

Что выбрать, глаза разбегаются

Многое зависит от того, какие у клинка спуски. Если нож планируется использовать в основном по продуктам, то скандинавские спуски – это не лучший вариант, хотя для универсального ножа они подойдут идеально. Сразу скажу по скандинавам – это не только моё мнение, что они являются лучшими универсальными ножами в мире, так получается, исходя из международной статистики.

Перед тем как купить нож, поинтересуйтесь у продавца, разрешить ли он протестировать нож на резучесть, хотя бы в «лайтовом» режиме. Никто не даст вам резать проволоку и «батонить» поленья, но газетку пошинковать должны разрешить.

Тесты, которые можно делать прямо в магазине

Самый простой тест

, который можно сделать без предварительной подготовки, это проверка на бритьё волос на предплечье. Можно даже не спрашивать у продавца разрешения, просто проведите клинком по предплечью. Хорошо заточенный нож легко сбреет волосы. Не стоит бояться этого теста, хотя в первый раз проверять качество заточки на руке страшновато. Главное не нажимать лезвием на кожу и держать его под определённым углом. Словами это объяснить сложно, просто попробуйте, и всё у вас получится (только аккуратно!).

Характеристики методики Виккерса

Определение твердости металлов по данному способу наиболее просто и точно. Работа твердомера основана на вдавливании в образец алмазного пирамидального наконечника.

Основные особенности:

  1. Индентор: алмазная пирамида с углом при вершине 136°.
  2. Предельно допустимая нагрузка: для легированного чугуна и стали — 5-100 кгс; для медных сплавов — 2,5-50 кгс; для алюминия и сплавов на его основе — 1-100 кгс.
  3. Период выдержки статической нагрузки: от 10 до 15 с.
  4. Испытуемые материалы: сталь и цветные металлы с твердостью более 450-500 НВ, в том числе изделия после химико-термической обработки.

Пример обозначения:

700HV20/15,

где 700HV – число твердости по Виккерсу; 20 – нагрузка, 20 кгс; 15 – период статического усилия, 15 с.

Измерение микротвердости

Метод измерения микротвердости регламентирован ГОСТ 9450. Определение микротвердости (твердости в микроскопически малых объемах) проводят при исследовании отдельных структурных составляющих сплавов, тонких покрытий, а также при из­мерении твердости мелких деталей. Прибор для определения микротвердости состоит из механизма для вдавливания алмазной пи­рамиды под небольшой нагрузкой и металлографического микроскопа. В испытываемую поверхность вдавливают алмазную пира­миду под нагрузкой 0,05…5 Н.

Микротвердость измеряют путем вдавливания в образец (изделие) алмазного индентора под действием статической нагрузки Р в течении определенного времени выдержки т. Число твердости определяют (как и по Виккерсу) делением приложенной нагрузки в Н или кгс на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка в мм2.

Основным вариантом испытания является так называемый метод восстановленного отпечатка, когда размеры отпечатков определяются после снятия нагрузки. Для случая, когда требуется определение дополнительных характеристик материала (упругое восстановление, релаксация, ползучесть при комнатной температуре и др.) допускается проводить испытание по методу невосстановленного отпечатка. При этом размеры отпечатка определяют на глубине вдавливания индентора в процессе приложения нагрузки.

Практически микротвердость определяют по стандартным таблицам дня конкретной формы индентора, нагрузки Р и полученных в испытании размеров диагоналей отпечатка.

В качестве инденторов используют алмазные наконечники разных форм и размеров в зависимости от назначения испытании микротвердости. Основным и наиболее распространенным нконечником является четырехгранная алмазная пирамида с квадратым основанием (по форме подобна индентору, применяющемуся при определении твердости по Виккерсу).

Число микротвердости обозначают цифрами, характеризующими величину твердости со стоящим перед ними символом H с указанием индекса формы наконечника, например, Н□ =3000. Допускается указывать после индекса формы наконечника величину прилагаемой нагрузки, например: Н□ 0,196 =3000 — число микротвердости 3000 Н/мм2, полученное при испытании с четырех гранной пирамидой при нагрузке 0,196 Н. Размерность микротвердости (Н/мм2 или кгс/мм2) обычно не указывают. Если микротвердость определяли по методу невосстановленного отпечанка, то к индексу формы наконечника добавляют букву h (Н□h).

Соотношение значений твердости

При сопоставлении значений твердости, полученных разными методами, между собой и с механическими свойствами материалов необходимо помнить, что приводимые в литературных источниках таблицы или зависимости для такого сопоставительного перевода являются чисто эмпирическими. Физического смысла такой перевод лишен, так как при вдавливании paзличных по форме и размерам инденторов и с разной нагрузкой твердость определяется при совершенно различных напряженных состояниях материала. Даже при одном и том же способе измерения твердости значение сильно зависит от нагрузки: при меньших нагрузках значения твердости получаются более высокими.

Выше были рассмотрены основные методы контроля твердости. Существуют и другие методики контроля, которые основаны на косвенных измерениях значений механических свойств. Например электрические, магнитные, акустические и т.д. Все эти методы основаны на составлении экспериментальных корреляционных таблиц «измеряемый параметр — параметр механических свойств», где все параметры постоянны (химический состав металла, номер плавки, количество загрязнений), а меняются лишь табличные параметры. Такие методы на производстве практически не работают, т.к. например химический состав металлов по ГОСТам требуется в селекте, т.е. может быть в заданном пределе и меняться от плавки к плавке. Составление градуировочных таблиц на каждую партию металла — очень трудоёмкая работа. Pla пластик растворитель — https://www.dcpt.ru

Методы динамического определения твердости

Название прибора, автор (год) Принцип действия и форма наконечника Измеряемый параметр, метод вычисления твердости и ее условная размерность
По методу Мартеля (1895) Удар стальной пирамидой, укрепленной на падающем бойке По энергии удара и диагонали отпечатка определяется твердость H = Е1/V, кгс/мм2
Вертикальный копер Николаева Удар бойка весом 3 кгс, падающего с высоты 530 мм, по стальному шарику 10 мм, прижатому к изделию По диаметру отпечатка и тарировонным кривым определяется НВ, кгс/мм2
Пружинный прибор Шоппера Удар стальным шариком диаметром 10 мм с помощью сжатой пружины По глубине отпечатка определяется НВ, кгс/мм2
Пружинный прибор Баумана Удар бойком со стальным шариком диаметром 5 или 10 мм с помощью сжатой пружины с запасом энергии 0,15 и 0,53 кгс·см По диаметру динамического отпечатка и тарировочным кривым находится НВ, кгс/мм2
Прибор Польди Удар молотком по бойку, под которым находится эталон и испытуемое тело с зажатым между ними закаленным стальным шариком диаметром 10 мм По диаметрам отпечатков на образце и эталоне определяется твердость: HВобр = 2 НВэт*d2эт/d2обр, кгс/мм2
Маятниковый копер Вальцеля (1934) Удар стальным шариком диаметром 5 или 10 мм, укрепленным на маятниковом копре Угол отскока в условных единицах
Склероскоп Шора Падение бойка весом 2,3 гс с коническим алмазным наконечником с высоты 254 мм Число условных единиц высоты отскока бойка
Маятник Герберта Качание маятника весом 2 или 3 кгс, опирающегося на поверхность испытуемого тела стальным или рубиновым шариком диаметром 1 мм Бремя 10 односторонних качаний маятника в секунду или амплитуда одного качания в условных единицах
Маятниковый склерометр Кузнецова (1931) Качание маятника весом 1 кгс, опирающегося двумя стальными наконечниками или шариками на испытуемое тело Время затухания колебаний до заданной амплитуды

Твёрдость металлов

Твёрдость металлов – наиболее глубоко изученное и стандартизированное международной практикой измерение твёрдости. Наиболее распространены следующие методы:

Измерение твёрдости металлов по Бринеллю (твердомеры)

Один из старейших методов, твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Обозначается HB, где H — Hardness (твёрдость, англ.), B — Brinell (Бринелль, англ.)

Измерение твёрдости металлов по Роквеллу (твердомеры)

Это самый распространённый из методов начала XX века, твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Обозначается HR, где H — Hardness (твёрдость, англ.), R — Rockwell (Роквелл, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HRA, HRB, HRC и т.д.

Измерение твёрдости металлов по Виккерсу (твердомеры и микротвердомеры)

Самая широкая по охвату шкала, твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Обозначается HV, где H — Hardness (твёрдость, англ.), V — Vickers (Виккерс, англ.).

Измерение твёрдости металлов по Шору (твердомеры и склероскопы)

Данный метод крайне редко используется, твёрдость определяется по высоте отскока бойка от поверхности. Обозначается HS, где H — Hardness (твёрдость, англ.), S — Shore (Шор, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа шкалы, напр. HSD

Измерение твёрдости металлов по Либу (твердомеры)

Это самый широко применяемый на сегодня метод в мире, твёрдость определяется как отношение скоростей до и после отскока бойка от поверхности. Обозначается HL, где H — Hardness (твёрдость, англ.), L — Leeb (Либ, англ.), а 3-й буквой идёт обозначение типа датчика, напр. HLD, HLC и т.д.

Метод Роквелла

Среди всех существующих методов определения твердости сталей и цветных металлов самым распространенным и наиболее точным является метод Роквелла.

Метод Роквелла – определение твердости металла

Проведение измерений и определение числа твердости по Роквеллу регламентируется соответствующими документами ГОСТа 9013-59. Этот метод реализуется путем вдавливания в тестируемый материал инденторов – алмазного конуса или твердосплавного шарика. Алмазные инденторы используются для тестирования закаленных сталей и твердых сплавов, а твердосплавные шарики – для менее твердых и относительно мягких металлов.  Измерения проводят на механических или электронных твердомерах.

Методом Роквелла предусматривается возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений.

Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».

Пример обозначения твердости по Роквеллу: 58 HRC или 42 HRB.

Впереди стоящие цифры обозначают число или условную единицу измерения. Две буквы после них – символ твердости по Роквеллу, третья буква – шкала, по которой проводились испытания.

(!) Два одинаковых значения от разных шкал – это не одно и то же, например, 58 HRC ≠ 58 HRA. Сопоставлять числовые значения по Роквеллу можно только в том случае, если они относятся к одной шкале.

Диапазоны шкал Роквелла по ГОСТ 8.064-94:

 A  70-93 HR
 B  25-100 HR
 C  20-67 HR

Слесарный инструмент

Инструменты для ручной обработки металлов (рубка, резка, опиливание, клеймение, пробивка, разметка) изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Их рабочие части подвергают закаливанию до определенной твердости, которая должна находиться в пределах:

 Ножовочные полотна, напильники  58 – 64 HRC
 Зубила, крейцмессели, бородки, кернеры, чертилки  54 – 60 HRC
 Молотки (боек, носок)  50 – 57 HRC

Монтажный инструмент

Сюда относятся различные гаечные ключи, отвертки, шарнирно-губцевый инструмент. Норму твердости для их рабочих частей устанавливают действующие стандарты. Это очень важный показатель, от которого зависит, насколько инструмент износостоек и способен сопротивляться смятию. Достаточные значения для некоторых инструментов приведены ниже:

 Гаечные ключи с размером зева до 36 мм  45,5 – 51,5 HRC
 Гаечные ключи с размером зева от 36 мм  40,5 – 46,5 HRC
 Отвертки крестовые, шлицевые  47 – 52 HRC
 Плоскогубцы, пассатижи, утконосы  44 – 50 HRC
 Кусачки, бокорезы, ножницы по металлу  56 – 61 HRC

Металлорежущий инструмент

В эту категорию входит расходная оснастка для обработки металла резанием, используемая на станках или с ручными инструментами. Для ее изготовления используются быстрорежущие стали или твердые сплавы, которые сохраняют твердость в холодном и перегретом состоянии.

 Метчики, плашки  61 – 64 HRC
 Зенкеры, зенковки, цековки  61 – 65 HRC
 Сверла по металлу  63 – 69 HRC
 Сверла с покрытием нитрид-титана  до 80 HRC
 Фрезы из HSS  62 – 66 HRC

Примечание: Некоторые производители фрез указывают в маркировке твердость не самой фрезы, а материала, который она может обрабатывать.

Крепежные изделия

Существует взаимосвязь между классом прочности крепежа и его твердостью. Для высокопрочных болтов, винтов, гаек эта взаимосвязь отражена в таблице:

   Болты и винты  Гайки  Шайбы
Классы прочности

8.8

 10.9  12.9

8

10

12

 Ст.  Зак.ст.
 d<16 мм  d>16 мм  d<16 мм  d>16 мм
 Твердость по Роквеллу, HRC  min  23  23  32  39  11  19  26  29.2  20.3  28.5
 max  34  34  39  44  30  36  36  36  23.1  40.8

Если для болтов и гаек главной механической характеристикой является класс прочности, то для таких крепежных изделий как стопорные гайки, шайбы, установочные винты, твердость не менее важна. 

Стандартами установлены следующие минимальные / максимальные значения по Роквеллу:

 Стопорные кольца до Ø 38 мм  47 – 52 HRC
 Стопорные кольца Ø 38 -200 мм  44 – 49 HRC
 Стопорные кольца от Ø 200 мм  41 – 46 HRC
 Стопорные зубчатые шайбы  43.5 – 47.5 HRB
 Шайбы пружинные стальные (гровер)  41.5 – 51 HRC
 Шайбы пружинные бронзовые (гровер)  90 HRB
 Установочные винты класса прочности 14Н и 22Н  75 – 105 HRB
 Установочные винты класса прочности 33Н и 45Н  33 – 53 HRC

В каких единицах измеряется твердость металла

Особенность данной характеристики в том, что в зависимости от метода, которым проводили замер, меняется и классическое обозначение. Так как параметр нельзя причислить к основным физическим шкалам, таким как расстояние, скорость, масса, сила, то и единого стандарта нет в так называемой системе СИ.

Если исследователь применяет один из наиболее стандартных способов, предложенный Бриннелем, о котором мы подробнее расскажем ниже, то результат будет записан в кгс/мм2, то есть в килограмм-силах, деленных на квадратный миллиметр. По шкале измерения твердости металлов можно сказать о классических примерах и их показателях в соотношении друг с другом:

  • железные сплавы – в среднем 30 кгс/мм2;
  • медные и никелевые составы – 10 кгс/мм2;
  • алюминий, магний и их производные – 5 кгс/мм2.

Так делаем вывод, что железо в 6 раз тверже, чем мягкое алюминиевое соединение.

Второй популярный метод изобрел Роквелл. Согласно ему, одно условное значение (у.е.) равно перемещению конуса на 2 мкм. Если маркируется по данному варианту, то сперва проставляется индексация, затем одна из трех букв – А, В, С и цифровое значение. Если вы видите на заготовке твердость материала НВ, то это единицы измерения по Роквеллу. Также индексом могут быть отмечены детали под маркировкой HR, а после 1 из трех букв:

  • A – свидетельствует о том, что испытания проводились с помощью конуса из алмаза с углом вершины в 120 градусов под прилагаемой нагрузкой в 50 – 60 кг.
  • В – говорит о шарике в одну шестнадцатую дюйма, который направляют к поверхности под весом в 90 – 100 кг.
  • С – используется аналогичный конус, как при маркировке А, но увеличенное воздействие в 140 – 150 кг.

Дальше идет цифра, которая уже указывает на то, какая вмятина образовалась.

И еще один вариант того, в чем измеряется твердость стали, – цифры плюс буквы HV. Такое измерение предлагает Виккерс. В то время как по методике Шора можно увидеть такие записи – 90 HSD.

Как определить твердость металла по методике Бринелля: особенности

В качестве индентора, то есть самого элемента, который вдавливается в заготовку, используется идеальный шарик диаметром от 1 до 10 миллиметров. Он изготавливается из легированных соединений или из сплава карбида и вольфрама. Регламентируется производство таких шаров ГОСТом 3722 81.

Время, в которое происходит статическое, то есть неподвижное вдавливание, – от 10 до 180 секунд. Этот параметр зависит от материала.2

Алгоритм применения метода Бринелля

  • Проверяется сам аппарат и тело для внедрения – шар.
  • Определяется максимальное усилие.
  • Твердомер запускается.
  • Измеряется глубина вдавливания.
  • Производятся математические вычисления.

Применяемая формула НВ=P/F, где:

  • P – нагрузка;
  • F – площадь отпечатка.

Следует отметить, что это самый распространенный способ.

Методы измерения твердости

Все методы определения твердости металлов используют механическое воздействие на испытуемый образец – вдавливание индентора. Но при этом не происходит разрушение образца.

Метод определения твердости по Бринеллю был первым, стандартизованным в материаловедении. Принцип испытания образцов описан выше. На него действует ГОСТ 9012. Но можно вычислить значение по формуле, если точно измерить отпечаток на образце:

HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2 ),

  • гдеР – прикладываемая нагрузка, кгс;
  • D – окружность шарика, мм;
  • d – окружность отпечатка, мм.Шарик подбирается относительно толщины образца. Нагрузку высчитывают предварительно из принятых норм для соответствующих материалов:сплавы из железа — 30D 2 ;медь и ее сплавы — 10D 2 ;баббиты, свинцовые бронзы — 2,5D 2 .

Условное изображение принципа испытания

Схематически метод исследования по Роквеллу изображается следующим образом согласно ГОСТ 9013.

Метод измерения твердости по Роквеллу

Итоговая приложенная нагрузка равна сумме первоначальной и необходимой для испытания. Индикатор прибора показывает разницу глубины проникновения между первоначальной нагрузкой и испытуемой h –h

Метод Виккерса регламентирован ГОСТом 2999. Схематически он изображается следующим образом.

Математическая формула для расчета:HV=0.189*P/d 2 МПаHV=1,854*P/d 2 кгс/мм 2 Прикладываемая нагрузка варьируется от 9,8 Н (1 кгс) до 980 Н (100 кгс). Значения определяются по таблицам относительно измеренного отпечатка d.

Метод считается эмпирическим и имеет большой разброс показаний. Но прибор имеет простую конструкцию и его можно использовать при измерении крупногабаритных и криволинейных деталей.

Измерить твердость по Моосу металлов и сплавов можно царапанием. Моос в свое время предложил делать царапины более твердым минералом по поверхности предмета. Он разложил известные минералы по твердости на 10 позиций. Первую занимает тальк, а последнюю алмаз.

После измерения по одной методике перевод в другую систему весьма условен. Четкие значения существуют только в соотношении твердости по Бринеллю и Роквеллу, так как машиностроительные предприятия их широко применяют. Зависимость можно проследить при изменении диаметра шарика.

d, ммHBHRAHRCHRB
2,371285,166,4
2,560181,159,3
3,041572,643,8
3,530266,732,5
4,022961,82298,2
5,014377,4
5,213172,4

Как видно из таблицы, увеличение диаметра шарика значительно снижает показания прибора. Поэтому на машиностроительных предприятиях предпочитают пользоваться измерительными приборами с однотипным размером индентора.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Твердостью металла называют его свойство оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии стандартного тела-наконечника на поверхностные слои материала.

Испытание на твердость – основной метод оценки качества термообработки изделия.

Определение твердости по методу Бринелля. Метод основан на том, что в плоскую поверхность под нагрузкой внедряют стальной шарик. Число твердости НВ определяется отношением нагрузки к сферической поверхности отпечатка.

Метод Роквелла (HR) основан на статическом вдавливании в испытываемую поверхность наконечника под определенной нагрузкой. В качестве наконечников для материалов с твердостью до 450 HR используют стальной шарик. В этом случае твердость обозначают как HRB. При использовании алмазного конуса твердость обозначают как HRA или HRC (в зависимости от нагрузки).

Твердость по методу Виккерса (HV) определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды. При испытании измеряют отпечаток с точностью до 0,001 мм при помощи микроскопа, который является составной частью прибора Виккерса.

Метод Шора. Сущность данного метода состоит в определении твердости материала образца по высоте отскакивания бойка, падающего на поверхность испытуемого тела с определенной высоты. Твердость оценивается в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания бойка.

4 различных метода определения твердости

Твердость определяется как мера того, насколько хорошо материалы сопротивляются локальной деформации, такой как удары, вмятины или царапины. Хотя это хорошо изученное физическое свойство, оно намного сложнее других характеристик, поскольку относится к различным типам сил нагрузки.

По сути, твердость – это всего лишь мера того, насколько хорошо материал работает в данном испытании на твердость. В результате сегодня исследователям доступны различные методы и методики определения твердости.В этой статье мы хотим изучить четыре различных метода определения твердости при вдавливании.

Испытание на твердость по Роквеллу

Метод определения твердости по Роквеллу, впервые разработанный более ста лет назад, представляет собой метод ускоренного определения твердости, который в основном используется для обеспечения качества и контроля производства. Он использует алмазный конус или стальной шарик, чтобы сначала приложить небольшую нагрузку около 3 кгс, а затем приложить дополнительную большую нагрузку; обычно более 10 кг.Измерение постоянного изменения глубины по сравнению с незначительной базовой линией позволяет инженерам рассчитать число твердости по Роквеллу.

Испытание на твердость по Бринеллю

Как и шкала Роквелла, испытание твердости по Бринеллю обычно касается больших нагрузок, приближающихся к номинальной максимальной силе в 3000 кгс, что требует более крупного и твердого наконечника индентора. Инденторы Бринелля имеют сферические наконечники из карбида вольфрама, которые оставляют на поверхности относительно широкий и глубокий отпечаток. В результате испытание на твердость по Бринеллю обычно используется для более крупных образцов.

Испытание на твердость по Кнупу

Тестирование твердости

по Кнупу было разработано специально для определения характеристик хрупких или тонких образцов, таких как керамика или поверхностные покрытия. Тяжелые нагрузки и прочные сферические инденторы двух предыдущих методов испытаний на твердость не подходили для таких хрупких материалов. Вместо этого испытание на микротвердость по Кнупу включает нагрузки не более 1 кгс, которые прикладываются с использованием характерного удлиненного пирамидального наконечника зонда.

Если вы хотите узнать больше, прочитайте нашу предыдущую статью: Что такое испытание на микротвердость по Кнупу?

Испытание на твердость по Виккерсу

Наконец, испытание на твердость по Виккерсу больше всего похоже на определение микротвердости по Кнупу, поскольку оно включает нагрузки не более 1 кгс и исключает использование шаровидных инденторов промышленных твердомеров.Зонд Виккерса представляет собой однородную пирамиду, которая вдавливается в поверхность и остается на определенный период времени, прежде чем зонд будет удален. Затем измеряется длина диагонали полученного слепка, которая используется для расчета твердости.

Испытание на твердость с помощью Clemex

Clemex – один из ведущих поставщиков решений для интеллектуальной микроскопии, предлагающий готовые системы для динамического определения твердости. Наши системы охватывают испытательные нагрузки от 0,3 до 30 кгс, с высокой гибкостью для различных методов испытания на твердость.Почему бы не связаться с членом команды Clemex сегодня, если у вас есть какие-либо вопросы?

Основы испытаний на твердость

Твердость – это характеристика материала, а не фундаментальное физическое свойство. Он определяется как сопротивление вдавливанию и определяется путем измерения постоянной глубины вдавливания.

Проще говоря, при использовании фиксированной силы (нагрузки) * и заданного индентора, чем меньше вдавливание, тем тверже материал. Значение твердости вдавливания получается путем измерения глубины или площади вдавливания с использованием одного из более чем 12 различных методов испытаний.

Испытание на твердость используется для двух общих характеристик

1. Характеристики материала
• Испытание для проверки материала
• Испытание на прокаливаемость
• Испытание для подтверждения процесса
• Может использоваться для прогнозирования прочности на разрыв

2. Функциональные возможности
• Тест для подтверждения способности функционировать в соответствии с требованиями.
• Износостойкость
• Прочность
• Ударопрочность

Рекомендации по испытаниям на твердость
Перед выбором метода испытания на твердость следует учесть следующие характеристики образца:

• Материал
• Размер образца
• Толщина
• Шкала
• Форма образца: круглая, цилиндрическая, плоская, неправильная.
• Датчик R&R

Материал
Тип материала и ожидаемая твердость будут определять метод испытания.Такие материалы, как закаленная подшипниковая сталь, имеют небольшой размер зерна и могут быть измерены с помощью шкалы Роквелла из-за использования алмазных инденторов и высокого давления PSI. Для таких материалов, как чугун и порошковые металлы, потребуется индентор гораздо большего размера, например, используемый в шкалах Бринелля. Возможно, потребуется измерить очень мелкие детали или небольшие участки на микротвердомере с использованием шкалы Виккерса или Кнупа.

При выборе шкалы твердости, общее руководство состоит в том, чтобы выбрать шкалу, которая определяет наибольшую нагрузку и наибольший возможный индентор без превышения определенных рабочих условий и учета условий, которые могут повлиять на результат испытания.


Размер образца

Чем меньше деталь, тем меньше нагрузка, необходимая для получения необходимого вдавливания. При работе с небольшими деталями особенно важно соблюдать требования к минимальной толщине и правильно размещать углубления на расстоянии от внутренних и внешних краев. Детали большего размера необходимо закрепить должным образом, чтобы обеспечить надежное размещение во время процесса испытания без возможности смещения или соскальзывания. Детали, которые либо выступают над наковальней, либо не могут легко поддерживаться на наковальне, должны быть зажаты на месте или надлежащим образом поддерживаться.

Цилиндрические образцы
Корректировка результата испытания необходима при испытании цилиндров с малым диаметром из-за разницы между осевым и радиальным потоком материала. Коэффициенты поправки на округлость добавляются к результатам тестирования в зависимости от диаметра выпуклых цилиндрических поверхностей. Кроме того, важно поддерживать минимальный интервал, равный 2 ~ 1/2 диаметру углубления от края или другого углубления.

Толщина образца
Ваш образец должен иметь минимальную толщину, которая как минимум в 10 раз (в десять раз) превышает ожидаемую глубину вдавливания.Существуют рекомендации по минимальной и допустимой толщине для обычных и поверхностных методов Роквелла.

Весы
Иногда необходимо проводить испытания в одной шкале, а отчеты – в другой шкале. Были установлены преобразования, которые имеют некоторую достоверность, но важно отметить, что, если фактическая корреляция не была завершена путем тестирования в различных масштабах, установленные преобразования могут предоставить или не предоставить надежную информацию. См. Таблицы преобразования шкалы ASTM для неаустенитных металлов в диапазоне высокой и низкой твердости.Также обратитесь к стандарту ASTM E140 для получения дополнительной информации о преобразовании шкалы.

Gage R&R
Исследования воспроизводимости и воспроизводимости манометра были разработаны для расчета способности операторов и их инструментов проводить соответствующие испытания в пределах допусков данного испытательного образца. При испытании на твердость существуют неотъемлемые переменные, которые не позволяют использовать стандартные процедуры и формулы R&R Gage с реальными образцами для испытаний. Вариации материалов и невозможность повторного тестирования одной и той же области на глубиномерах – два важных фактора, влияющих на результаты GR&R.Чтобы свести к минимуму эти эффекты, лучше всего провести исследование на тестовых блоках с высокой степенью согласованности, чтобы минимизировать эти встроенные вариации.

Твердомеры Newage Testing Instruments идеально подходят для этих исследований. К сожалению, поскольку эти исследования могут быть эффективно проведены только на тестовых блоках, их ценность не обязательно отражается на реальных операциях тестирования. Существует множество факторов, которые могут быть учтены при тестировании в реальных условиях. Тестеры Newage преуспевают в тестировании в реальных условиях за счет снижения воздействия вибрации, влияния оператора, прогиба детали из-за грязи, окалины, деформации образца под нагрузкой.

Механические методы определения твердости

Твердость материала – это способность противостоять механическому проникновению другого твердого материала в его поверхностный слой. Он определяется величиной нагрузки, необходимой для начала разрушения материала. Твердость делится на относительную и абсолютную. Относительная твердость – это твердость одного материала по отношению к другому. Абсолютная твердость определяется методом вдавливания.

Твердость зависит от многих факторов.Среди них: межатомные расстояния вещества, валентность, природа химической связи, хрупкость и пластичность материала, гибкость, эластичность, вязкость и другие качества.

Наиболее прочными материалами, доступными сегодня, являются две аллотропные модификации углерода – лонсдейлит, который в полтора раза тверже алмаза, и фуллерит, который по твердости в два раза превышает твердость алмаза. Однако среди обычных веществ алмаз остается самым твердым.

Для измерения твердости существует несколько шкал (методов измерения). Они будут разными для разных материалов. Для измерения твердости металлов используются методы:

Метод Бринелля – твердость определяется диаметром отпечатка, оставленного металлическим шариком, вдавленным в поверхность. Твердость рассчитывается как отношение силы, приложенной к шару, к площади отпечатка. Единицы измерения – кгс / мм2. Твердость, определенная этим методом, обозначается HB, где H = твердость, B – по Бринеллю.Это один из старейших методов, применявшихся еще в XIX веке.

Метод Роквелла – твердость определяется относительной глубиной вдавливания металлического или алмазного конуса в поверхность исследуемого материала. Твердость обозначается HR, где H – твердость, а R – твердость по Роквеллу. Твердость рассчитывается по формуле HR = 100 – kd, где d – глубина вдавливания индентора после снятия основной нагрузки, а k – коэффициент. Таким образом, максимальная твердость по Роквеллу соответствует HR 100.Третья буква в обозначении – это название типа шкалы, например: HRA, HRB, HRC и т. Д. Для ножей твердость определяется шкалой HRC, которая заканчивается на 70 единицах, так как большая твердость ножа не позволяют использовать их в полной мере из-за снижения ударной вязкости, повышенной хрупкости и т. д. Эта система была наиболее распространенной в XX веке.

Твердость по Роквеллу можно измерить с помощью:

1) Алмазный конус общей нагрузкой 150 кгс.Твердость измеряется по шкале C и обозначается HRC (например, 62 HRC). Этот метод позволяет определять твердость отпущенных и снятых напряжений сталей, материалов средней твердости, поверхностных слоев толщиной более 0,5 мм;

2) Алмазный конус общей нагрузкой 60 кгс. Твердость измеряется по шкале А, совпадающей со шкалой С, и обозначается HRA. Используется для оценки твердости очень твердых материалов, тонких поверхностных слоев (0.3 … 0,5 мм) и тонколистовой материал;

3) Стальной шар общей нагрузкой 100 кг. Твердость обозначается HRB и измеряется по шкале B. Так определяется твердость мягкой (отожженной) стали и цветных сплавов.


При измерении твердости прибором Роквелла на поверхности образца не должно быть окалины, трещин, вмятин и т. Д. Необходимо контролировать перпендикулярное приложение нагрузки к поверхности образца и стабильность его положения на поверхности. стол инструмента.Расстояние вдавливания должно быть не менее 1,5 мм при вдавливании конуса и не менее 4 мм при вдавливании шарика. Твердость измеряется не менее 3 раз на одном образце, затем выводится среднее значение. Преимущество метода Роквелла по сравнению с методами Бринелля и Виккерса состоит в том, что значение твердости по Роквеллу фиксируется непосредственно стрелкой индикатора, поэтому нет необходимости в оптическом измерении размеров слепка.

Метод Виккерса – это самый широкий диапазон охвата, твердость определяется площадью отпечатка, оставленного четырехгранной алмазной пирамидой, вдавленной в поверхность.Обозначается HV, где H – твердость по Виккерсу. При испытании методом твердости по Виккерсу алмазная четырехгранная пирамида под углом вдавливается в поверхность материала. После снятия вдавливающей нагрузки измеряется диагональ отпечатка. Число твердости по Виккерсу обозначается символом HV, обозначающим нагрузку P и время выдержки под нагрузкой, а размер числа твердости (кгс / мм2) не устанавливается. Продолжительность выдержки индентора под нагрузкой для сталей 10-15 с, для цветных металлов – 30 с.Преимущество метода Виккерса по сравнению с методом Бринелля заключается в том, что метод Виккерса позволяет испытывать материалы с более высокой твердостью благодаря использованию алмазной пирамиды.

Твердость по Шору (Метод вдавливания) – твердость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. В этом методе измерения инструмент называется твердометром. Обычно метод Шора используется для определения твердости низкомодульных материалов (полимеров).Метод Шора включает 12 шкал измерения. Чаще всего используются варианты A (для мягких материалов) или D (для более твердых материалов). Твердость, определенная этим методом, обозначается буквой используемой шкалы, написанной после числа с явным указанием метода. Например, резина в шине автомобильного колеса имеет твердость около 70А, ластика – около 50А.

Твердость по Шору (метод отскока) – метод определения твердости очень твердых материалов, в основном металлов, по высоте, на которую отскакивает специальная пуля после удара, падая с определенной высоты.Твердость этого метода Шора оценивается в условных единицах пропорционально высоте отскока пули. Обозначается HSx, где H – твердость, S – по Шору и x – латинская буква, обозначающая тип шкалы, используемой при измерении.

Метод Лееба (твердомер) . Это наиболее широко используемый сегодня метод в мире, твердость определяется как отношение скоростей до и после отскока пули от поверхности. Он обозначается HL, где H – твердость, L – Leeb, а 3-я буква указывает тип датчика, например, HLD, HLC и т. Д.При использовании этого метода пуля, падающая нормально на поверхность исследуемого материала, сталкивается с поверхностью и отскакивает от нее. Скорость пули измеряется до и после отскока. Предполагается, что пуля не подвергается необратимой деформации.

Метод Аскера – твердость определяется глубиной проникновения стальной полусферы под действием пружины. Используется для мягких каучуков. По принципу измерения он соответствует методу Шора, но отличается формой поверхности зонда.Аскер использует полусферу диаметром 2,54 мм.

Метод Кузнецова-Герберта-Ребиндера – твердость определяется временем затухания колебаний маятника, которые воздействуют на исследуемый металл.

Метод Полди (двойной слепок шара) – твердость оценивается по сравнению с твердостью стандартного материала, испытание проводится путем одновременного удара стальным шариком как в образец, так и в стандартный материал.

Твердость минералов.


Шкала твердости минералов Мооса (склероскопы-царапины) – метод определения твердости минералов путем царапания одного минерала другим, для сравнительной диагностики твердости минералов между собой в системе более мягкий-твердый. Исследуемый минерал либо не поцарапан другим минералом (стандартом Мооса или склероскопом), и тогда его твердость по Моосу выше, либо он царапается, и тогда его твердость по Моосу ниже.Шкала Мооса определяет, какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал, а какой из десяти стандартных минералов царапает тестируемый материал.


Основы испытаний на твердость

Автор: Рич Висмер, менеджер по продажам приборов для испытаний на твердость Newage

Твердость – это характеристика материала, а не фундаментальное физическое свойство. Он определяется как сопротивление вдавливанию и определяется путем измерения постоянной глубины вдавливания.Проще говоря, при использовании фиксированной силы (нагрузки) и заданного индентора, чем меньше вдавливание, тем тверже материал. Значение твердости вдавливания получается путем измерения глубины или площади вдавливания с использованием одного из более чем 12 различных методов испытаний.

Замечания по испытаниям на твердость
Перед выбором метода испытания на твердость следует учесть следующие характеристики образца:

• Размер образца
• Цилиндрические образцы
• Толщина образца
• Весы
• Датчик R&R

Образец Размер
Чем меньше деталь, тем меньше нагрузка, необходимая для получения необходимого вдавливания.При работе с небольшими деталями особенно важно соблюдать требования к минимальной толщине и правильно размещать углубления на расстоянии от внутренних и внешних краев. Детали большего размера необходимо закрепить должным образом, чтобы обеспечить надежное размещение во время процесса испытания без возможности смещения или соскальзывания. Детали, которые либо выступают над наковальней, либо не могут легко поддерживаться на наковальне, должны быть зажаты на месте или надлежащим образом поддерживаться.

Цилиндрические образцы
Корректировка результата испытания необходима при испытании цилиндров с малым диаметром из-за разницы между осевым и радиальным потоком материала.К результатам испытаний добавляются поправочные коэффициенты округлости, основанные на диаметре выпуклых поверхностей цилиндров. Кроме того, важно поддерживать минимальный интервал, равный 2 ~ 1/2 диаметру углубления от края или другого углубления.

Толщина образца
Образец должен иметь минимальную толщину, которая как минимум в десять раз превышает ожидаемую глубину вдавливания. Существуют рекомендации по минимальной толщине для обычных и поверхностных методов Роквелла.

Весы
Иногда необходимо проводить испытания в одной шкале, а отчеты – в другой шкале. Были установлены преобразования, которые имеют некоторую достоверность, но важно отметить, что, если фактическая корреляция не была завершена путем тестирования в различных масштабах, установленные преобразования могут предоставить или не предоставить надежную информацию.

Gage R&R
Исследования воспроизводимости и воспроизводимости манометра были разработаны для расчета способности операторов и их инструментов проводить испытания в соответствии с допусками данного испытательного образца.При испытании на твердость существуют неотъемлемые переменные, которые не позволяют использовать стандартные процедуры и формулы R&R Gage с реальными образцами для испытаний. Вариации материалов и невозможность повторного тестирования одной и той же области на глубиномерах – два важных фактора, влияющих на результаты GR&R. Чтобы свести к минимуму эти эффекты, лучше всего провести исследование на тестовых блоках с высокой степенью согласованности, чтобы минимизировать эти встроенные вариации.

Методы испытания на твердость
Метод испытания Роквелла, как определено в ASTM E-18, является наиболее часто используемым методом испытания на твердость.Испытание Роквелла, как правило, проще и точнее, чем другие методы определения твердости. Метод испытания Роквелла используется для всех металлов, за исключением условий, когда структура испытываемого металла или условия поверхности могут вносить слишком большие изменения; где отступы будут слишком большими для приложения; или если размер образца или форма образца запрещают его использование.

Метод Роквелла измеряет остаточную глубину вдавливания, создаваемого силой / нагрузкой на индентор.Сначала к образцу прикладывают предварительное испытательное усилие (обычно называемое предварительным натягом или незначительной нагрузкой) с помощью алмазного индентора. Эта нагрузка представляет собой нулевую или контрольную позицию, которая прорывается через поверхность, чтобы уменьшить влияние чистоты поверхности.

После предварительной нагрузки применяется дополнительная нагрузка, называемая основной нагрузкой, для достижения общей требуемой испытательной нагрузки. Эта сила сохраняется в течение заданного времени (времени выдержки), чтобы обеспечить упругое восстановление. Затем эта основная нагрузка снимается, и конечное положение измеряется в сравнении с положением, полученным из предварительной нагрузки, отклонения глубины вдавливания между значением предварительной нагрузки и значением основной нагрузки.Это расстояние конвертируется в число твердости.

Метод испытаний Бринелля определен в ASTM E10. Чаще всего он используется для испытания материалов, имеющих слишком грубую структуру или поверхность, слишком грубую для испытания с использованием другого метода испытаний, например, отливок и поковок. При испытаниях по Бринеллю часто используется очень высокая испытательная нагрузка (3000 кгс) и индентор шириной 10 мм, так что полученное вдавливание усредняет большинство поверхностных и подповерхностных несоответствий.

Метод Бринелля применяет заданную испытательную нагрузку (F) к твердосплавному шарику фиксированного диаметра (D), который удерживается в течение заданного периода времени, а затем удаляется.Полученный слепок измеряется как минимум на двух диаметрах – обычно под прямым углом друг к другу, и эти результаты усредняются (d). Затем используется диаграмма для преобразования среднего измерения диаметра в число твердости по Бринеллю. Испытательные усилия варьируются от 500 до 3000 кгс.

Обычно отпечаток делается на машине для определения твердости по Бринеллю, а затем на втором этапе измеряется диаметр отпечатка с помощью специально разработанного микроскопа Бринелля или оптической системы. Результирующее измерение преобразуется в значение Бринелля с помощью формулы Бринелля или таблицы преобразования на основе формулы.

Диаметр шариковых инденторов может составлять от 10 мм до 1 мм. Обычно меньшие нагрузки и меньшие диаметры шара используются для удобства в «комбинированных» тестерах, таких как блоки Rockwell, которые имеют небольшую нагрузочную способность.

Метод испытаний Виккерса, также называемый методом испытания на микротвердость, в основном используется для небольших деталей, тонких сечений или глубинных работ. Метод Виккерса основан на оптической системе измерения. Процедура испытания на микротвердость, ASTM E-384, определяет диапазон легких нагрузок с использованием алмазного индентора для создания отпечатка, который измеряется и преобразуется в значение твердости.

Это очень полезно для тестирования материалов широкого спектра, если образцы для испытаний тщательно подготовлены. Алмаз в форме пирамиды с квадратным основанием используется для тестирования по шкале Виккерса. Обычно грузы очень легкие, от нескольких граммов до одного или нескольких килограммов, хотя «Макро» грузы Виккерса могут достигать 30 кг и более. Методы микротвердости используются для испытаний металлов, керамики, композитов – практически любых материалов.

Так как тестовое вдавливание в тесте Виккерса очень мало, его можно использовать в самых разных областях: тестирование очень тонких материалов, таких как фольга, или измерение поверхности детали, мелких деталей или небольших участков, измерение отдельных микроструктур или измерение глубина поверхностного упрочнения путем разделения детали на секции и выполнения серии углублений для описания профиля изменения твердости.

Метод испытания Кнупа, также называемый методом испытания на микротвердость, в основном используется для небольших деталей, тонких сечений или глубинных работ. Метод Виккерса основан на оптической системе измерения. Процедура испытания на микротвердость, ASTM E-384, определяет диапазон легких нагрузок с использованием алмазного индентора для создания отпечатка, который измеряется и преобразуется в значение твердости.

Это очень полезно для тестирования материалов широкого спектра, если образцы для испытаний тщательно подготовлены.Алмаз в форме пирамиды используется для тестирования по шкале Кнупа. Этот индентор отличается от индентора пирамиды, использованного в тесте Виккерса. Индентор Кнупа имеет более удлиненную или прямоугольную форму.

Метод Кнупа обычно используется, когда углубления расположены близко или очень близко к краю образца. Ширина углубления Кнупа может обеспечить большее разрешение при измерениях, а также менее глубокое углубление. Следовательно, его можно использовать для очень тонких материалов.

В тесте Кнупа заданное испытательное усилие прикладывается с алмазным индентором пирамидальной формы в течение заданного периода времени выдержки.Индентор, используемый в тесте Кнупа, имеет форму пирамиды, но более удлинен, чем индентор, использованный в тесте Виккерса. После этого периода ожидания сила снимается. В отличие от теста Виккерса, в котором длина отпечатка по вертикальной и горизонтальной осям измеряется и усредняется, в методе Кнупа используется только длинная ось. Затем это измерение преобразуется в число твердости по Кнупу с помощью диаграммы.

Так как испытательный отпечаток в тесте Кнупа очень мал, он полезен для множества приложений, таких как испытание очень тонких материалов, таких как фольга, или измерение поверхности детали, мелких деталей или небольших площадей, измерение отдельных микроструктур или измерение глубину поверхностного упрочнения путем разделения детали на части и выполнения ряда углублений для описания профиля изменения твердости.

Глубина корпуса – это толщина закаленного слоя на образце. Цементная закалка улучшает как износостойкость, так и усталостную прочность деталей при динамических и / или термических напряжениях. Детали из закаленной стали обычно используются во вращающихся устройствах, где требуются высокая износостойкость и прочность. Характеристики поверхностного упрочнения в первую очередь определяются твердостью поверхности, эффективной глубиной твердости и профилем глубины остаточного напряжения. Примерами использования закалки являются шестерни и детали двигателя.

Проверка глубины гильзы часто включает выполнение серии слепков твердости от края образца к центру. Изменение твердости отображается на графике и рассчитывается расстояние от поверхности до предела твердости (HL).

Узнайте больше о проверке твердости и ознакомьтесь с полным ассортиментом наших твердомеров на сайте www.hardnesstesters.com.

Испытание на твердость: метод, приложение и программное обеспечение

Испытание на твердость: метод, приложение и программное обеспечение – [FP] -LIMS

Широко используемый метод измерения механического сопротивления поверхностей – определение твердости.Существуют различные методы проверки твердости компонента или материала.

Обзор распространенных методов испытания на твердость

Методы, используемые для измерения твердости, различаются в зависимости от формы тела измеряемого объекта. Например, твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу и твердость по Виккерсу. И в методе Бринелля, и в методе Роквелла в качестве входного тела используется стандартизованный шар. Метод Виккерса основан на использовании равносторонней ромбовидной пирамиды в качестве инструмента. Образец помещают на поверхность испытуемого материала и прикладывают стандартизованную силу.Затем измеряется глубина входа инструмента, и на основе этой глубины определяется степень твердости.

Другие методы определения твердости: по Мартенсу, Кнупу, Шору, Барколу, Бухгольцу и многие другие.

Зачем измерять твердость материалов?

Твердость материалов является информативным свойством. Предоставляет информацию об износостойкости материалов. В частности, в области режущего инструмента твердость играет решающую роль как свойство материала.

Испытание на твердость: Какие устройства используются для измерения твердости?

Поскольку твердость является основным свойством материала, на рынке доступны все виды устройств. Инструменты ZwickRoell особенно хорошо зарекомендовали себя при измерении твердости металлов, пластмасс, резины и специальных материалов. Разумеется, все действующие стандарты принимаются во внимание.

Испытания на твердость используются для управления качеством. Качество продукции и материалов проверяется при поступлении и отправке товаров.Для управления полученными данными рекомендуется использовать программное обеспечение для правильного потока информации.

Fink & Partner – LIMS в управлении качеством

LIMS

Fink & Partner используется, прежде всего, в области управления качеством. Таким образом, данные, агрегированные измерительным устройством, могут быть автоматически отправлены в программное обеспечение. Оценка данных гарантирует соблюдение стандарта качества. Поскольку LIMS от Fink & Partner работает исключительно с необработанными данными, можно автоматизировать документирование.Кроме того, качество всегда можно проверить, а в случае несоответствия можно быстро найти происхождение.

Вы заинтересованы в использовании [FP] -LIMS? Наши специалисты с радостью проконсультируют вас по дальнейшему планированию вашего проекта. Мы с нетерпением ждем вашего ответа!

Испытание на твердость и программное обеспечение LIMS?

© Авторское право – Fink & Partner GmbH Пролистать наверх

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранять

Индивидуальная политика конфиденциальности

Подробная информация о файлах cookie Политика конфиденциальности

Настройки защиты данных

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.

Имя Borlabs Cookie
Провайдер Владелец этого сайта
Назначение Сохраняет настройки, указанные пользователем в блоке cookie Borlabs.
Имя файла cookie Borlabs-печенье
Срок действия cookie 1 Яр
Имя Matomo
Провайдер Fink & Partner GmbH
Назначение Matomo Website Analytics создает анонимную статистику использования веб-сайта.
Политика конфиденциальности https://www.fp-lims.com/en/privacy-policy/
Хост (ы) фп-лимс.com
Имя файла cookie _pk _ *. *
Срок действия cookie 13 человек

Контент сторонних видео- и социальных сетей по умолчанию заблокирован.При активации файлов cookie с внешнего носителя для доступа к указанному стороннему контенту не требуется ручное согласие.

Показать информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

при поддержке Borlabs Cookie

Политика конфиденциальности

Какие существуют способы измерения жесткости воды?

Чаще всего твердость измеряют титрованием раствором ЭДТА.Титрование включает добавление небольшого количества раствора к пробе воды до тех пор, пока проба не изменит цвет. Вы можете титровать образец для определения общей твердости с помощью бюретки или тестового набора. Вы также можете измерить кальциевую жесткость отдельно от магниевой жесткости, регулируя pH и используя различные индикаторы. В наборах для определения общей твердости раствора Хаха для определения общей твердости раствор ЭДТА добавляют к образцу с помощью пипетки. Комплект для испытания на общую жесткость

, модель HA-71A (продукт № 145201), в котором используется индикатор ManVer, лучше всего подходит для проб естественной воды, особенно когда присутствует железо или марганец, или при высокой щелочности.
Комплект для испытания на общую твердость, модель 5-B (№ продукта 145300), комплект для испытания на общую твердость, модель 5-EP (№ продукта 145400) и комплект для испытания на твердость (общую), модель 5-EP MG-L (№ продукта № 145401 ), в которых используется реагент UniVer, лучше всего подходят для промышленных проб, которые могут содержать высокие концентрации металлов, таких как медь.

Доступны другие наборы для отдельного измерения кальциевой и магниевой жесткости.

Наборы

, использующие цифровой титратор, могут измерять концентрацию жесткости более точно, чем наборы для капельного титрования.Это связано с тем, что цифровой титратор дозирует раствор ЭДТА очень маленькими порциями. В наборах с цифровым титратором используется индикатор ManVer.

Также доступны тестовые полоски для измерения твердости. На полоске появляется цвет, и полоса соответствует диаграмме. На диаграмме показаны цвета для концентраций 0, 25, 50, 120, 250 и 425 частей на миллион или 1, 1,5, 3,7, 15 и 25 гран на галлон (gpg). Используйте тест-полоски, когда общий диапазон жесткости достаточен. Не используйте тест-полоски, когда требуется точная концентрация жесткости.

При необходимости измерения жесткости в очень мягкой воде, где ожидается, что концентрация будет ниже 4 мг / л в виде CaCO3, используйте колориметр, такой как колориметр DR900, или спектрофотометр, такой как DR / 3900, DR1900 или DR6000. . Кальций также можно измерить с помощью ионоселективного электрода, такого как кальциевый электрод модели ISE25Ca производства Radiometer Analytical. Электрод – лучший метод для использования, когда цвет или помутнение образца мешают титрованию или колориметрическим методам.

Компания Hach также выпускает несколько онлайн-анализаторов твердости для непрерывного мониторинга твердости, таких как анализаторы твердости модели SP 510 и APA6000. Эти инструменты могут активировать сигнализацию или насосы, когда концентрация жесткости достигает выбранных концентраций.

Испытания на твердость при вдавливании – обзор

5.5 Анализ степенного закона на основе данных микротвердости по Виккерсу

Испытания на твердость при вдавливании, вероятно, являются наиболее распространенными из всех методов испытаний для оценки различных механических свойств материалов.Однако хорошо известно, что применение методов индентирования микротвердости испытывает эффект нагрузки / размера в области низких нагрузок и традиционно описывал эффект размера вдавливания (ISE) с помощью хорошо известного степенного закона, первоначально заданного для сферического вдавливания. [30, 74]. Закон Мейера [85] – часто используемая модель для объяснения ISE и поведения эффекта размера обратного вдавливания (RISE) [85]. Этот закон представляет собой простое выражение между приложенной нагрузкой P и длиной диагонали d :

(5.7) P = Adn

, где показатель степени, n , индекс Мейера или коэффициент деформационного упрочнения, является мерой ISE, а A – константа материала.

Эти значения можно найти на графике ln P в сравнении с ln d . Этот график также является мерой поведения ISE и RISE. Если значение n больше 2, получается поведение RISE [3, 85]; если значение n меньше 2, получается поведение ISE [3, 85]. Когда значение n равно 2, твердость не зависит от нагрузки, что дает закон Кика [54, 86].

Данные индентирования для материала, исследованного в настоящей работе, представлены на рис. 5.36–5.43. Они показывают линейную зависимость, подразумевая, что традиционный закон Мейера подходил для описания данных вдавливания. Для образца легированного стекла и нанокомпозитов число Мейера больше 2, что доказывает смещение, зависящее от нагрузки (поведение RISE), как показано в таблице 5.2. Результаты, полученные на приведенных выше графиках, приведены в Таблице 5.2. Расчетные значения n указывают на увеличение твердости при вдавливании по Виккерсу с увеличением приложенной испытательной нагрузки на вдавливание, что согласуется с RISE [85].Хотя значение n указывает на взаимодействие дислокационных петель друг с другом, а также с поверхностью кристалла, физические значения параметров A и n все еще неудовлетворительны. Это требует более глубокого изучения в ближайшее время.

Рис. 5.36. Вариация ln P с ln d легированного CuI (A) образца тройного молибдата меди и стеклянных нанокомпозитов (CMGNC) и (B) их термообработанных аналогов.

Фиг.5.37. Вариация твердости по Виккерсу ( H v ) в зависимости от содержания CuI. Наиболее подходящая сплошная кривая обозначает теоретическую кривую.

Рис. 5.38. Вариация ln P с ln d образца тройных медно-селенитных стеклянных нанокомпозитов (SGNC), легированных CuI.

Рис. 5.39. Вариация ln P с ln d легированного AgI (A) образца псевдотройных нанокомпозитов стекла (AACGNC1) и (B) их термообработанных аналогов.

Рис. 5.40. Вариация ln P с ln d AgI легировала образец псевдотройных стекло-нанокомпозитов (AACGNC2).

Рис. 5.41. Вариация ln P с ln d образца CdI 2 , легированного серебром-цинком-ванадатом стеклянных нанокомпозитов (SZCVGNC).

Рис. 5.42. Вариация ln P с ln d полупроводникового образца стекло-нанокомпозитов MoO 3 -ZnO (MZGNC).

Рис. 5.43.Кривая эффекта размера отступа.

Влияние размера нагрузки при вдавливании (ISE) на микротвердость было рассмотрено на основе множества явлений, включая деформационное упрочнение во время индентирования, нагрузку, инициирующую пластическую деформацию, пластическое восстановление при вдавливании, энергию активации зарождения дислокаций, поверхностную дислокацию. пиннинг и расстояние между полосами пластической деформации [85]. Применение уравнения. (5.7) дает значение n , которое больше 2, что свидетельствует об увеличении кажущейся микротвердости при более высоких испытательных нагрузках на вдавливание.Для критического изучения ISE необходимо оценить обширный набор экспериментальных измерений микротвердости материала, который включает постоянное значение n = 2 для всех инденторов и для всех геометрически подобных оттисков. Однако n > 2 указывает на область, где H v уменьшается с увеличением нагрузки [54, 86]. В настоящем исследовании коэффициент деформационного упрочнения n и A был определен с использованием метода наименьших квадратов и оказался больше 2 для всех образцов, как показано в таблице 5.2. По мнению различных исследователей [39, 64, 76–78, 86], решетка мягкая, если n > 2, и решетка жесткая, если n <2. Комбинируя уравнения. (5.1), (5.7):

(5.8) Hv = Bdn − 2

Из этого соотношения ясно, что для ISE значение n должно быть меньше 2. Обратите внимание, что ISE обычно связана отклонению значения n от 2; для n равным 2 означает отсутствие ИСЭ [34]. В настоящей работе значения n больше 2, и, следовательно, это подтверждает RISE.Согласно литературным данным [39, 64, 76–78, 86], n находится между 1 и 1,6 для твердых материалов, а для мягких материалов выше 1,6. Таким образом, исследуемые стекло-нанокомпозиты можно рассматривать как мягкие материалы.

Существует тенденция к увеличению плотности с увеличением концентрации CuI, легирования CdI 2 и легирования AgI в Ag 2 O и MoO 3 , тогда как в термообработанных образцах плотность уменьшается с увеличение концентрации легирования AgI с использованием Ag 2 O и MoO 3 и бинарной (MoO 3 -ZnO) системы стекло-нанокомпозиты.Присутствие наночастиц CuMo 4 , CuSeO 3 , Cd (V 2 O 5 ), ZnMoO 4 наночастиц в GNC с мостиковым кислородом придаст большей жесткости структуре, вызывая максимальную связность стекла. сеть и повышение микротвердости. В настоящем исследовании было обнаружено, что микротвердость по Виккерсу всех типов стекло-нанокомпозитов увеличивалась с увеличением нагрузки до 50 гс, а выше нагрузки 100 г твердость достигала практически постоянного значения.Коэффициент деформационного упрочнения n оказался больше 2, что указывает на увеличение микротвердости с увеличением нагрузки.

Экспериментальные данные на рис. 5.38 соответствуют теоретическому степенному закону, предложенному следующим образом:

(5.9) Hv = Axn

, где A – константа, а n – индекс.

Наиболее подходящая сплошная кривая показана на рис. 5.37. Подгоняя экспериментальные данные предложенным степенным законом, мы получили значения A = 6.4 × 10 9 и n = – 0,44. Из этого анализа можно сделать вывод, что значение A указывает на среднюю микротвердость (6,4 × 10 9 Паскаль), а значение n означает уменьшение микротвердости с увеличением содержания CuI, полученное из экспериментальных данных ( Таблица 5.3).

Таблица 5.3. Коэффициент деформационного упрочнения ( n ) для различных образцов стекло-нанокомпозитов.


2,17
2,06 0,70 Внезапное охлаждение
Sl. нет. Композиции Значение x и y Условие образца Значение n
1. x CuI- (1- x ) (0,5CuO-0,5MoO 3 ) x = 0,30
x = 0,40
x = 0,50
Внезапное охлаждение
2. x CuI- (1- x ) (0,5CuO-0,5MoO 3 ) x = 0,30
x = 0,40
= 0,50
Термическая обработка
Термическая обработка проводилась при 200 ° C в течение 3 часов)
2.37
2,43
2,37
3. x CuI- (1- x ) (0,5CuO-0,5SeO 2 ) x = 0,20
x = 0,70
2,30
2,69
4. x AgI- (1- x ) (0,5Ag 2 O-0,5CuO) x = 0,40
x 0,50
Внезапное охлаждение 2,09
2,18
5. x AgI- (1- x ) (0,5Ag 2 O-0,5CuO) x = 0,40
x = 0,50
Термообработка при 250 ° C в течение 3 часов 2,03
2,37
6. x AgI- (1 – x ) [0,5Ag 2 O-0,5 { y CuO- (1- y ) MoO 3 }] x = 0,50
y = 0,70
Внезапное охлаждение 2.32
7. x AgI- (1 – x ) [0,5Ag 2 O-0,5 { y CuO- (1 – y ) MoO 3 }] x = 0,50
y = 0,70
Термическая обработка при 250 ° C в течение 3 часов 2,37
8.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *