Pentru a determina duritatea unui material, cel mai des este folosită invenția inginerului suedez Brinell - o metodă care măsoară proprietățile suprafeței și oferă caracteristici suplimentare ale metalelor polimerice.
Evaluarea materialului
Datorită acestei descoperiri, se evaluează acum cea mai eficientă utilizare a materialelor plastice. Materialele plastice nu prea dure sunt testate pentru elasticitate și moliciune pentru a fi utilizate ca material de etanșare, de etanșare și de amortizare. Dezvoltarea lui Brinell este o metodă de determinare a rezistenței și durității unui material care va servi în aplicații importante - în angrenaje și jante, rulmenți sub sarcină mare, fitinguri filetate etc.
Această metodă oferă cea mai precisă evaluare a rezistenței. Valoarea parametrului, care este notat cu P1B, este dificil de supraestimat. Cel mai frecvent utilizat în acest scop este dezvoltarea lui Brinell, o metodă prin care o bilă de oțel de cinci milimetri este presată în material. În funcție de adâncimea indentării mingii, se determină GOST.
Istorie
În 1900, un inginer din Suedia Johan August Brinell, metoda pe care a propus-o lumiiștiința materialelor, făcută celebră. Nu a fost numit numai după inventator, ci a devenit cel mai utilizat și standardizat.
Ce este duritatea? Aceasta este o proprietate specială a unui material care nu suferă deformare plastică din cauza acțiunii de contact local, care cel mai adesea se reduce la introducerea unui indexer (corp mai dur) în material.
Duritate recuperată și nerecuperată
Metoda Brinell ajută la măsurarea durității restabilite, care este determinată de raportul dintre mărimea încărcăturii și volumul imprimării, suprafeței de proiecție sau suprafeței. Astfel, duritatea poate fi volumetrică, de proiecție și de suprafață. Acesta din urmă este determinat de raportul: încărcare față de zona amprentei. Duritatea în vrac este măsurată prin raportul dintre încărcare și volumul acesteia, iar duritatea de proiecție este încărcarea față de zona de proiecție pe care amprenta a lăsat-o.
Drititatea nerestaurată prin metoda Brinell este determinată de aceiași parametri, doar forța de rezistență devine principala valoare măsurată, raportul căreia față de suprafața, volumul sau proiecția este indicat de indicele încorporat în material. Duritatea volumetrică, de proiecție și de suprafață se calculează în același mod: prin raportul forței de rezistență fie la suprafața părții încorporate a indicelui, fie la zona de proiecție a acesteia, fie la volum.
Determinarea durității
Abilitatea de a rezista la deformarea plastică și elastică atunci când este expus la un material mai durIndicele este o determinare a durității, adică, de fapt, acesta este un test de indentare a materialului. Metoda durității Brinell este o măsurare a cât de adânc a pătruns un inductor într-un material. Pentru a cunoaște valoarea exactă a durității unui material dat, este necesar să se măsoare adâncimea de penetrare. Pentru a face acest lucru, există metoda Brinell și Rockwell, metoda Vickers este folosită mai rar.
Dacă metoda Rockwell determină în mod direct adâncimea de penetrare a mingii în material, atunci Vickers și Brinell măsoară amprenta după suprafața acesteia. Se dovedește că cu cât indexul materialului este mai adânc, cu atât suprafața de imprimare este mai mare. Absolut orice materiale poate fi testată pentru duritate: minerale, metale, materiale plastice și altele asemenea, dar duritatea fiecăruia dintre ele este determinată prin metoda proprie.
Cum să găsești o cale
Metoda durității Brinell este foarte bună pentru materiale neomogene, pentru aliaje care nu sunt prea dure. Nu numai tipul de material determină metoda de măsurare, ci și parametrii înșiși care trebuie determinați. Duritatea aliajelor se măsoară, parcă, în medie, deoarece în ele coexistă materiale cu caracteristici diferite. De exemplu, fontă. Are o structură foarte eterogenă, există cementit, grafit, perlit, ferită și, prin urmare, duritatea măsurată a fontei este o valoare medie, constând din duritatea tuturor componentelor.
Măsurarea durității metalelor prin metoda Brinell se realizează cu ajutorul unui indexator mare, astfel încât amprenta să fie obținută pe o suprafață mai mare a probei. Astfel, în aceste condiții, se poate obține și o valoare pentru fontă, care este o medie pentru mai multe și diferite faze. Această metodă este foarte bună atunci când se măsoară duritatea aliajelor - fontă, metale neferoase, cupru, aluminiu și altele asemenea. Această metodă indică cu exactitate valoarea durității materialelor plastice.
Comparație Rockwell
Este bun pentru metale dure și super dure, iar valoarea durității rezultată este, de asemenea, mediată. Aceeași bilă sau con de oțel servește ca indicator, dar pe lângă acestea, este folosită și o piramidă de diamant. Amprenta pe material atunci când este măsurată prin metoda Rockwell se dovedește, de asemenea, a fi mare, iar numărul de duritate pentru diferite faze este mediat.
Metodele Brinell și Rockwell diferă în principiu: prima prezintă rezultatul ca un coeficient după împărțirea forței de indentare la suprafața zonei de amprentă, în timp ce Rockwell calculează raportul dintre adâncimea de penetrare și unitatea de scară a instrumentul care măsoară adâncimea. De aceea duritatea Rockwell este practic adimensională și, potrivit lui Brinell, se măsoară clar în kilograme pe milimetru pătrat.
Metoda Vickers
Dacă proba este prea mică sau este necesară măsurarea unui obiect mai mic decât dimensiunea amprentei indenter, care măsoară duritatea Rockwell sau Brinell, ar trebui folosite metode de microduritate, dintre care metoda Vickers este cea mai populară. Indicele este o piramidă de diamant, iar amprenta este examinată și măsurată de un sistem optic similar cu un microscop. Se va cunoaște și valoarea medie, dar duritatea se calculează dinzonă mult mai mică.
Dacă scara obiectului măsurat este foarte mică, atunci se folosește un tester de microduritate, care poate face o amprentă într-un granul, fază, strat separat, iar sarcina de indentare poate fi selectată independent. Știința metalelor permite utilizarea acestor metode pentru a determina atât duritatea, cât și microduritatea metalelor, iar știința materialelor determină în același mod microduritatea și duritatea materialelor nemetalice.
Interval
Există trei intervale pentru măsurarea durității. În domeniul macro, sarcina este reglată de la 2 N la 30 kN. Microgama limitează nu numai sarcina pe indexor, ci și adâncimea de penetrare. Prima valoare nu depășește 2 N, iar a doua - mai mult de 0,2 μm. În nanorange, doar adâncimea de încorporare a indicelui este reglementată - mai puțin de 0,2 µm. Rezultatul oferă nanoduritatea materialului.
Parametrii de măsurare depind în primul rând de sarcina aplicată indicelui. Această dependență a primit chiar și o denumire specială - the size effect, în engleză - indentation size effect. Natura efectului de dimensiune poate fi determinată de forma indicelui. Sferic - duritatea crește odată cu creșterea sarcinii, prin urmare, acest efect de dimensiune este inversat. Piramida Vickers sau Berkovich reduce duritatea odată cu creșterea sarcinii (aici, efectul de dimensiune obișnuit sau direct). Con-sfera, care este utilizată pentru metoda Rockwell, arată că creșterea sarcinii duce mai întâi la o creștere a durității, iar apoi, când este introdusă partea sferică,în scădere.
Materiale și metode de măsurare
Cele mai dure materiale existente în prezent sunt două modificări ale carbonului: lonsdaleitul, care este pe jumătate la fel de dur ca diamantul și fullerita, care este de două ori mai dur decât diamantul. Aplicarea practică a acestor materiale este abia la început, dar deocamdată, diamantul este cel mai greu dintre cele obișnuite. Cu ajutorul lui se stabilește duritatea tuturor metalelor.
Metodele de determinare (cele mai populare) au fost enumerate mai sus, dar pentru a le înțelege caracteristicile și a înțelege esența, trebuie să luați în considerare altele care pot fi împărțite condiționat în dinamice, adică percuție și statice, care au fost deja luate în considerare. Metoda de măsurare se numește altfel scară. Trebuie amintit că cea mai populară este încă scara Brinell, unde duritatea este măsurată prin diametrul amprentei, care lasă o bilă de oțel presată în suprafața materialului.
Determinarea numărului de duritate
Metoda Brinell (GOST 9012-59) vă permite să notați numărul durității fără unități de măsură, notându-l HB, unde H este duritatea (duritatea) și B este Brinell însuși. Aria unei amprente este măsurată ca parte a unei sfere, nu aria unui cerc, așa cum o face scara Meyer, de exemplu. Metoda Rockwell se distinge prin faptul că prin determinarea adâncimii unei bile sau a unui con de diamant care a intrat în material, duritatea este adimensională. Este desemnat HRA, HRC, HRB sau HR. Formula de duritate calculată arată astfel: HR=100 (130) - kd. Aici d este adâncimea indentării și k este coeficientul.
Duritatea
Vickers poate fideterminată de amprenta lăsată de o piramidă tetraedică presată în suprafața materialului, în raport cu sarcina care a fost aplicată piramidei. Zona amprentei nu este un romb, ci o parte a zonei piramidei. Unitățile Vickers trebuie considerate ca kgf pe mm2, notate cu unitatea HV. Există și o metodă de măsurare conform Shore (indentație), folosită mai des pentru polimeri și are douăsprezece scale de măsurare. Cântarele Asker corespunzătoare țărmului (modificarea japoneză pentru materiale moi și elastice) sunt în multe privințe similare cu metoda anterioară, doar parametrii dispozitivului de măsurare sunt diferiți și sunt utilizați indici diferiți. O altă metodă conform Shore - cu rebound - pentru materiale cu modul în alt, adică materiale foarte dure. Din aceasta putem concluziona că toate metodele care măsoară duritatea unui material sunt împărțite în două categorii - dinamice și statice.
Unelte și aparate
Dispozitivele pentru determinarea durității se numesc teste de duritate, acestea sunt măsurători instrumentale. Testarea afectează un obiect în moduri diferite, astfel încât metodele pot fi distructive sau nedistructive. Nu există o relație directă între toate aceste scale, deoarece niciuna dintre metode nu reflectă proprietățile fundamentale ale materialului în ansamblu.
Cu toate acestea, au fost construite tabele suficient de aproximative, în care scalele și metodele diferite sunt conectate pentru categorii de materiale și grupurile lor individuale. Crearea acestor tabele a devenit posibilă după o serie de experimente și teste. Cu toate acestea, teoriile carea permis uneia dintre metodele de calcul să treacă de la o metodă la alta nu există încă. Metoda specifică prin care se determină duritatea este de obicei aleasă în funcție de echipamentul disponibil, sarcinile de măsurare, condițiile de măsurare și, desigur, din proprietățile materialului însuși.
