Hårdhed
Hårdhed - egenskaben af et materiale til at modstå indførelsen af en hårdere krop - en indenter .
Metode til bestemmelse af den genoprettede hårdhed.
Hårdhed er defineret som forholdet mellem belastningens størrelse og overfladearealet, projektionsarealet eller fordybningsvolumenet. Der er overflade , projektion og volumen hårdhed:
- overfladehårdhed - forholdet mellem belastningen og overfladearealet af aftrykket;
- projektions hårdhed - forholdet mellem belastningen og projektionsområdet af aftrykket;
- bulkhårdhed - forholdet mellem belastningen og aftrykkets volumen.
Hårdhed måles i tre områder: makro , mikro , nano .
- Makroområdet regulerer belastningen på indenteren fra 2 N til 30 kN.
- Mikroområdet (se mikrohårdhed ) regulerer belastningen på indenteren mindre end 2 N og indtrængningsdybden af indenteren er større end 0,2 mikron .
- Nanoområdet regulerer kun indtrængningsdybden af indenteren, som bør være mindre end 0,2 µm [1] . Ofte kaldes hårdhed i nanoområdet nanohårdhed . Værdien af nanohårdhed kan afvige væsentligt fra mikrohårdhed for det samme materiale [2] [3] .
Den målte hårdhed afhænger primært af belastningen på indrykket. Denne afhængighed kaldes størrelseseffekten ( indrykningsstørrelseseffekt ). Arten af hårdhedsafhængigheden af belastningen bestemmes af formen af indenteren:
- for en sfærisk indrykning - med stigende belastning øges hårdheden - den omvendte fordybningsstørrelseseffekt ;
- for en indenter i form af en Vickers- eller Berkovich-pyramide - med stigende belastning falder hårdheden - en direkte eller simpelt dimensionel effekt ( indtrykningsstørrelseseffekt );
- for en sfærisk indenter (som en kegle til en Rockwell hårdhedstester) - med stigende belastning øges hårdheden først, når den sfæriske del af indenteren indføres, og begynder derefter at falde (for den koniske del af indenteren).
Metoder til måling af hårdhed
Metoder til bestemmelse af hårdhed i henhold til metoden til påføring af belastningen er opdelt i: 1) statisk og 2) dynamisk (chok).
Der er flere skalaer (målemetoder) til måling af hårdhed:
- Brinell metode - hårdhed bestemmes af diameteren af fordybningen efterladt af en hårdmetalkugle presset ind i overfladen. Hårdhed beregnes som forholdet mellem den kraft, der påføres bolden og arealet af aftrykket (desuden tages aftryksområdet som arealet af en del af kuglen og ikke som arealet af cirklen, se Meyer-hårdhed ); hårdhedsenheden ifølge Brinell er MPa (kgf/mm²). Hårdheden bestemt ved denne metode betegnes HBW, hvor H er hårdhed (fra engelsk - "hårdhed"), B er Brinell, W er indrykningsmaterialet, derefter er indrykningsdiameter, belastning og holdetid angivet. Stålkugler bruges ikke længere som indrykning til Brinell-metoden.
- Rockwell-metoden - hårdhed bestemmes af den relative dybde af indrykning af en stål-, karbidkugle eller diamantkegle i overfladen af det materiale, der testes. Hårdheden bestemt ved denne metode er dimensionsløs og betegnes HRA, HRB, HRC osv.; hårdhed beregnes ved formlen HR = 100 (130) - h / e , hvor h er den relative indrykningsdybde af spidsen efter fjernelse af hovedbelastningen, og e er en koefficient lig med 0,002 mm for Rockwell-metoden og 0,001 mm til super Rockwell-metoden. Således er den maksimale Rockwell-hårdhed på A- og C-skalaerne 100 enheder og på B-skalaen - 130 enheder. Der er i alt 54 Rockwell hårdhedsskalaer.
- Vickers metode - hårdhed bestemmes af området af aftrykket efterladt af en tetraedrisk diamantpyramide presset ind i overfladen. Hårdhed beregnes som forholdet mellem belastningen på pyramiden og overfladearealet af aftrykket (desuden tages overfladearealet af aftrykket som arealet af en del af en geometrisk regulær pyramide, og ikke som overfladearealet af det faktiske aftryk); dimensionalitet af Vickers hårdhedsenheder kgf/mm² . Hårdheden bestemt ved denne metode betegnes HV med den obligatoriske angivelse af belastningen og eksponeringstiden.
- Kystmetoder:
- Shore hårdhed (indenter metode) - hårdhed bestemmes af dybden af indtrængning i materialet af en speciel hærdet stål nål ( indenter ) under påvirkning af en kalibreret fjeder [4] . I denne metode omtales måleinstrumentet som et durometer . Typisk bruges Shore-metoden til at bestemme hårdheden af materialer med lavt modul ( polymerer ). Shore-metoden, beskrevet af ASTM D2240, specificerer 12 måleskalaer. De mest almindeligt anvendte muligheder er A (for bløde materialer) eller D (for hårdere materialer). Hårdheden bestemt ved denne metode er angivet med bogstavet i den anvendte skala, skrevet efter tallet med en eksplicit angivelse af metoden.
- Durometre og Asker-skalaer - efter måleprincippet svarer det til indrykningsmetoden (ifølge Shore). Fast og national Japansk ændring af metoden. Anvendes til bløde og elastiske materialer. Den adskiller sig fra den klassiske Shore-metode i nogle parametre for måleapparatet, mærkenavne på skalaer og indenters .
- Shore-hårdhed (rebound-metode) er en metode til at bestemme hårdheden af meget hårde (højmodulus) materialer, hovedsageligt metaller, ved den højde, hvortil en speciel angriber hopper efter stød (hoveddelen af skleroskopet - en måleanordning til dette metode), falder fra en vis højde [5] . Hårdheden i henhold til denne Shore-metode estimeres i konventionelle enheder proportionalt med højden af angriberens rebound. Hovedskalaerne C og D. Det betegnes HSx , hvor H er Hårdhed , S er Shore og x er et latinsk bogstav, der angiver den type skala der er brugt i målingen [6] [7] .
- Kuznetsov-Herbert-Rehbinder-metoden - hårdhed bestemmes af henfaldstiden for pendulsvingninger, hvis støtte er det metal, der undersøges;
- Poldi-metoden (dobbelt kugletryk) - hårdheden vurderes i forhold til hårdheden af standarden, testen udføres ved at støde en stålkugle samtidigt ind i prøven og standarden (se illustration);
- Mohs-skalaen bestemmes af, hvilke af de ti standardmineraler, testmaterialet ridser, og hvilke af de ti standardmineraler, der ridses af testmaterialet.
- Buchholz -metoden er en metode til at bestemme hårdhed ved hjælp af en "Buchholz-anordning". Designet til at teste hårdheden (Buchholz-hårdhed) af polymermalingsbelægninger ved indrykning af "Buchholz indenter". Metoden er reguleret af ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233 [8] [9] standarder .
- Jank hårdhedstesten er en metode til at bestemme hårdheden af træ ved at indrykke en stålkugle.
Metoder til måling af hårdhed falder i to hovedkategorier: statiske hårdhedsmetoder og dynamiske hårdhedsmetoder.
Til instrumentel bestemmelse af hårdhed anvendes enheder kaldet hårdhedstestere . Metoder til bestemmelse af hårdhed, afhængig af graden af påvirkning af objektet, kan referere til både ikke-destruktive og destruktive metoder.
De eksisterende metoder til at bestemme hårdhed afspejler ikke fuldt ud nogen specifik grundlæggende egenskab ved materialer, derfor er der ingen direkte sammenhæng mellem forskellige skalaer og metoder, men der er omtrentlige tabeller, der forbinder skalaerne for individuelle metoder for visse grupper og kategorier af materialer. Disse tabeller er kun bygget på grundlag af resultaterne af eksperimentelle tests, og der er ingen teorier, der tillader beregningsmetoden at flytte fra en metode til at bestemme hårdhed til en anden.
En specifik metode til bestemmelse af hårdhed vælges baseret på materialets egenskaber, måleopgaverne, betingelserne for dets gennemførelse, det tilgængelige udstyr mv.
I CIS er ikke alle hårdhedsskalaer standardiserede.
Normative dokumenter
- GOST 8.062-85 "Statligt system til sikring af ensartethed af målinger. Angiv speciel standard og statistisk verifikationsskema for hårdhedsmålingsinstrumenter i henhold til Brinell-skalaer"
- GET 33-85 "Angiv speciel standard for hårdhedsenheder i henhold til Brinell-skalaer"
- GOST 24621-91 ( ISO 868-85) "Bestemmelse af indrykningshårdhed ved hjælp af et durometer (Shore hårdhed)".
- GOST 263-75 "Gummi. Shore En hårdhedstestmetode.
- GOST 23273-78 "Metaller og legeringer. Måling af hårdhed ved metoden til elastisk tilbageslag af angriberen (ifølge Shore).
- ISO 2815 "Malinger og lakker - Buchholz fordybningstest".
- DIN 53153 Buchholz hårdhed.
- ISO 14577 metalliske materialer. Instrumenteret fordybningstest for hårdheds- og materialeparametre. Del 1: Testmetode.
Se også
Noter
- ↑ ISO 14577 metalliske materialer. Instrumenteret fordybningstest for hårdheds- og materialeparametre. Del 1: Testmetode.
- ↑ Moshchenok V.I. Nanoindentation og nanohårdhed af materialer // Automobiltransport. 2008. V. 22. S. 151-154.
- ↑ Nanohårdhed . Dato for adgang: 6. december 2010. Arkiveret fra originalen 25. november 2010.
- ↑ GOST 24621-91 (ISO 868-85) Bestemmelse af indrykningshårdhed ved hjælp af et durometer (Shore hårdhed).
- ↑ GOST 23273-78 Metaller og legeringer. Måling af hårdhed ved metoden til elastisk tilbageslag af angriberen (ifølge Shore).
- ↑ Ukrainian Soviet Encyclopedia , bind 12, Kiev, 1985
- ↑ New Polytechnical Dictionary, Moskva, Scientific Publishing House "Big Russian Encyclopedia", Moskva, 2000
- ↑ GOST 22233, afsnit 7. Kontrolmetoder, paragraf 7.16
- ↑ "Ekspert". Kvalitetskontrol af malingsbelægninger.
Links
- Om hårdheden af mineraler.
- Sammenlignende tabel over hårdhed i forskellige skalaer. (Bemærk: I tabellen svarer Shore-skalaen til rebound-metoden.)
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
|