Шкалы твердости: РАЗЛИЧНЫЕ ШКАЛЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТВЕРДОСТИ
alexxlab | 04.01.1981 | 0 | Разное
Измерение твердости металлов: методы Бринелля, Роквелла, Виккерса
Существует довольно большое количество различных механических характеристик металла, которые учитываются при производстве различных деталей. Многие из них зависят от химического состава материала, другие от особенностей эксплуатации. Измерение твердости металла проводится чаще других испытаний, так как это качество во многом определяет особенности эксплуатации материала. Рассмотрим особенности определения твердости подробнее.
Измерение твердостиПонятие твердости
Твердость – свойство материалов, характеризующее способность проникновения одного, более твердого, тела в другое. Также эта характеристика определяет устойчивость к пластической деформации или разрушению поверхностных слоев при оказании сильного давления.
Измеряется показатель в самых различных единицах в зависимости от применяемого метода.
Все методы определения твердости материалов можно разделить на несколько основных групп:
- Статические. Подобные методы характеризуются тем, что нагрузка постепенно возрастает. Время выдержки может быть разным — все зависит от особенностей применяемого метода.
- Динамические характеризуются тем, что нагрузка на образец подается с определенной кинетической энергией. При этом показатель твердости является менее точным, так как при динамической нагрузке возникает определенная отдача из-за упругости материала. Результаты подобных испытаний зачастую называют твердостью материалов при ударе.
- Кинетические основаны на непрерывной регистрации показателей во время проведения испытаний, что позволяет получить не только конечный, но и промежуточный результат. Для этого применяется специальное оборудование.
Измерение твердости инструмента
Кроме этого, классификация методов определения твердости проводится по принципу приложенной нагрузки. Выделяют следующие способы испытания образца:
- Вдавливание является на сегодняшний день наиболее распространенным способом определения рассматриваемого показателя.
- При отскоке проводится замер того, как высоко боек отлетит от поверхности испытуемого образца. В данном случае просчет твердости проводится по показателю сопротивления упругой деформации. Методы подобного типа довольно часто применяются для контроля качества прокатных валиков и изделий с большими размерами.
- Методы, основанные на царапании и резании, сегодня применяются крайне редко. Были они разработаны два столетия назад.
Как правило, в твердомерах есть деталь, которая оказывает воздействие на испытываемую заготовку. Примером можно назвать стальные шарики различного диаметра и алмазные наконечники с формой пирамиды. Некоторые из применяемых на сегодняшний день методов рассмотрим подробнее.
Измерение твердости по Бринеллю
Чаще всего проводится измерение твердости по Бринеллю. Этот метод регламентирован ГОСТ 9012. К особенностям испытания металлов и сплавов подобным методом можно отнести следующие моменты:
- В качестве тела, которое будет оказывать воздействие на испытуемый образец, используется стальной шарик.
- Для тестирования применяется шарик с определенным диаметром, который изготавливается из закаленной стали. К нему прилагается постоянно нарастающая нагрузка.
- Главным условие применения этого метода тестирования металлов и сплавов является то, что шарик должен изготавливается из более твердого материала, чем испытуемый образец.
- После завершения теста проводится измерение полученного отпечатка на поверхности.
- Данный способ позволяет получить данные, которые указываются в HB. Именно это обозначение сегодня встречается чаще других в различной справочной документации.
- Для удобства применения данного способа были созданы специальные таблицы, которые основаны на зависимости диаметрального размера шарика, твердости и полученного отпечатка.
Измерение по методу Бринеллю
Стоит учитывать, что по Бринеллю не рекомендуется тестировать стали и сплавы, твердость которых превышает значение 450HB. Цветные металлы должны обладать показателем ниже 200 HB.
Измерение твердости по Виккерсу
Также выделяют метод измерения твердости по Виккерсу, который регламентирован ГОСТ 2999. Получил он распространение при определении твердости деталей и заготовок, который имеют небольшую толщину. Кроме этого, он может применяться для измерения твердости деталей, имеющих поверхностный твердый слой.
К особенностям этого способа тестирования образца можно отнести нижеприведенные моменты:
- Применяется так называемый алмазный наконечник, который имеет форму пирамиды с четырьмя гранями и равными сторонами.
- Выбирается определенное время выдержки.
- После того, как снимается нагрузка, проводится измерение размеров диагоналей получившегося отпечатка и вычисляется среднее арифметическое значение.
- Величина прилагаемой нагрузки регламентирована, может выбираться в зависимости от типа тестируемого материала.
- Полученные результаты в ходе проведения исследований обозначаются HV.
Метод Виккерса
В некоторых случаях после полученного значения указывается время выдержки и величина прилагаемой нагрузки, что позволяет с большей точностью определить значение твердости.
Измерение твердости по Роквеллу
Данный метод регламентируется ГОСТ 9013. Для его проведения используется специальный прибор для измерения твердости, который позволяет создать две последовательные нагрузки, прилагаемые к поверхности образца. К особенностям проведения подобного теста можно отнести:
- Сначала оказывается предварительная нагрузка, после чего добавляется вторая.
- После выдержки под общей нагрузкой в течении 3-5 секунд вторая снимается, проводится замер глубины отпечатка, затем снимается предварительная нагрузка.
- Измерение полученных данных проводится в условных единицах, которые равны осевому смещению индикатора на 0,002.
- Определяется число твердости по Роквеллу по специальной шкале прибора.
- Форма применяемого индикатора может существенно отличаться. Именно поэтому было введено несколько типов измерительных шкал, которые соответствуют определенной форме индикатора.
- Для обозначения полученной величины могут применяться обозначения HIRA, HRC, HRB. Они соответствуют форме применяемого индикатора и шкалы обозначения.
Принцип измерения твердости по Роквеллу
В качестве индикатора могут использоваться стальной шарик и два алмазных конуса различного размера. Этот метод измерения твердости закаленных деталей проводится только при применении алмазного конуса меньшего размера, предварительная оказываемая нагрузка составляет 10 кгс, основная 50 кгс. За счет предварительной нагрузки исключается вероятность того, что из-за упругости материала полученные значения будут менее точными. Кроме этого, предварительная нагрузка позволяет проводить измерение твердости металлов и сплавов, которые прошли предварительную термическую обработку.
Измерение твердости по Шору
Метод определения твердости по Шору применяется для тестирования прокатных валиков на момент их изготовления. Кроме этого, проверка рассматриваемого показателя может проводиться при эксплуатации валиков на прокатных станках, так как из-за оказываемого воздействия структура металла может изменяться, ухудшая эксплуатационные качества. Регламентирован метод Шора ГОСТ 23273.
Шкала твердости по Шору
Рассматривая измерение твердости по Шору, следует отметить следующие моменты:
- В отличие от предыдущих способов, рассматриваемый основан на свободном падении алмазного индикатора на тестируемую поверхность с определенной высоты. Для тестирования применяется специальное оборудование, которое позволяет фиксировать точно высоту отскока.
- Масса применяемого бойка с алмазным наконечником составляет 36 грамм. Этот показатель важен, так как учитывается при проводимых расчетах.
- Твердость определяется по высоте отскока, измерение проводится в условных единицах. Падение образца на поверхность происходит с образованием небольшого углубления, а упругость приводит к обратному отскоку. Этот метод хорош тем, что позволяет проводить тестирование образцов, которые прошли предварительную термическую обработку. При постепенном вдавливании возникающая нагрузка может стать причиной деформирования используемого наконечника или шарика. В этом случае вероятность их деформации весьма мала.
- За 100 единиц твердости в этом случае принято считать высоту отскока 13,6 мм с возможностью небольшого отклонения в большую или меньшую сторону. Этот показатель можно получить при тестировании углеродистой стали, прошедшей процесс закалки. В качестве обозначения применяется аббревиатура HSD.
Сегодня этот способ измерения твердости применяется довольно редко из-за высокой погрешности и сложности замера высоты отскока байка от тестируемой поверхности.
Как ранее было отмечено, существует довольно большое количество методов измерения рассматриваемого показателя. Однако из-за сложности проведения тестов и большой погрешности многие уже не применяются.
В некоторых случаях проводится тестирование на микротвердость. Для измерения этого показателя прилагается статическая нагрузка к телу с формой пирамиды, и оно входит в испытуемые образец. Время выдержки может варьироваться в большом диапазоне. Показатель вычисляется примерно так же, как при методе Виккерса.
Соотношение значений твердости
При выборе метода измерения твердости поверхности следует учитывать, что между полученными данными нет никакой связи. Другими словами, выполнить точный перевод одной единицы измерения в другую нельзя. Применяемые таблицы зависимости не имеют физического смысла, так как они эмпирические. Отсутствие зависимости также можно связать с тем, что при тестировании применяется разная нагрузка, различные формы наконечников.
Существующие таблицы следует применять с большой осторожностью, так как они дают только приблизительные результаты. В некоторых случаях рассматриваемый перевод может оказаться весьма точным, что связано с близкими физико-механическими свойствами испытуемых металлов.
В заключение отметим, что значение твердости связано со многими другими механическими свойствами, к примеру, прочностью, упругостью и пластичностью. Поэтому для определения основных свойств металла довольно часто проводят измерение именно твердости. Однако прямой зависимости между всеми механическими свойствами металлов и сплавов нет, что следует учитывать при проведении измерений.
1.4. Твердость по Роквеллу
Главное меню a> | Учебная работа
Основные положения
Измерение тердости по Бринеллю
Последовательность измерения твердости по Бринеллю
Измерение твердости по Роквеллу
Измерение твердости по Роквеллу
Сущность метода состоит в измерении твердости, определяемой глубиной проникновения в испытуемый металл алмазного конуса с углом при вершине 120° или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм под действием заданного усилия.
Усилие на наконечник (рис. 3) прилагается последовательно: вначале предварительное F0, равное 10 кгс, затем основное F1. Сумма предварительного и основного усилий составляет общее усилие F.
Рис. 3. Измерение твердости по РоквеллуДля различных комбинаций нагрузок и наконечников прибор Роквелла имеет три измерительных шкалы: А, В, С.
Рис. 4. Шкалы индикатора прибора РоквеллаШкала А. Наконечник с алмазным конусом, общее усилие равняется 60 кгс (10+50) или 588
Шкала С. Наконечник с алмазным конусом, общее усилие равняется 150 кгс (10+140) или 1471 H. Эта шкала используется при испытании твердости сталей, подвергнутых упрочняющей термической обработке. Предел измерения 20–70 единиц.
Шкала В. Наконечник со стальным шариком. Общее усилие равняется 100 кгс (10+90) или 981 Н. Эта шкала применяется при испытании сталей, не подвергнутых упрочняющей термической обработке, а также цветных сплавов: бронз, латуней и др. Предел измерения 20–100 единиц.
Измерение твердости по Роквеллу осуществляется в строгом соответствии ГОСТ 9013–59 (в редакции 2002 г.).
Твердость, измеренную по методу Роквелла, отсчитывают непосредственно по индикатору твердомера в условных единицах HR, за которыми следует буква, указывающая шкалу отсчета чисел твердости, например: 70 HRA, 58 HRC, 50 HRB.
Начало страницы
Шкала твердости – это… Что такое Шкала твердости?
- Шкала твердости
Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) — набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости.
Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом
Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10 достаточно распространённым минералам от талька до алмаза. Твёрдость минерала измеряется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Например, если минерал царапается апатитом, но не флюоритом, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.
Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например, корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10).
В приведённой ниже таблице приведено соответствие твёрдости по шкале Мооса с абсолютной твёрдостью, измеренной склерометром.
Твёрдость Минерал Абсолютная твёрдость Обрабатываемость 1 Тальк (Mg3Si4O10(OH)2) 1 царапается ногтем 2 Гипс (CaSO4·2H2O) 3 царапается ногтем 3 Кальцит (CaCO3) 9 царапается медной монетой 4 Флюорит (CaF2) 21 царапается ножом, оконным стеклом 5 Апатит (Ca5(PO4)3(OH–,Cl–,F–)) 48 царапается ножом, оконным стеклом 6 Полевой шпат (KAlSi3O8) 72 царапается напильником 7 Кварц (SiO2) 100 поддаётся обработке алмазом, царапает стекло 8 Топаз (Al2SiO4(OH–,F–)2) 200 поддаётся обработке алмазом, царапает стекло 9 Корунд (Al2O3) 400 поддаётся обработке алмазом, царапает стекло 10 Алмаз (C) 1600
Помимо шкалы Мооса есть и другие методы определения твёрдости, но различные шкалы твёрдости нельзя однозначно соотнести друг с другом. Практикой приняты несколько более точных систем измерения твёрдости материалов, ни одна из которых не покрывает весь спектр шкалы Мооса.См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
- Шкала серого цвета
- Шкала сексуальности Кинси
Полезное
Смотреть что такое “Шкала твердости” в других словарях:
ШКАЛА ТВЕРДОСТИ — шкала для определения твердости м лов. Для к лов большинства м лов тв. в разл. направлениях неодинакова (анизотропия тв.), что обусловливается их внутренним строением. Кроме того, различают тв. по царапанию, вдавливанию и шлифованию. Точное… … Геологическая энциклопедия
шкала твердости Мооса — Moso skalė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Mineralų kietumo skalė, kurią sudaro 10 kietumo etalonų, pvz., talko kietumas – 1, deimanto – 10. atitikmenys: angl. Mohs hardness scale; Mohs scale vok. Härteskala nach Mohs … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА ТВЕРДОСТИ — см. Мооса шкала … Большой Энциклопедический словарь
МООСА ШКАЛА ТВЕРДОСТИ — (по имени немецкого минералога Ф. Мооса (F. Mohs)] смотри Минералогическая шкала твердости … Металлургический словарь
ШКАЛА МООСА — ШКАЛА МООСА, шкала ТВЕРДОСТИ, используемая геологами для определения относительной твердости минералов путем сравнения с твердостью десяти стандартных минералов. Была создана в 1812 г. немецким минерологом Фридрихом Моосом (1773 1839). Самый… … Научно-технический энциклопедический словарь
ШКАЛА МООСА — предложенный Моосом определенный набор м лов с последовательно возрастающей твердостью. См. Шкала твердости. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
ШКАЛА, ПОРЯДКОВАЯ — Шкала, обладающая свойством порядка в определенном смысле, то есть это – ранжирование наблюдений в некотором измерении. Приписывание большего номера одному из расположенных по порядку наблюдений, чем другому, означает, что имеется большее… … Толковый словарь по психологии
шкала Мооса — Moso skalė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Mineralų kietumo skalė, kurią sudaro 10 kietumo etalonų, pvz., talko kietumas – 1, deimanto – 10. atitikmenys: angl. Mohs hardness scale; Mohs scale vok. Härteskala nach Mohs … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
ШКАЛА — см. СКАЛА. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф., 1907. ШКАЛА, или СКАЛА т. е. линейка с делениями на термометре, барометре и других физических приборах; употребляется и в более широком смысле для обозначения… … Словарь иностранных слов русского языка
Шкала Янка — (Janka) используется для оценки твёрдости древесины. Выражается в силе, фунтах, которую нужно приложить к металлическому шарику диаметром 0,444 дюйма (11.28 миллиметра) для того что бы его вдавить в древесину на половину диаметра. Значения для… … Википедия
10 ступеней шкалы Мооса
Кто на свете всех… тверже? Это вовсе не праздный вопрос. У технических специалистов практическая цель: какой материал каким можно обрабатывать, а какой отложить в сторонку? Шкалу относительной твердости минералов, то есть рейтинг минералов по твердости, придумал немецкий минералог и геолог Карл Фридрих Христиан Моос. В 1811 году он предложил выбрать 10 эталонных минералов, расположив их по мере возрастания твердости. А твердость остальных сравнивать с эталонными. Например, если один минерал оставляет царапины на эталоне уровня 2, а на нем самом остаются отметки от эталона уровня 3, то значит твердость нашего минерала где-то 2-3. Как вы догадываетесь, точность характеристик у Мооса была весьма приблизительной, но его шкала твердости прижилась и используется по сей день, несмотря на то, что появились новые методы измерений, специальные инструменты и более точные параметры измерения твердости. Вероятно, дело в удачно выбранных эталонных минералах. Так что же это за ступеньки в лестнице твердости по Моосу?
1. Тальк
Пожалуй, что не найдется человека, который никогда в жизни не сталкивался с тальком. Но в определенном возрасте: тальк используют в качестве детской присыпки. Тальк обрел популярность с развитием резиновой промышленности: пересыпанные тальком резиновые поверхности не слипаются между собой и не так изнашиваются при трении друг о друга. Поэтому тальк можно встретить внутри резиновых перчаток, велосипедных шин. Жирный на ощупь тальк уменьшает трение, поэтому ошибается тот, кто считает, что именно тальком натирают руки тяжелоатлеты и гимнасты. Все не так: спортсменам нужно улучшить сцепление рук со снарядами, их белый порошок – это магнезия.
Пищевая добавка Е553b – это тоже тальк. Как и составная часть некоторых таблеток и косметических средств. Так что тальк употребляют не только наружно, но и внутрь. Первое место на шкале Мооса тальку обеспечил тот факт, что на нем может оставить черту даже ноготь, а им самим не поцарапать никакой минерал.
Одну ступеньку с тальком делит минерал графит. Запомним это, а удивляться будем после.
2. Гипс
Второй эталон твердости тоже знаком всем, хотя бы по названию. Все знают, что если порошок гипса развести в воде, то полученной кашицей можно загипсовать, то есть зафиксировать в неподвижности ногу-руку. Эту кашицу можно залить в форму и получить розетку или карниз, или скульптуру, можно сделать из нее массу других несиловых строительных конструкций. Не все знают, что порошок для этих операций – это не просто измельченный минерал, а предварительно обожженный, нагретый. Тогда он и приобретает нужные свойства – размягчаться, а потом застывать. Свойства эти замечены и используются издревле: в Сирии обнаружены гипсовые статуэтки конца четвертого тысячелетия до нашей эры. Точнее сказать, статуэтки не гипсовые, а алебастровые: алебастр – это тоже гипс, только его зернистая разновидность. Мы привыкли к белым гипсу и алебастру, но встречается минерал других цветов: розовый, желтый. В США, Италии и Китае отыскали даже черный алебастр.
Гипс тоже можно поцарапать ногтем, а сам он оставляет следы на тальке. Вот вам и вторая ступень.
3. Кальцит
Кальцит – это, выражаясь языком химиков, карбонат кальция, то есть кальциевая соль угольной кислоты. На геологическом языке это породообразующий минерал. Кальцит входит в известняки, мергели, мел. Мрамор целиком состоит из кальцита. А биологи называют кальцит самым распространенным биоминералом: из него состоят раковины и скелеты беспозвоночных.
Кристалл кальцита – то, например, кристалл исландского шпата, чудесного минерала, в котором впервые обнаружили двойное лучепреломление, то есть разделение падающего на кристалл луча света на два. Так вот этим кристаллом вполне можно провести заметную черту на гипсе. Сам кальцит царапается медной монетой. И не только кальцит. Такая же твердость по Моосу, например, у золота и серебра. А вот эталон все же кальцит. Наверное, потому, что чаще встречается.
4. Флюорит
Эталон 4-й ступени шкалы Мооса часто называют плавиковым шпатом. Название флюорит, то есть «текучий» на латыни, минерал получил по основному применению: в металлургии его добавляют в расплав, чтобы получились легкоплавкие шлаки. А вот от названия плавиковый шпат пошло название фтористоводородной кислоты – плавиковая кислота. Производство плавиковой кислоты, которая растворяет стекло, – это еще одно современное применение флюорита.
Минерал известен издавна: в древности из него делали всякие красивые мелочи – вазочки, шкатулки, посуду, украшения. Флюорит бывает разных цветов: желтый, зеленый, синий, красный, даже фиолетово-черный. Безделушки из него получались красивые и ценились выше золота. При нагревании минерал светится, что придает изделиям из него особый шарм.
Флюорит используют в ювелирной промышленности до сих пор. Из редких бесцветных кристаллов делают линзы. Обрабатывать такие линзы легко, ведь флюорит легко царапается ножом или стеклом.
5. Апатит
Странное название – от греческого слова со значением «обманываю» – этот минерал из класса фосфатов получил за то, что его многообразные виды часто вводили в заблуждение горе-специалистов, и они путали апатит то с бериллом, то с турмалином, то еще с чем-нибудь. Моос рассчитывал, что апатит обманывать впредь не будет, и назначил его эталоном для пятой ступени твердости минералов. Апатит, в отличие от флюорита, уже с трудом царапается ножом и стеклом. Вот эта небольшая разница и переводит апатит на другую ступень шкалы Мооса.
Апатит – сырье для производства фосфорных удобрений, фосфора и фосфорной кислоты. Для ювелирной промышленности кристаллы апатита подходят мало. Самый крупный кристалл, пригодный для ювелирного использования, нашли в Кении, весил он 147 карат, то есть меньше 30 граммов.
Промышленные месторождения апатитов не очень многочисленны. И самое большое в мире – Хибинское на Кольском полуострове в России. Там даже город Апатиты есть.
6. Ортоклаз
Ортоклаз, как и кальцит, очень распространенный породообразующий минерал из класса силикатов. Он относится к полевым шпатам. Ортоклаз – это, иначе говоря, калиевый полевой шпат.
Как ювелирный или поделочный камень значения практически не имеет. Прозрачные или слегка желтые кристаллы родом с Мадагаскара иногда гранят в угоду коллекционерам. Используют ортоклаз как сырье для производства фарфора и электрокерамики.
Ортоклаз можно царапать напильником, и Моос назначил его эталоном в своей шкале под номером шесть.
Примерно такую же твердость – от 5,5 до 6,5 имеет куда более привлекательный опал. Но эталоном его не назначить: разновидностей много, а твердость у них колеблется. Зато многообразие видов и расцветок опала делают его замечательным поделочным камнем. Он известен с древности, и это подтверждает, в частности, его название: ведь на санскрите «упалах» это просто «камень».
7. Кварц
Химическая формула кварца проста: SiO2, то есть диоксид кремния. Кварц – самый распространенный минерал в земной коре: по массе он составляет более 60%. Кварц видели все – это обыкновенный песок. А еще авантюрин, агат, горный хрусталь, аметист, цитрин, кошачий глаз, соколиный глаз, тигровый глаз и прочая и прочая.
В массе своей обыкновенный кварц идет на изготовление стекла, в том числе особого кварцевого, и керамики. Кристаллы кварца обладают свойством вырабатывать электрический заряд на поверхности при деформации, такие материалы называют пьезоэлектрики. И применяют их в разнообразной современной аппаратуре.
Многочисленные разноцветные виды кварцев – ювелирные камни. Известны в этом качестве с древности и едва не на всех континентах. Интересное применение аметисту нашли древние греки: они опускали кристалл в сосуд с вином и разводили вино водой до цвета аметиста. И только тогда пили.
Мооса ни история, ни красота кварца не волновали. Достаточно было свойств: кварцем можно слегка поцарапать стекло, а сам он обрабатывается алмазом. Этого достаточно, чтобы угодить в эталоны седьмого уровня.
8. Топаз
Эталон восьмой ступени шкалы твердости, камень, которым можно поцарапать стекло и даже кварц, выбран достойный. Полудрагоценный камень топаз получил свое название по месту первых находок на острове Топазиос в Красном море. А на Урале его звали «тяжеловесом»: удельный вес у него большой. Русские топазы, по мнению знаменитого минералога академика Ферсмана, «занимают исключительное место среди топазов всего света». В уральской Мурзинке топазы нежно-голубые, в Санарке и Каменке – красновато-фиолетовые, на украинской Волыни голубые и винно-желтые. В 1965 году там нашли винно-желтый топаз весом 117 килограммов. Рекорд же массы у бразильского топаза из провинции Минас-Жерайс, он весил 5 тонн 8 центнеров.
Кстати, именно пятью топазами украшен знаменитый орден «Золотого руна», который хранится в Алмазном фонде России. А вот на королевскую корону Португалии топаз попал по ошибке: камень бразильского происхождения был прозрачным. И его спутали с алмазом.
9. Корунд
Почти вершина твердости, эталон девятой ступени шкалы. Обработать корундом можно практически всё, его же – только алмазом.
Драгоценные камни рубин и сапфир – это тоже корунды. На Руси их называли яхонтами, соответственно, алым и лазоревым. Так что будете к кому эпитет яхонтовый прилагать, так не забывайте, что это свидетельство не только красоты и высокой цены, но еще и твердости.
Кроме красного и синего встречаются еще корунды зеленые и фиолетовые. Эти называют восточными изумрудом и аметистом. Желтые и оранжево-желтые корунды называют красивым словом падпараджа. Лейкосапфир или восточный алмаз – прозрачный корунд. Все эти камни имеют ту или иную ювелирную ценность. Рубин – высокую, сапфир – чуть ниже, и так далее.
Но есть еще и корунд обыкновенный – непрозрачный, сероватого цвета. У него ценность техническая. Твердость отправляет корунд в абразивные материалы, а высокая температура плавления – в огнеупоры. И всюду он хорош.
10. Алмаз
Вот и вершина шкалы твердости. В 1600 раз тверже эталона №1 – талька. На нем нельзя оставить отметину никаким другим минералом. Стекло алмаз режет как… Как алмаз и режет. И вот ведь удивительные шутки природы: графит с первой ступени твердости и алмаз – один и тот же химический элемент, углерод. Только, говоря мудреными химическими словами, аллотропные формы разные.
Еще древние греки называли этот камень несокрушимый – адамас. В алмаз это слово переделали арабы. Но не думайте, что кристалл алмаза такой уж несокрушимый, он твердый, но хрупкий: ударить покрепче, и он рассыплется.
Алмаз не только самый твердый, но и драгоценнейший. Как бы высоко не ценились рубины-сапфиры-изумруды, бриллианты, то есть ограненные алмазы, ценятся выше. И остаются самыми лучшими друзьями девушек.
Помимо прозрачных и бесцветных встречаются еще желтые, розовые, голубые, зеленые и даже красные камни. Алмазы находят в Африке, Азии, Австралии, Америке. По добыче алмазов Россия занимает второе место в мире. А недавно обнародована информация о мощнейшем месторождении – в триллионы карат – на границе Якутии и Красноярского края.
| Вещество или минерал | Твердость по Моосу |
|---|---|
| Пирофиллит, молибденит | 1-2 |
| Боксит, уголь | 1-3 |
| Лимонит | 1-5 |
| Лед, сахар, галлий, стронций, индий, олово, барий, таллий, свинец, графит | 1,5 |
| Гипс, кальций | 1,5-2 |
| Сера | 1,5-2,5 |
| Сильвит, глауконит, кадмий, селен | 2 |
| Каменная соль, киноварь, хлорит, висмут, янтарь | 2-2,5 |
| Мусковит | 2-3 |
| Серебро, золото, галенит, медь, биотит, слюда | 2,5-3 |
| Алюминий, известняк, кальцит, борная кислота, нитрофоска | 3 |
| Арагонит, витерит, ангидрит | 3-3,5 |
| Жемчуг, латунь, мышьяк | 3-4 |
| Серпентин | 3-5 |
| Сфалерит, родохрозит, малахит, доломит, куприт, халькопирит, азурит, барит | 3,5-4 |
| Сидерит, пирротин, доломит | 3,5-4,5 |
| Флюорит, бронза фосфористая | 4 |
| Мрамор | 4-5 |
| Зубная эмаль, асбест, апатит, марганец, цирконий , палладий , обсидиан | 5 |
| Титанит, монацит | 5-5,5 |
| Нефрит, уранинит, ильменит, энстатит, керамогранит (полированный) | 5-6 |
| Магнетит | 5-6,5 |
| Нефелин, авгит, арсенопирит, актинолит, бустамит, кобальтит | 5,5-6 |
| Родонит, диопсид, опал, железняк красный | 5,5-6,5 |
| Титан, германий , ниобий , родий , уран | 6 |
| Рутил, пирит, пренит, плагиоклаз, ортоклаз, амазонит, андезин, анортоклаз, бенитоит, гельвин, иридий | 6-6,5 |
| Кремний | 6,5 |
| Яшма | 6,5-7 |
| Агат, цоизит, эпидот, касситерит, пиролюзит | 6-7 |
| Марказит | 6-7,5 |
| Гранит, танзанит, сподумен, оливин, жадеит, аксинит, хризопраз, жадеит | 6,5-7 |
| Силлиманит, гранат | 6,5-7,5 |
| Кварц, каменная галька, аметист, авантюрин, форстерит, осмий, силикон, рений , ванадий | 7 |
| Турмалин, кордиерит, альмандин, борацит, кордиерит, данбурит | 7-7,5 |
| Циркон, андалузит, эвклаз, гамбергит, сапфирин | 7,5 |
| Изумруд , закаленная сталь, вольфрам, шпинель, берилл, бериллий, аквамарин, красный берилл, ганит, пейнит | 7,5-8 |
| Топаз, Фианит | 8 |
| Хризоберилл, александрит, холтит | 8,5 |
| Керамогранит (неполированный) | 8,5 |
| Корунд, рубин, сапфир, алунд, хром | 9 |
| Муассанит, бор | 9,5 |
| Карборунд | 9-10 |
| Алмаз, карбонадо | 10 |
как определить прочность по Моосу
Шкала твердости минералов или минералогическая шкала Мооса составлена на основании эталонных образцов по степени относительной твердости от 1 до10. Качественный порядковый показатель прочностной стойкости минералов, включённых в эту шкалу, выявляется путём царапания. Механическая способность более твёрдых материалов наносить царапины на более мягкие породы определяет относительную твёрдость минералов того или иного типа.
10 минеральных элементов Мооса представлены в качестве эталонных образцов и упорядочены в порядке возрастания, что позволяет наглядно определить, какой минерал твёрже. Так, например, тальк занимает первую позицию в таблице и считается наиболее мягким среди прочих представленных на шкале. По другую сторону расположился алмаз, который по критерию «прочность минерала» занимает самую вершину, то есть 10-ую позицию по шкале Мооса и не имеет аналогов в природе по этому показателю.
Создание и предназначение шкалы Мооса в современной практике
Эта система была создана в начале XIX века немецким геологом, минерологом и изобретателем того времени, Фридрихом Моосом. С тех пор в геологии для определения показателя твёрдости было создано ещё много схожих методик, включая метод Кнупа, Бринеля, Виккерса и Роквела.
Минералы шкалы Мооса, определяемые по твёрдости, распределены в соответствии с относительным целочисленным сравнении. Эта сравнительная характеристика основана на устойчивости образца к царапанию. Существуют популярные методы, которые используют в качестве сравнительной характеристики устойчивость к вдавливанию.
В этих исследовательских методах в качестве инструмента испытания используется индентор, вдавливающийся в исследуемый кусок минеральной породы. При этом производятся доскональные замеры силового показателя давления. Полученные показатели размеров и глубины выемки с учётом силы давления позволяют рассчитать показатели твёрдости.
Но в подобных методах измерения для испытаний используют самые разные технические приспособления и способы расчёта. Поэтому прямое сравнение полученных показателей для различных минералов в различных условиях несопоставимы друг с другом напрямую.
Таким образом, шкала Мооса получила более широкое распространение – сама методика более проста и дешева в плане реализации и более доступна для понимания. С другой стороны, такой тип измерений не способен обеспечить высочайшую степень точности. Тем не менее, она актуальна среди современных геологов, работающих в полевых условиях.
Её часто используют для первичного определения типа минеральных пород при исследовании полученных образцов на месте, когда проведение более сложных тестов затруднительно или невозможно. Именно поэтому результаты измерения твёрдости по шкале Мооса принято называть относительными.
Как определить твёрдость минералов, используя шкалу Мооса?
Часто требуется определить тип минерала в полевых условиях, то есть при отсутствии специальных лабораторных условий и соответствующих инструментов. Для этих целей геологу достаточно воспользоваться шкалой Мооса и несколько простых подручных средств, способных царапать.
К примеру, при помощи карманного ножа можно определить, относится ли образец к числу менее или более твердых минеральных пород, значение которых по Моосу переваливает за 5-6. Вот таблица некоторых подручных предметов и степени их твёрдости, которые могут помочь в определении относительной твёрдости, а, соответственно, и типа минерала:
| Материал | Степень твёрдости |
| Карандаш | 1 |
| Соль поваренная | 2 |
| Монета (медь) | 3 |
| Гвоздь | 4-4,5 |
| Стекло | 5 |
| Нож – стальные напильники | 5,5-6,5 |
| Режущий инструмент из закалённой стали | 7 – 7+ |
| Наждачная бумага | 8 |
| Обратная проба (образец способен царапать/резать стекло) | 9-10 |
В практических целях могут пригодиться и знания о том, что ногтем можно оставить царапину на гипсовой поверхности и образцах, которых уступают по твёрдости гипсу. Твёрдость стального ножа приближена к природному кварцу – им можно без проблем царапать стекло.
Некоторые разновидности драгкамней по показателю твёрдости приближены к кварцу. Кроме того, из можно отличить внешне от изделий из стекла, воспользовавшись напильником.
Если прочностной показатель для камня составляет не менее 7 баллов по Моосу, на практике это означает, что он не способен царапать кварц, равно как и кварц не способен поцарапать этот камень.
В этой системе измерения твёрдости минералов присутствуют и промежуточные значения, например, 6,5, 7,5 и т.п. Если взять хирозоберилл, то он относится к 8,5 степени твёрдости. По сути, это значит, что эталон способен царапать топаз примерно так же, как его способен царапать корунд. А вот гранат пироп немногим твёрже кварца (7), но немного уступает по этому показателю бериллу (7,5). Тем не менее, его твёрдость также обозначается числом 7,5.
Подробно о каждом основном минерале, представленном на шкале Мооса
Тальк
Это достаточно распространённая порода, с которой сталкивались многие в повседневной жизни. Это вещество используется в качестве присыпки детской. Тальком покрывают внутреннюю часть велосипедных шин и хозяйских резиновых перчаток.
Его относят к первому номеру по шкале Мооса, поскольку на этой породе можно оставить след даже ногтем. При этом ни один последующий образец невозможно поцарапать тальковой породой. По твёрдости он аналогичен графиту.
Гипс
Этот эталон широко используется в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах конечностей. Нередко гипсовый материал используют для заливки форм при изготовлении фасадов зданий.
Его также можно поцарапать ногтем, но он уже более прочен, чем тальк и способен царапать тальковый эталон. За счёт этого гипс и получил вторую ступень по Моосу.
Кальцит
Говоря химическим языком, это карбонат кальция или углекислая кальциевая соль. В сфере геологии этот минерал относят к классу породообразующих. Кальцит находят в составе мела, мергелей, а также известняковых пород. Мрамор состоит преимущественно из кальцита.
Он способен наносить отчётливые царапины на гипсовых поверхностях. Сам же минерал царапается при помощи медной монеты. Аналогичную степень твёрдости по Моосу имеют металлы серебра и золота.
Флюорит
По сути, это плавиковый шпат, который был назван флюоритом на латыни, что в переводе означает «текучий». Нередко его используют в металлургической промышленности при плавке шлаков. Плавиковая ли фтористоводородная кислота унаследовала своё название именно от этого минерала. Эта кислота способна растворять стекло.
В природе встречается в различных цветовых вариациях, включая зелёный, жёлтый, красный, фиолетово-серый и синий оттенки. Существуют и редкие бесцветные кристаллы флюорита, на основе которых изготавливают линзы. Такие линзы достаточно легко поддаются обработке, поскольку сам минерал без проблем царапается при помощи стекла или ножа.
Апатит
Апатит относится к классу фосфатов. Ранее геологи достаточно часто путали его с бериллом или турмалином, ввиду вариативности его внешнего вида. Однако по Моосу вычислить его и отличить достаточно просто – он расположен на пятой ступени твёрдости и в отличие от флюорита достаточно сложно царапается при помощи стекла или ножа.
Его часто используют в производстве фосфорных удобрений, а также фосфорной кислоты. В геологической практике обнаружено достаточно немного апатитовых месторождений. Наиболее крупные точки его добычи – Кольский полуостров и Хибинское, расположенные на территории РФ.
Ортоклаз
Подобно кальциту, ортоклаз считается достаточно распространённым породообразующим минеральным образцом, принадлежащим к классу силикатов (подкласс «полевые шпаты»). По сути это полевой шпат калиевой природы.
Царапается ортоклаз при помощи напильника – лезвие обычного ножа едва ли сможет оставить на нём царапины.
Кварц
Химики называют его диоксидом кремния, а геологи относят к числу самых распространённых минералов, добываемых из земной коры. Его масса составляет более 60% всей земной коры. По сути, это обычный песок.
Также в природе он встречается в виде горного хрусталя, агата, аметиста, кошачьего глаза, цитрина, тигрового глаза и т.п. Способен немного царапать стекло и достаточно твёрд, потому для его обработки используется преимущественно алмаз.
Топаз
Эталон занимает восьмую ступень прочности и способен царапать не только стекло, но также кварц. Это полудрагоценный камень, получивший своё название в честь места, где был обнаружен впервые – острова Топазиос, расположенного в Красном море.
В зависимости от местности, где добывают топаз, он может отличаться цветовой гаммой и иметь преобладание фиолетово-красных, голубоватых, желтоватых и нежно-голубых оттенков.
Корунд
Очень твёрдый минерал, уступающий в этом показатели лишь алмазу. С его помощью можно обрабатывать практически любые породы. Он же сам поддаётся обработке лишь при помощи алмаза.
Сапфир и рубин, представляющие собой драгоценные камни, также являются корундами. В природе встречаются корунды алого, зелёного и фиолетового цвета. Такие камни называют аметистами и изумрудами. Жёлтые кристаллы получили название падпараджа, а прозрачные – восточный алмаз или лейкосапфир.
Алмаз
Представляет собой венец шкалы твёрдости Мооса и более чем в 1500 раз твёрже талька. Никакая друга минеральная порода не способна оставить на нём отметину. Алмазом, как известно, можно не просто царапать, но и резать стекло. По своей химической формуле это один и тот же элемент, что и графит, только иной аллотропной формы.
Государственные первичные эталоны | ФГУП ВНИИФТРИ
Область применения
Металлургия, машиностроение, судостроение, промышленность строительных материалов.
Описание
Создан во ВНИИФТРИ в 1995 — 2000 гг. и утвержден Госстандартом России в 2001 г. Постановление Госстандарта России № 15 от 09.02.2001 г. Был модернизирован и утверждён Росстандартом в 2019 году. Утверждён приказом Федерального агентства о техническому регулированию и метрологии № 1806 от 31.07.2019 г. В основу построения эталона положен метод измерения высоты отскока бойка по интервалу времени между ударами бойка (для шкалы Шора D) и метод измерения отношения скоростей удара и отскока бойка (для шкал Либа).
В составе эталона:
- стационарная установка Шора типа D с бойком и устройством для измерения высоты отскока бойка
- по интервалу времени между ударами бойка;
- стационарные установки для воспроизведения чисел твёрдости Либа;
- контурограф;
- лазерный датчик перемещения;
- осциллограф.
Метрологические характеристики
Таблица — Шкалы и диапазоны чисел твёрдости, воспроизводимые ГПЭ
|
Наименование шкалы |
Обозначение чисел твёрдости |
Числа твёрдости |
|---|---|---|
| Шора D | HSD | 20 — 140 |
| Либа D | HLD | 300 — 890 |
| Либа G | HLG | 300 — 750 |
Первичный эталон обеспечивает воспроизведение чисел твёрдости по шкале Шора D с размахом, не превышающим 0,5, при 5 независимых измерениях,
Суммарная стандартная неопределённость, характеризуемая размахом, не превышает: 0,5.
Расширенная неопределённость не превышает: 1,0 при k=2.
Первичный эталон обеспечивает воспроизведение чисел твёрдости по всем шкалам Либа со средним квадратическим отклонением результата измерений при 10 независимых измерениях (СКО), не превышающим 0,9.
Неисключенная систематическая погрешность не превышает 3,5.
Размах чисел твёрдости по шкале HLD не превышает 6,5.
Размах чисел твёрдости по шкале HLG не превышает 3.
Стандартная неопределённость измерений при воспроизведении чисел твёрдости по шкалам твёрдости Либа:
- оценённая по типу A, не превышает: 0,9;
- оценённая по типу B, не превышает: 1,5.
Суммарная стандартная неопределённость не превышает: 1,7.
Расширенная неопределённость не превышает: 3,4 при k=2.
Шкалы твёрдости Шора D и Либа являются шкалами порядка, поэтому СКО, НСП, неопределённость измерений при воспроизведении чисел твёрдости вычислены по модели линеаризации шкалы вблизи значений чисел.
Сравнительная шкала твердости для стали, таблица
Сравнительная шкала твердости стали, таблица
Инженерные материалы
Сравнение шкал твердости: В следующей таблице сравниваются различные шкалы твердости. Весы. Предполагается, что испытуемый металл однороден. на глубину, в несколько раз превышающую глубину вдавливания. В той мере, в какой металл тестируемый не является однородным, ошибки вносятся из-за разных нагрузок и разных формы пенетраторов соответствуют сопротивлению металла различной твердости в зависимости от глубина вдавливания.Другой источник ошибок возникает при сравнении твердости различных материалов, измеренной по разным шкалам твердости. Эта ошибка возникает из-за того, что при любом испытании на твердость металл, подвергнутый тяжелой холодной деформации, фактически поддерживает пенетратор. и разные металлы, разные сплавы и разные анализы одного и того же типа сплава обладают разными характеристиками холодной обработки.
Сравнительная шкала твердости для стали, таблица
Rockwell | Алмаз | Число твердости по Бринеллю | Число поверхностной твердости по Роквеллу | Склероскоп по Шору | ||||||
Масштаб А | D-шкала | |||||||||
Связанный:
Шкала твердости по Шору по дюрометру
Существуют разные шкалы твердости по Шору для измерения твердости различных материалов.Эти весы были изобретены для того, чтобы люди могли обсуждать эти материалы и иметь общую точку отсчета. Как видно из диаграммы ниже, разные масштабы перекрываются. Например, материал с твердостью по Шору 95A также является твердостью по Шору 45D.
Шкала твердости Shore 00 предназначена для измерения очень мягких каучуков и гелей.
Шкала твердости по Шору A измеряет твердость резин для гибких форм, твердость которой варьируется от очень мягкой и гибкой, до средней и несколько гибкой, до твердой с почти полным отсутствием гибкости.Полужесткие пластмассы также можно измерить по верхнему пределу шкалы Шора А.
Шкала твердости Shore D предназначена для измерения твердости твердых каучуков, полужестких и твердых пластиков.
Как физически измерить твердость материала?
Различные шкалы твердости по Шору измеряют устойчивость материала к вдавливанию. Измеритель твердости по Шору (выглядит как манометр в круглой шине) имеет иглу на пружине, выступающую с одного конца.Игла прикладывается к резине или пластику и прикладывается давление.
Как только датчик плотно прижат к материалу и игла проникнет настолько глубоко, насколько это возможно, измерительная стрелка покажет соответствующее измерение твердости.
Что твердость по Шору означает для вас как производителя пресс-форм:
Твердость по Шору становится важным фактором при рассмотрении того, какую резину для пресс-формы следует выбрать для изготовления пресс-формы по оригиналу.
Рассматривается вопрос: « насколько легко вы сможете извлечь исходную модель (и последующие отливки) из резиновой формы после ее отверждения ».
Например, вы не выбрали бы резину с твердостью 70А, чтобы сделать слепок стоящей балерины из гипса с тонкими выступающими руками, согнутыми под противоположными углами. Резина 70A (твердая, как автомобильная шина) жесткая и не обладает достаточной гибкостью, чтобы извлечь эту модель, не сломав ее.
Лучшим выбором будет резина Shore 30A или более мягкая, обладающая достаточной гибкостью для легкого извлечения модели.
При каких обстоятельствах вы бы использовали резину Shore 70A? Обычное применение, с которым мы сталкиваемся в мире бетонного литья, – это изготовление форм для плоских оригинальных моделей (например, брусчатки).Эта конфигурация модели не требует значительного изгиба резиновой формы для извлечения исходных или последующих отливок. Использование уретанового каучука 70A также обеспечивает потрясающую стойкость к истиранию и, следовательно, самый долгий срок службы пресс-формы для этого применения.
ВЕСЫ БЕРЕГОВОЙ ЖЕСТКОСТИ
Щелкните здесь, чтобы загрузить pdf шкалу твердости по Шору
шкалы твердости по Роквеллу
шкалы твердости по РоквеллуШкала твердости материалов, впервые использованная в 1919 году, когда она была изобретена Стэнли П.Роквелл. Единицы измерения отсутствуют. Символ HR, за которым следует буква, обозначающая одну из возможных шкал, описанных в таблице ниже. Например, «HRC 96» означает 96 по шкале Роквелла C. Числа твердости по Роквеллу обычно используются для описания твердости металлов, хотя они также используются для некоторых пластмасс.
Как и шкала твердости по Бринеллю, шкала Роквелла основана на измерении глубины вдавливания, сделанного при вдавливании в материал алмазного острия или шарика.Однако, в отличие от теста Бринелля, тест Роквелла выполняет два измерения глубины. Мяч (скажем) приводится в контакт с исследуемым материалом. Предварительное усилие прикладывается в течение заданного периода времени, а затем измеряется глубина вдавливания. Затем сила увеличивается с заданной скоростью, пока не достигнет полной силы. Эта сила сохраняется постоянной в течение заданного периода времени, после чего сила уменьшается до предварительного уровня силы. По истечении заданного периода времени глубина вдавливания измеряется во второй раз.Обычно весь процесс осуществляется автоматами.
Твердость по Роквеллу рассчитывается по разнице между глубиной вдавливания после того, как испытуемый материал «отскочил» от приложения общей силы, и его начальной глубиной под действием предварительной силы. Назовем эту разницу в миллиметрах ч. Затем,
Если в тесте используется сфероконический алмаз:
Если в тесте используется мяч:
На мобильных устройствах, чтобы просмотреть дополнительные данные для строки в первой таблице, щелкните синюю кнопку «Дополнительно».Чтобы отклонить, нажмите красное «меньше».
Стандартные весы Роквелла
| Обозначение шкалы | Индентор типа (диаметр шарика) | Предварительная сила | Общая сила | Типичное использование |
|---|---|---|---|---|
| HRA | Сфероконический алмаз | 98,07 Н (10 кгс) | 588,4 Н (60 кгс) | Твёрдые сплавы, тонкая сталь и мелкозернистая закалённая сталь. |
| HRB | Мяч, 1.588 мм (¹⁄₁₆ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 980,7 Н (100 кгс) | Медные сплавы, мягкие стали, алюминиевые сплавы, ковкий чугун и т. Д. |
| HRC | Сфероконический алмаз | 98,07 Н (10 кгс) | 1471 Н (150 кгс) | Сталь, твердый чугун, ковкий перлитный чугун, титан, сталь с глубокой закалкой и другие материалы тверже 100 по шкале Роквелла. |
| HRD | Сфероконический алмаз | 98.07 Н (10 кгс) | 980,7 Н (100 кгс) | Тонкая сталь и сталь средней закалки, а также ковкий перлитный чугун. |
| HRE | Шарик, 3,175 мм (⅛ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 980,7 Н (100 кгс) | Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы и подшипниковые металлы. |
| HRF | Шарик, 1,588 мм (¹⁄₁₆ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 588,4 Н (60 кгс) | Отожженные медные сплавы и тонкий мягкий листовой металл. |
| HRG | Шарик, 1,588 мм (¹⁄₁₆ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 1471 Н (150 кгс) | Ковкие чугуны из медно-никелевых сплавов цинка и мельхиора. |
| HRH | Шарик, 3,175 мм (⅛ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 588,4 Н (60 кгс) | Алюминий, цинк и свинец. |
| кун | Шарик, 3,175 мм (⅛ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 1471 Н (150 кгс) | Металлы подшипников и другие очень мягкие или тонкие материалы.Используйте самый маленький шар и самый тяжелый груз, который не дает эффекта наковальни. |
| HRL | Шарик, 6.350 мм (¼ ′) | 98,07 Н (10 кгс) | 588,4 Н (60 кгс) | |
| HRM | Шарик, 6,350 мм (¼ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 980,7 Н (100 кгс) | |
| ХРП | Шарик, 6,350 мм (¼ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 1471 Н (150 кгс) | |
| HRR | Мяч, 12.70 мм (½ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 588,4 Н (60 кгс) | |
| часов | Шарик, 12,70 мм (½ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 980,7 Н (100 кгс) | |
| HRV | Шарик, 12,70 мм (½ ″) | 98,07 Н (10 кгс) | 1471 Н (150 кгс) |
Найти количество tds в Nodelist
| Шкала Обозначение | Индентор Тип Если шарик, диаметр в миллиметрах (дюймы) | Предварительная сила в ньютонах (кгс-сила) | Суммарная сила ньютонов (кгс) | Типовые приложения |
|---|---|---|---|---|
| 15N | Сфероконический алмаз | 29.42 (3) | 147,1 (15) | Аналогичен шкалам A, C и D, , но для более тонкого материала калибра или глубины корпуса. |
| 30N | Сфероконический алмаз | 29,42 (3) | 294,2 (30) | |
| 45N | Сфероконический алмаз | 29,42 (3) | 441,3 (45) | |
| 15 т | Мяч 1,588 (1/16) | 29.42 (3) | 147,1 (15) | Аналогично шкалам B, F и G, , но для более тонкого материала калибра . |
| 30 т | Мяч 1,588 (1/16) | 29,42 (3) | 294,2 (30) | |
| 45 т | Мяч 1,588 (1/16) | 29,42 (3) | 441,3 (45) | |
| 15 Вт | Мяч 3,175 (⅛) | 29.42 (3) | 147,1 (15) | Очень мягкий материал. |
| 30 Вт | Мяч 3,175 (⅛) | 29,42 (3) | 294,2 (30) | |
| 45 Вт | Мяч 3,175 (1/8) | 29,42 (3) | 441,3 (45) | |
| 15X | Мяч 6.350 (¼) | 29,42 (3) | 147,1 (15) | |
| 30X | Мяч 6.350 (¼) | 29,42 (3) | 294,2 (30) | |
| 45X | Мяч 6.350 (¼) | 29,42 (3) | 441,3 (45) | |
| 15 лет | Мяч 12,70 (½) | 29,42 (3) | 147,1 (15) | |
| 30 лет | Мяч 12,70 (½) | 29,42 (3) | 294,2 (30) | |
| 45лет | Мяч 12.70 (½) | 29,42 (3) | 441,3 (45) |
Таблица адаптирована из Таблицы 1 из
Сэмюэл Р. Лоу.
Измерение твердости металлических материалов по Роквеллу.
Рекомендуемое практическое руководство NIST.
Специальная публикация 960-5.
Вашингтон: U.S.G.P.O. 2001.
стандарты
ASTM E 18-05, Стандартные методы испытаний для Rockwell Твердость и поверхностная твердость металлических материалов по Роквеллу.
ISO 6508-1 Металлические материалы – испытание на твердость по Роквеллу (шкалы A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Часть 1: Метод испытаний, 1999-09-01
ISO 6508-2 Металлические материалы – испытание на твердость по Роквеллу (шкалы A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Часть 2: Проверка испытательных машин, 1999-09-01
ISO 6508-3 Металлические материалы – испытание на твердость по Роквеллу (шкалы A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T) – Часть 3: Калибровка эталонных блоков, 1999-09-01
хотите больше?
http: // классы.mst.edu/civeng120/lessons/hardness/equipment/rockwell/index.html
ИксИзвините. Для этой страницы нет информации об участниках.
Copyright © 2008 Sizes, Inc. Все права защищены.
Последняя редакция: 17 апреля 2008 г.
В чем разница между основными шкалами твердости?
В метрологии люди предпочитают шкалу твердости. Возможно, это связано с областью, в которой они работают, или, может быть, все сводится к личным предпочтениям.Тем не менее, понимание всех существующих шкал твердости важно для любого, кто работает в метрологии. Нужно ли вам преобразовать измерение твердости для клиента, понять, какова твердость материала, предоставленного в другой шкале, или перевести значение шкалы, используемой сотрудничающим бизнесом, зная, что такое каждая из шкал твердости и как она Работы улучшат ваши возможности ведения бизнеса. Сегодня мы поговорим о шести основных шкалах твердости: Роквелла, Виккерса, Бринелля, Мооса, Кнупа и Шора.
Введение в шкалы твердости
Твердость означает способность определенного материала противостоять вмятинам или царапинам. У каждого используемого вами материала есть значение твердости, которое определяется в ходе специальных испытаний. Различные доступные процедуры тестирования приводят к получению значения, которое находится на определенной шкале. Таким образом, каждое испытание на твердость сопровождается шкалой твердости. Эти шкалы твердости называются шкалой твердости Роквелла, шкалой твердости Виккерса, шкалой твердости Бринелля, шкалой твердости Мооса, шкалой твердости Кнупа и шкалой твердости Шора.Какая из этих шести шкал лучше всего подходит для выполняемой работы, зависит как от испытуемого материала, так и от того, какое оборудование будет проводить испытания. Как правило, тестирование включает приложение определенного инструмента к материалу при определенном давлении в течение определенного времени. Теперь мы обсудим эти различные методы и шкалы более подробно.
Шкала твердости по Роквеллу
Шкала твердости по Роквеллу – наиболее широко используемая шкала твердости. Испытание на твердость по Роквеллу обеспечивает самый быстрый и точный способ определения твердости материала и проводится в три этапа.На первом этапе к испытуемому материалу в течение короткого периода времени прикладывают силовую нагрузку, обычно с использованием алмазного или шарикового индентора для приложения силы. На втором этапе прилагаемая сила увеличивается и называется основной нагрузкой. На третьем этапе основная нагрузка снимается с испытуемого материала и снова прикладывается первоначальная меньшая сила. После завершения этого процесса полученный отступ измеряется и используется для расчета разницы между окончательной и исходной глубиной отступа.Усилие, прикладываемое с помощью инструмента для вдавливания, обычно составляет от 15 кгс до 3000 кгс. Существует несколько различных шкал твердости по Роквеллу, каждая из которых обозначается буквой, включая A, B, C, D, E, F, G, H и K.
Шкала твердости по Виккерсу
Шкала твердости по Виккерсу была разработана Робертом Л. Смитом и Джорджем Э. Сандлордом в компании Vickers Ltd. в качестве альтернативы шкале твердости по Бринеллю. Испытания на твердость по Виккерсу, которые обычно используются при измерении твердости небольших или тонких материалов, иногда называют микротвердостью. тестовое задание.Чтобы проверить твердость материала, с помощью алмазного индентора прикладывают легкую силу, и полученная глубина измеряется оптически. Испытательное усилие (Н), глубина вмятины (мм) и длина диагоналей вмятины (мм) используются для расчета измерения шкалы твердости по Виккерсу. Приложенная сила обычно составляет от 10 г до 1 кгс, но может достигать 30 кгс, если требуется приложить большую силовую нагрузку. Результирующая твердость, измеренная по шкале твердости Виккерса, сообщается в формате xxxHVyy, где «xxx» – это число твердости, а «yy» – силовая нагрузка, используемая в кгс.Если продолжительность приложения силы отличается от 10 до 15 секунд, это отмечается с помощью xxxHVyy / zz, где «zz» указывает продолжительность силовой нагрузки в секундах.
Шкала твердости по Бринеллю
Шкала твердости по Бринеллю была первой широко применяемой стандартизированной шкалой твердости и была предложена Йоханом Августом Бринеллем в 1900 году. При завершении испытания на твердость по Бринеллю твердосплавный шариковый индентор вдавливается в поверхность испытываемого материала с помощью постоянная приложенная сила в течение заданного времени.Полученное вдавливание затем можно измерить, и результат можно использовать для расчета конечного значения твердости. Используемый расчет включает значение испытательного усилия (Н), диаметр твердосплавного шарикового индентора (мм), диаметры вдавливания, образованного в двух направлениях под прямым углом друг к другу (мм), и глубину вдавливания ( мм). Прилагаемое усилие составляет от 500 кгс для цветных металлов до 3000 кгс для стали. Значение шкалы твердости по Бринеллю или число твердости по Бринеллю отражает полученную твердость исследуемого материала.Преимущества шкалы твердости Бринелля включают ее применимость к неоднородным материалам и ее допуск на использование различных сил и различных инденторов. К недостаткам шкалы твердости по Бринеллю можно отнести медленное завершение испытания на твердость по Бринеллю и разрушительность отпечатка при испытании.
Шкала твердости Мооса
Шкала твердости Мооса – это порядковая шкала от 1 до 10, где 1 означает наименьшую твердость, а 10 – самую высокую твердость. Испытание на твердость по Моосу включает попытку поцарапать испытываемый материал другим материалом.Шкала твердости Мооса, разработанная Фридрихом Моосом в 1812 году, носит более качественный характер и не является самым надежным методом измерения твердости. Технический масштаб варьируется между различными минералами, твердость которых возрастает: тальком, гипсом, кальцитом, флюоритом, апатитом, полевым шпатом, кварцем, топазом, корундом и алмазом. Поскольку многие из этих минералов трудно найти, обычно будет использоваться сопоставимый материал, такой как ноготь или твердый напильник. Начиная с более мягкого конца шкалы твердости Мооса и продвигаясь вверх, пока не будет достигнуто постоянное вдавливание, вы можете определить твердость конкретного материала.
Шкала твердости Кнупа
Тест на твердость по Кнупу предназначен для использования с небольшими и тонкими материалами, поскольку сила, прилагаемая для определения твердости, составляет 1 кгс или меньше. Очень похоже на метод испытания на твердость по Бринеллю, в испытании на твердость по Кнупу используются индентор в форме ромба и микроскоп. Формула для расчета измерения с использованием шкалы твердости Кнупа включает длину отпечатка вдоль длинной оси, поправочный коэффициент, связанный с формой индентора (обычно 0.070279) и приложенной силовой нагрузке. Значение шкалы твердости Кнупа отмечается с использованием HK или KHN и чаще всего находится между 100 и 1000. Основное преимущество использования шкалы твердости Кнупа заключается в том, что для проведения измерения требуется только очень небольшой образец исследуемого материала. Основным недостатком шкалы твердости Кнупа является сложность использования микроскопа для выполнения измерения и необходимое время.
Шкала твердости по Шору
Существует две основных шкалы твердости по Шору: шкала твердости по Шору А и шкала твердости по Шору D.Шкала твердости по Шору А обычно используется при работе с мягкими полимерами и эластомерами, а шкала твердости по Шору D чаще используется при работе с твердыми полимерами, такими как термопласты. Шкала твердости по Шору варьируется от минимальной твердости 0 до максимальной твердости 100. Если материал имеет 100 единиц твердости по шкале Шора, это означает, что материал не проникает во время испытаний. Тест на твердость по Шору включает в себя индентирующую машину, которая подпружинена, чтобы выдерживать заданную степень давления с различными формами наконечника индентора в зависимости от того, используете ли вы Shore A или Shore D.
Заключение
Различные испытания на твердость и полученные шкалы твердости являются эмпирическими по своей природе и требуют сравнения двух материалов с разной твердостью. Значения, обозначенные различными шкалами твердости, имеют решающее значение для объяснения твердости, поскольку твердость – это не внутренняя величина, присущая материалу, а, скорее, качество при сравнении одного материала с другим. Шкала твердости по Роквеллу, шкала твердости по Виккерсу, шкала твердости по Бринеллю, шкала твердости Мооса, шкала твердости Кнупа и шкала твердости по Шору имеют уникальные применения и должны обозначать метод, используемый для выполнения испытания на твердость.Для некоторых может быть предпочтительна испытанная шкала, применимая к широко используемым материалам. Для других знание тонкостей сравнений по разным шкалам твердости может быть более полезным и увлекательным. Свяжитесь с командой Higher Precision сегодня, если у вас есть вопросы о различных шкалах твердости или о том, как их применять.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
- Какие существуют шкалы твердости и почему их так много?
Шесть основных шкал твердости – это шкала твердости по Роквеллу, шкала твердости по Виккерсу, шкала твердости по Бринеллю, шкала твердости Мооса, шкала твердости по Кнупу и шкала твердости по Шору.Хотя нет единой причины, по которой существует так много разных способов тестирования и измерения твердости, одно объяснение связано с технологическим прогрессом с течением времени и особенностями, связанными с любой ситуацией измерения. Некоторые из более старых шкал твердости, такие как шкала твердости по Бринеллю, могут быть надежными в использовании, но имеют недостатки, такие как медленное завершение теста. Кроме того, некоторые шкалы твердости просто не подходят для определенных видов измерения твердости. Если вы работаете с тонкими, маленькими или хрупкими материалами, вам нужно будет выбрать шкалу твердости Виккерса или шкалу твердости Кнупа, поскольку они используют меньшую силу, чем другие.Если вы выполняете большое количество измерений твердости, шкала твердости по Роквеллу, вероятно, является лучшим выбором из-за ее скорости и точности. В зависимости от типа измерения твердости, которое вы выполняете, шкала твердости, которую вы должны использовать, будет меняться.
- Какая шкала твердости используется чаще всего и почему?
Шкала твердости по Роквеллу, вероятно, является наиболее распространенной шкалой твердости, используемой сегодня. Твердость по Роквеллу – это высокоточный и быстрый метод определения твердости, который используется в ряде метрологических настроек, поэтому вы часто видите твердость, представленную с использованием шкалы твердости Роквелла.Собранная информация о твердости относится к другим факторам, которыми обладает материал, включая прочность, сопротивление и пластичность, что делает точность очень важной. Концепция дифференциального измерения твердости по глубине, которая используется шкалой твердости по Роквеллу, была впервые разработана Пэйлом Людвиком в 1908 году. Затем Хью Роквелл и Стэнли Роквелл совместно изобрели прибор под названием твердомер по Роквеллу, который был запатентован в 1914 году. концепция измерения дифференциальной глубины. Шкала твердости по Роквеллу определена стандартом Американского общества испытаний и материалов (ASTM) E18 и одобрена для измерения коммерческих поставок, что делает ее широко используемой.Для получения надежного значения шкалы твердости по шкале Роквелла необходимо, чтобы исследуемые материалы были по крайней мере в 10 раз больше глубины сделанного отпечатка, и материал должен быть измерен на плоской и перпендикулярной поверхности.
- Какие проблемы возникают при преобразовании этих различных шкал твердости?
Разработка единого и надежного способа измерения твердости, который мог бы заменить многие доступные шкалы твердости, долгое время обсуждалась в метрологии.Однако в поиске решения был достигнут небольшой прогресс. Шкала твердости Роквелла, шкала твердости Виккерса, шкала твердости Бринелля, шкала твердости Мооса, шкала твердости Кнупа и шкала твердости Шора имеют свои плюсы и минусы, и создание единого метода, сочетающего их, может быть невозможным. Таким образом, переход между разными шкалами твердости остается обычной практикой. Основная проблема с преобразованием заключается в том, что нет окончательного способа четко преобразовать одно значение шкалы твердости в другое без небольшого изменения.Это изменение может иметь длительное влияние на прием или отклонение деталей с заданными требованиями. Таблицы преобразования существуют и в настоящее время являются лучшим вариантом. Важно отметить, что знание и понимание различий между шкалами твердости и того, как измеряется твердость, будет иметь решающее значение для принятия наилучших возможных решений по преобразованию и обеспечения максимальной точности.
- Шкала твердости по Роквеллу
Шкала твердости Роквелла – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Шкала твердости Роквелла – наиболее распространенный способ измерения твердости материала. Посредством приложения алмазного индентора сначала с предварительной нагрузкой, а затем с большой нагрузкой, вычисляется разница вдавливания для определения окончательного измерения шкалы твердости по Роквеллу.
- Шкала твердости по Виккерсу
Шкала твердости по Виккерсу – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Значение шкалы твердости по Виккерсу определяется с помощью того, что иногда называют испытанием на микротвердость, и особенно хорошо подходит для небольших или тонких материалов. Вмятины, возникающие в результате приложения световой силы, измеряются с помощью микроскопа и используются для определения измерения шкалы твердости Виккерса.
- Шкала твердости по Бринеллю
Шкала твердости по Бринеллю – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Шкала твердости по Бринеллю была первой широко используемой шкалой твердости. Шкала твердости по Бринеллю определяется путем приложения твердосплавного шарикового индентора к поверхности испытываемого материала с силой в диапазоне от 500 кгс до 3000 кгс.
- Шкала твердости Мооса
Шкала твердости Мооса – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Шкала твердости Мооса оценивает твердость материала от 1 до 10, используя способность другого материала поцарапать исследуемый материал. Шкала твердости Мооса, обычно используемая в геологических условиях, варьируется от талька до гипса, кальцита, флюорита, апатита, полевого шпата, кварца, топаза, корунда и алмаза.
- Шкала твердости Кнупа
Шкала твердости Кнупа – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Шкала твердости Кнупа может быть проверена с использованием методов, аналогичных шкале твердости Бринелля. Однако шкала твердости Кнупа использует индентор в форме ромба и особенно полезен для небольших, тонких или хрупких материалов, требующих силовой нагрузки 1 кгс или меньше.
- Шкала твердости по Шору
Шкала твердости по Шору – это один из способов численного представления твердости материала.Твердость – это сопротивление материала вдавливанию, которое измеряется постоянной глубиной образовавшейся вмятины. Шкала твердости по Шору включает шкалу Шора А, используемую для мягких полимеров и эластомеров, а также шкалу Шора D, используемую для твердых полимеров. Значение шкалы твердости по Шору находится в диапазоне от минимум 0 до максимум 100 и определяется степенью проникновения игольчатого наконечника индентора.
Испытание пластмасс на твердость по Роквеллу
Испытание пластмасс на твердость по Роквеллу
Испытание на твердость пластмасс чаще всего измеряется с помощью испытания на твердость по Роквеллу или испытания на твердость по Шору (твердомер).Оба метода измеряют сопротивление пластика вдавливанию, тем самым обеспечивая эмпирическое значение твердости. Эти значения твердости не обязательно коррелируют с другими свойствами или основными характеристиками. Твердость по Роквеллу обычно выбирают для «более твердых» пластиков, таких как нейлон, поликарбонат, полистирол и ацеталь, где упругость или ползучесть полимера с меньшей вероятностью повлияют на результаты. Тест на твердость при вдавливании шарика (ISO 2039-1; DIN 53456) используется в Европе гораздо чаще, чем в Северной Америке.Для термореактивных полимеров иногда выбирают испытание на твердость по Барколу. На приведенном ниже рисунке из Quadrant Engineering Plastic Products показана геометрия испытания на твердость по Роквеллу.
ASTM D785:Образец толщиной не менее 1/4 дюйма (6,4 мм) вдавлен стальным шариком. Прилагается небольшая нагрузка, прибор обнуляется, а затем прикладывается и снимается большая нагрузка. По прошествии короткого времени с предварительным натягом, оставшееся углубление считывается со шкалы.
Результаты, полученные в результате этого испытания, являются полезными показателями относительной стойкости к вдавливанию пластмасс различных сортов. Однако испытание на твердость по Роквеллу не может служить хорошим средством прогнозирования других свойств, таких как прочность или устойчивость к царапинам, истиранию или износу, и его не следует использовать отдельно для определения технических характеристик продукта.
Для различных шкал твердости по Роквеллу используются стальные шарики разного размера и разные нагрузки. Три наиболее распространенных шкалы, используемые для пластмасс, – это Rockwell E, Rockwell M и Rockwell R; результаты, полученные по шкале L Роквелла, встречаются гораздо реже.Для металлов используются многие другие шкалы твердости по Роквеллу, из которых наиболее распространены три шкалы Роквелла A, Роквелла B и Роквелла C. Как видно из диаграмм ниже, корреляция между шкалами Роквелла, используемыми для пластмасс, достаточно слабая, поэтому попытки преобразования между шкалами не приветствуются.
Приведенные ниже диаграммы взяты из данных в базе данных MatWeb, предоставленных производителями полимеров для конкретных марок продуктов.
Сравнение шкал твердости по Роквеллу
Другие темы о твердости в MatWeb:
Что такое дюрометр? – Твердость эластомера и пластика
Дюрометр влияет на тип материалов и фурнитуры, которые вы используете для вашего приложения
Что такое твердомер?
Дюрометр или твердомер по Шору – это стандартизированный способ измерения твердости таких материалов, как резина (эластомеры) и пластмассы.Шкалы измерения дюрометра варьируются от 0 до 100, но нет такой вещи, как единица измерения твердомера. Другими словами, твердомер – это безразмерное измерение.
просто представляют собой относительное сравнение твердости различных, но схожих материалов, твердость которых измерена с использованием одной и той же шкалы твердомера, устройства и эталона.
В общем, эластомер с более высокой твердостью твердости тверже, чем эластомер с более низкой твердостью.Например, полиуретановая трубка с твердостью 90А тверже, чем полиуретановая трубка 70А.
Твердость по Шору или дюрометр на самом деле представляет собой набор международно признанных стандартов измерения, основанных на твердомере Шора. Сами по себе твердометры Шора представляют собой измерительные устройства, в которых используются специальные стандартизированные методы измерения твердости. Стандарты твердости по Шору представляют собой последовательный, универсальный, легко воспроизводимый эталон, который может использовать каждый для сравнения твердости материалов.
Рис. 1. Трубка из латексной резины от ISM имеет твердость по шкале А 35 А или по Шору А.
Что такое берег A и берег D?
Для большинства резиновых материалов числа твердомера по Шору обычно представлены как по Шору A или по Шору D, две разные, но связанные шкалы твердомера по Шору. Твердометры Shore A предназначены для более мягких материалов и имеют достаточно широкий диапазон, чтобы охватывать гибкие каучуки вплоть до полужестких пластиков с почти нулевой гибкостью. Твердометры Shore D предназначены для более твердых материалов и сравнивают твердые каучуки, полужесткие пластмассы и твердые пластмассы.
Стандарт ASTM D2240 фактически распознает двенадцать различных шкал твердомера Шора для проверки твердости резины. Чаще всего используются шкалы твердомера по Шору: Shore OO, Shore A и Shore D. Shore OO измеряет чрезвычайно мягкие каучуки и гели. Вот почему твердомеры OO гораздо реже встречаются в отношении компонентов управления потоком
.Существует также другой аналогичный метод измерения твердости резины, который называется Международным стандартом твердости резины (IRHD).Нет прямой связи между показаниями IRHD и твердометром Шора. Твердометры Шора обычно предпочтительны для определения твердости резины и пластика, потому что они получили широкое распространение и их легко и быстро измерить.
Понимание методов IRHD и Шора, используемых при испытании твердости резины от H.W. Wallace and Company Limited, поставщик оборудования для испытаний резиновых и пластмассовых материалов. Эта статья представляет собой подробное сравнение тестовых инструментов IRHD и Shore, а также различия между тестами.Он также описывает преимущества и ограничения каждого стандарта.
Рисунок 2
A твердомер по Шору 1940-х годов
Как появились твердомеры по Шору?
Стандарт твердости по Шору А, измерительное устройство и способы его использования были разработаны Альбертом Фердинандом Шором в 1920-х годах. Твердомер Шора – это собственно название измерительного прибора. Со временем название этого инструмента и его сокращенная форма, твердомер, стали сокращенным способом обозначения числа твердости материала, предоставляемого устройством.
Экспертные знания о процедурах тестирования эластомерных компонентов от O-Ring Prüflabor Richter GmbH, аккредитованной испытательной лаборатории эластомеров и уплотнений. Эта статья представляет собой углубленный технический и исторический обзор развития тестирования твердомера Shore A со ссылкой на современное оборудование и методы.
Имейте в виду, что на самом деле означает слово твердомер:
- Измерительный инструмент и методика его использования
- Специализированная саморегулирующаяся шкала для сравнения твердости сопоставимой группы материалов
Примечание. Измерения твердости безразмерны.Это основная причина, по которой не рекомендуется сравнивать значения твердости по разным шкалам твердости. Хотя такие виды диаграмм широко доступны, сравнение различных шкал твердости полезно только в качестве приблизительных сравнений.
Если вам нравится то, что вы читаете … , дайте нам знать, подписавшись на наш блог . Вы будете получать уведомление по электронной почте, когда мы публикуем новую статью.
Подписаться
Что такое твердость?
Твердость или твердость материала – это сопротивление материала проникновению или постоянному вдавливанию.Очевидно, что важно иметь некоторое представление о твердости материала, прежде чем выбирать его для своего применения. Особенно это касается пластиков и каучуков.
Для всех испытаний материалов испытания на твердость измеряют глубину вдавливания в материале, создаваемого заданной силой, с использованием стандартной прижимной ножки или индентора.
Рисунок 3
Тест твердости по Шору
Рисунок 3 представляет собой упрощенное графическое представление испытания твердости твердометром по Шору.
Стрелки показывают приложенную нагрузку или силу, которую твердомер Шора прилагает к материалу. Эта нагрузка действует через инденторы или наконечники инструментов. Индентор слева предназначен для стандарта испытаний по Шору A (сила пружины 822 грамма), а индентор справа – для стандарта испытаний по Шору D (усилие пружины 10 фунтов).
Обратите внимание, что формы наконечников индентора существенно различаются. Инденторы типа A имеют угол конуса 35 °, а инденторы типа D – угол конуса 30 °.Инденторы типа А имеют «усеченный» или плоский наконечник диаметром 0,79 мм. Инденторы типа D имеют более острый наконечник с закругленным концом диаметром 0,1 мм.
Rex Gauge Company имеет справочную таблицу, показывающую приложенные нагрузки и формы индентора для девяти основных стандартов твердомера Шора.
Почему твердомер важен для гибких пластиковых трубок?
Особенно важно знать твердомер гибкой пластиковой трубки.Это связано с тем, что рекомендованная трубка твердомера для конкретной конструкции заусеницы шланга обеспечивает наилучшее сопротивление срыву и отрыву. Это также обеспечивает лучшее уплотнение с меньшим риском утечки.
Соединители с зазубринами в подробностях – конструкция и функции >>
Прочтите это сообщение в блоге, чтобы получить некоторое представление о конструкции заусеницы шланга и о том, как это может повлиять на ваше приложение.
Рисунок 4
Выбор конструкций пластиковых заусенцев для шланга
На рис. 4 показаны некоторые из наиболее распространенных стилей пластиковых зазубрин для шлангов, которые можно найти на фитингах с зазубринами для пластиковых шлангов ISM.
Получите копию нашей таблицы сравнения стилей пластиковых шлангов >>
Почему твердомер важен для высокотемпературной силиконовой резины?
Выбор дюрометра также имеет значение при выборе твердомера высокотемпературного силиконового каучука для использования в упаковках с термосваркой. Фактически, это очень важно для управления процессом. Примером этого является то, что более твердый твердомер United Silicone силиконовой резины с тепловым уплотнением обеспечивает лучшие свойства теплопередачи, чем более мягкий твердомер.
По этой причине листы высокотемпературного силиконового каучука United Silicone с твердостью по Шору A от 70 до 90 являются рекомендуемым выбором для нагреваемой стороны инструментов для термосварки. Дюрометр 60 или ниже подходит для применений без нагрева. Это связано с тем, что неотапливаемая сторона вашего инструмента для термосварки не нуждается в более быстрой рекуперации тепла, которую вы получаете с более высоким твердометром или более твердыми резиновыми листами.
Некоторые вопросы по термосварке. Часто задаваемые вопросы >>
Получите дополнительную информацию об использовании листов высокотемпературного силиконового каучука United Silicone для изготовления инструментов для термосварки.
А как насчет других шкал твердости материалов, таких как шкала Роквелла?
Поскольку твердость материала является важной информацией, на самом деле существует довольно много различных типов испытаний на твердость и шкал твердости. Двумя наиболее широко известными группами шкал твердости являются шкалы твердости по Роквеллу и Шору (твердометры). Твердость по Роквеллу используется для сравнения твердости металлов, но существуют шкалы твердости по Роквеллу, подходящие для более твердых пластмасс, таких как поликарбонат (PC), нейлон (PA) и ацеталь (POM).Всего существует тридцать различных шкал твердости по Роквеллу, потому что, как и твердость по Шору, одна и та же процедура испытаний не подходит для всех типов металлов.
В целом, трудно сравнивать шкалы твердости, потому что они используют разные инструменты и методы испытаний. Как правило, они могут предоставить только приблизительное практическое сравнение твердости материалов.
Почему нельзя сравнивать разные шкалы твердости?
Числа твердости:
- Измерения с использованием специального испытательного оборудования и методов испытаний
- Безразмерные числа, сравнивающие твердость материалов только в пределах определенной группы родственных материалов
Для каждого типа шкалы твердости используется оборудование и процедуры испытаний, соответствующие этому классу материалов.Это означает, что нет простой прямой зависимости между твердостью материала по одной шкале и ее твердостью по любой другой шкале твердости.
Другие физические свойства материалов
Еще одна вещь, о которой следует помнить, заключается в том, что сама по себе твердость не является хорошим показателем других свойств материала, таких как прочность и его устойчивость к царапинам, истиранию или износу. Например, измерения жесткости и модуля сжатия резины намного точнее, чем твердомер, для определения герметичности уплотнительных колец, сделанных из этой резины.
Тем не менее, твердость является важной характеристикой материала, а стандартизованные методы испытаний на твердость обеспечивают объективные и повторяемые способы измерения и сравнения аналогичных материалов.
Основные выводы
Есть несколько ключевых моментов, которые следует учитывать при просмотре чисел твердости.
- Каждый тип испытаний на твердость использует процедуры испытаний, соответствующие этому классу материалов.
- Дюрометр – это саморегулирующаяся шкала, которая сравнивает твердость определенной группы материалов: эластомеров и пластмасс.
- Существует ряд твердомеров или шкал для твердомеров по Шору, но твердомеры по Шору A и D являются, безусловно, наиболее полезными и часто используемыми твердомерами по Шору.
Если вы нашли эту статью полезной … , пожалуйста, подпишитесь на наш блог. Вы будете получать уведомление по электронной почте, когда мы публикуем новую статью.
Подпишитесь на наш блог
Об авторе
Стивен К.Уильямс, BS, является техническим писателем и специалистом по входящему маркетингу в Industrial Specialties Manufacturing (ISM), поставщику миниатюрных компонентов пневматических, вакуумных и гидравлических цепей для OEM-производителей и дистрибьюторов по всему миру, соответствующего стандарту ISO 9001-2015. Он пишет на технические темы, связанные с миниатюрными пневматическими и жидкостными компонентами, а также на темы, представляющие общий интерес для ISM.
«Вернуться на главную страницу блога
Методы испытаний на твердость и таблицы преобразования твердости – Британская ассоциация нержавеющей стали
Введение
Твердость – это свойство поверхности, стойкое к появлению вмятин, царапин или износа.
Чем выше твердость, тем более прочной является поверхность и тем сложнее операции с поверхностью, такие как резка и механическая обработка.
Проверка твердости сталей может использоваться для определения того, насколько легко ими можно манипулировать (формовать, обрабатывать и т. Д.), И как они будут работать механически.
Обычные испытания на твердость металлов включают измерение сопротивления вдавливанию закаленной сталью или алмазным шариком, конусом или пирамидой.
Общие методы испытаний включают: –
В значениях твердости нет единиц измерения. Это показатель, основанный либо на поперечном сечении сделанного отпечатка, измеренном после испытания, либо на глубине проникновения индентора в металлическую поверхность.
За цифрой твердости следует код, указывающий на метод испытания.
Методы Бринелля и Виккерса исторически использовались в Великобритании, метод Бринелля для размягченных сталей и метод Виккерса для размягченных или закаленных сталей.
В ходе этих испытаний измеряется «диаметр» оттиска.
Метод Роквелла впервые был внедрен в США.
Эти методы оценивают твердость путем измерения глубины проникновения индентора.
Шкала B используется для размягченных сталей, а шкала C – для закаленных сталей.
Также доступны другие весы. К ним относятся шкалы A, D, E, F, G H, K, а также шкалы для «поверхностного теста» HR15N, HR30N, HR45N (конический индентор) и HR15T, HR30T, HR45T (шариковый индентор).
Обычно шкалы B и C используются для нержавеющих сталей, B для смягченной стали и C для закаленной стали.
Существует несколько систем преобразования шкалы твердости, включая BS 860 и ASTM E140.
Таблица показывает набор значений, которые использовались для нержавеющих сталей, а также включает сравнение прочности на разрыв (UTS). Значения Rockwell B наложены на эту таблицу с использованием приближения из таблицы 5 ASTM E140, в которой сравниваются значения Rockwell B и Brinell.
Таблицы сравнения следует использовать только в качестве руководства. Приведенные цифры не являются эквивалентами, и BSSA не несет ответственности за точность данных. В любом случае сомнений или споров следует использовать значения, полученные с использованием реальных методов тестирования, а не преобразованные табличные значения.
Таблица преобразования твердости| Твердость по Бринеллю (HB) | Твердость по Виккерсу (HV) | Роквелл (HRB) | Роквелл (HRC) | UTS (Н / мм2) |
| – | 640 | – | 57 | – |
| – | 615 | – | 56 | – |
| – | 591 | – | 54.5 | – |
| – | 569 | – | 53,5 | – |
| – | 547 | – | 52 | – |
| – | 528 | – | 51 | – |
| – | 508 | – | 49,5 | – |
| – | 491 | – | 48,5 | 1539 |
| 444 | 474 | – | 47 | 1520 |
| 429 | 455 | – | 45.5 | 1471 |
| 415 | 440 | – | 44,5 | 1422 |
| 401 | 425 | – | 43 | 1363 |
| 388 | 410 | – | 42 | 1314 |
| 375 | 396 | – | 40,5 | 1265 |
| 363 | 383 | – | 39 | 1236 |
| 352 | 372 | – | 38 | 1187 |
| 341 | 360 | – | 36.5 | 1157 |
| 331 | 350 | – | 35,5 | 1118 |
| 321 | 339 | – | 34,5 | 1089 |
| 311 | 328 | – | 33 | 1049 |
| 302 | 319 | – | 32 | 1020 |
| 293 | 309 | – | 31 | 990 |
| 285 | 301 | – | 30 | 971 |
| 277 | 292 | – | 29 | 941 |
| 269 | 284 | – | 27.5 | 912 |
| 262 | 276 | – | 26,5 | 892 |
| 255 | 269 | 100 | 25,5 | 873 |
| 248 | 261 | 99 | 24 | 853 |
| 241 | 253 | 98 | 23 | 824 |
| 235 | 247 | 97 | 22 | 794 |
| 229 | 241 | 96 | 20.5 | 775 |
| 223 | 235 | – | – | 755 |
| 217 | 228 | 95 | – | 745 |
| 212 | 223 | 94 | – | 716 |
| 207 | 218 | 93 | – | 696 |
| 197 | 208 | 91 | – | 667 |
| 187 | 197 | 89 | – | 637 |
| 179 | 189 | 87 | – | 608 |
| 170 | 179 | 85 | – | 559 |
| 163 | 172 | 83 | – | 539 |
| 156 | 165 | 81 | – | 530 |
| 149 | 157 | 79 | – | 500 |
| 143 | 150 | 77 | – | 481 |
| 137 | 144 | 74 | – | 471 |
| 131 | 138 | 72 | – | 461 |
| 126 | 133 | 69 | – | 451 |
| 121 | 127 | 67 | – | 431 |
| 116 | 122 | 64 | – | 422 |
| 111 | 117 | 61 | – | 402 |
| 107 | 113 | – | – | 382 |
| 103 | 108 | – | – | 373 |
Другие источники таблиц эквивалентов твердости:
Источник коррозии
Гордон Англия
← Вернуться к предыдущей
↑ Начало
.