Za določanje trdote materiala se najpogosteje uporablja izum švedskega inženirja Brinella - metoda, ki meri površinske lastnosti in daje dodatne lastnosti polimernih kovin.
ocena materiala
Zahvaljujoč temu odkritju se zdaj ocenjuje najučinkovitejša uporaba plastike. Ne preveč trda plastika je testirana na elastičnost in mehkobo, da se lahko uporablja kot tesnilni, tesnilni in blažilni material. Brinellov razvoj je metoda za določanje trdnosti in trdote materiala, ki bo služil v pomembnih aplikacijah - v zobnikih in platiščih, ležajih pod velikimi obremenitvami, navojnih nastavkih itd.
Ta metoda daje najbolj natančno oceno moči. Vrednost parametra, ki ga označujemo s P1B, je težko preceniti. V ta namen se najpogosteje uporablja razvoj Brinella, metode, pri kateri se v material vtisne petmilimetrska jeklena kroglica. Glede na globino vdolbine krogle se določi GOST.
Zgodovina
Leta 1900 je inženir iz Švedske Johan August Brinell, metodo, ki jo je predlagal svetuznanost o materialih, zaslovela. Ni bil poimenovan samo po izumitelju, ampak je postal najbolj razširjen, standardiziran.
Kaj je trdota? To je posebna lastnost materiala, ki ne doživlja plastične deformacije zaradi lokalnega kontaktnega delovanja, kar se najpogosteje zmanjša na vnos indekserja (tršega telesa) v material.
obnovljena in neponovljena trdota
Metoda Brinell pomaga pri merjenju obnovljene trdote, ki je določena z razmerjem med velikostjo obremenitve in prostornino odtisa, projekcijsko površino ali površino. Tako je lahko trdota volumetrična, projekcijska in površinska. Slednje je določeno z razmerjem: obremenitev na površino odtisa. Trdota v razsutem stanju se meri z razmerjem med obremenitvijo in njeno prostornino, projekcijska trdota pa je obremenitev na projekcijsko površino, ki jo je pustil odtis.
Neobnovljena trdota po Brinellovi metodi je določena z istimi parametri, le uporna sila postane glavna izmerjena vrednost, katere razmerje do površine, prostornine ali projekcije je prikazano z indeksom, ki je vgrajen v material. Volumetrična, projekcijska in površinska trdota se izračunajo na enak način: z razmerjem uporne sile bodisi na površino vgrajenega dela indeksa bodisi na njegovo projekcijsko površino ali na prostornino.
Določanje trdote
Zmožnost odpornosti na plastično in elastično deformacijo, ko je izpostavljen tršemu materialuIndeks je določitev trdote, to je pravzaprav test vdolbine materiala. Metoda trdote po Brinellu je meritev, kako globoko je induktor prodrl v material. Da bi vedeli natančno vrednost trdote določenega materiala, je potrebno izmeriti globino penetracije. Za to obstaja metoda Brinell in Rockwell, manj pogosto se uporablja metoda Vickers.
Če metoda Rockwell neposredno določa globino prodiranja kroglice v material, potem Vickers in Brinell merita odtis po površini. Izkazalo se je, da globlje kot je indeks v materialu, večja je površina tiskanja. Trdoto je mogoče testirati za vse materiale: minerale, kovine, plastiko in podobno, vendar se trdota vsakega od njih določi po lastni metodi.
Kako najti pot
Metoda trdote po Brinellu je zelo dobra za nehomogene materiale, za zlitine, ki niso pretrde. Način merjenja ne določa le vrsta materiala, temveč tudi sami parametri, ki jih je treba določiti. Trdota zlitin se meri tako rekoč v povprečju, saj v njih sobivajo materiali z različnimi lastnostmi. Na primer, lito železo. Ima zelo heterogeno strukturo, obstajajo cementit, grafit, perlit, ferit, zato je izmerjena trdota litega železa povprečna vrednost, sestavljena iz trdote vseh komponent.
Meritev trdote kovin po Brinellovi metodi se izvaja z velikim indekserjem, tako da dobimo odtis na večji površini vzorca. Tako je pri teh pogojih mogoče dobiti tudi vrednost za lito železo, ki je povprečje za številne in različne faze. Ta metoda je zelo dobra pri merjenju trdote zlitin – litega železa, barvnih kovin, bakra, aluminija in podobno. Ta metoda natančno kaže vrednost trdote plastike.
Primerjava Rockwell
Dober je za trde in super trde kovine, končna vrednost trdote pa je tudi povprečna. Ista jeklena krogla ali stožec služi kot indikator, vendar se poleg njih uporablja tudi diamantna piramida. Tudi odtis na materialu pri merjenju po Rockwellovi metodi se izkaže za velik, število trdot za različne faze pa je povprečno.
Metodi Brinell in Rockwell se načeloma razlikujeta: prva predstavi rezultat kot kvocient po deljenju sile vdolbine s površino površine odtisa, medtem ko Rockwell izračuna razmerje globine penetracije do enote merila instrument, ki meri globino. Zato je trdota po Rockwellu praktično brezdimenzionalna in se po Brinellu jasno meri v kilogramih na kvadratni milimeter.
Vickersova metoda
Če je vzorec premajhen ali pa je treba izmeriti predmet, manjši od velikosti odtisa indenterja, ki meri trdoto po Rockwellu ali Brinellu, je treba uporabiti mikrotrdotne metode, med katerimi je najbolj priljubljena metoda Vickers. Indeks je diamantna piramida, odtis pa se pregleduje in meri z optičnim sistemom, podobnim mikroskopu. Znana bo tudi povprečna vrednost, vendar se trdota izračuna izveliko manjša površina.
Če je merilo merjenega predmeta zelo majhno, se uporablja merilnik mikrotrdote, ki lahko naredi odtis v ločenem zrnu, fazi, sloju, obremenitev vdolbine pa lahko izberemo neodvisno. Znanost o kovinah omogoča uporabo teh metod za določanje tako trdote kot mikrotrdote kovin, znanost o materialih pa na enak način določa mikrotrdoto in trdoto nekovinskih materialov.
Razpon
Obstajajo trije razponi za merjenje trdote. V makro območju je obremenitev regulirana od 2 N do 30 kN. Mikrorazpon ne omejuje le obremenitve indekserja, temveč tudi globino prodiranja. Prva vrednost ne presega 2 N, druga pa več kot 0,2 μm. V nanorazponu je regulirana le globina vgradnje indeksa - manj kot 0,2 µm. Rezultat daje nanotrdoto materiala.
Merilni parametri so odvisni predvsem od obremenitve indeksa. Ta odvisnost je dobila celo posebno ime - učinek velikosti, v angleščini - učinek velikosti vdolbine. Naravo učinka velikosti je mogoče določiti z obliko indeksa. Sferična - trdota narašča z naraščajočo obremenitvijo, zato je ta učinek velikosti obrnjen. Vickersova ali Berkovichova piramida zmanjšuje trdoto z naraščajočo obremenitvijo (tukaj je običajen ali neposredni učinek velikosti). Stožčasta krogla, ki se uporablja za Rockwellovo metodo, kaže, da povečanje obremenitve najprej vodi do povečanja trdote, nato pa, ko se uvede sferični del,padajoče.
Materiali in merilne metode
Najtrša materiala, ki trenutno obstajata, sta dve modifikaciji ogljika: lonsdaleit, ki je pol trši od diamanta, in fulerit, ki je dvakrat trši od diamanta. Praktična uporaba teh materialov se šele začenja, a za zdaj je diamant najtrši izmed običajnih. Z njegovo pomočjo se vzpostavi trdota vseh kovin.
Metode določanja (najbolj priljubljene) so bile navedene zgoraj, vendar, da bi razumeli njihove značilnosti in razumeli bistvo, morate upoštevati druge, ki jih lahko pogojno razdelimo na dinamične, to je tolkala, in statične, ki so že obravnavane. Metoda merjenja se sicer imenuje lestvica. Naj spomnimo, da je še vedno najbolj priljubljena Brinellova lestvica, kjer se trdota meri s premerom odtisa, ki pusti jekleno kroglo vtisnjeno v površino materiala.
Določanje števila trdote
Brinellova metoda (GOST 9012-59) vam omogoča, da zapišete število trdote brez merskih enot in ga označite s HB, kjer je H trdota (trdota), B pa sam Brinell. Površina odtisa se meri kot del krogle, ne pa kot površina kroga, kot na primer Meyerjeva lestvica. Rockwellovo metodo odlikuje dejstvo, da je z določitvijo globine diamantne krogle ali stožca, ki je vstopil v material, trdota brezrazmerna. Imenuje se HRA, HRC, HRB ali HR. Izračunana formula trdote izgleda takole: HR=100 (130) - kd. Tukaj je d globina vdolbine in k koeficient.
Vickers trdota je lahkodoločeno z odtisom, ki ga pusti tetraedrska piramida, vtisnjena v površino materiala, glede na obremenitev, ki je bila na piramido. Območje odtisa ni romb, ampak del površine piramide. Vickersove enote je treba obravnavati kot kgf na mm2, označeno z enoto HV. Obstaja tudi metoda merjenja po Shoreu (vdolbina), ki se pogosteje uporablja za polimere in ima dvanajst merilnih lestvic. Askerjeve lestvice, ki ustrezajo Shore (japonska modifikacija za mehke in elastične materiale) so v marsičem podobne prejšnji metodi, le parametri merilne naprave so različni in se uporabljajo različni indeksi. Druga metoda po Shoreu - z odbojom - za visoko modularne, torej zelo trde materiale. Iz tega lahko sklepamo, da so vse metode, ki merijo trdoto materiala, razdeljene v dve kategoriji - dinamične in statične.
Orodja in naprave
Naprave za določanje trdote se imenujejo trdotesterji, to so instrumentalne meritve. Testiranje vpliva na objekt na različne načine, zato so metode lahko destruktivne ali nedestruktivne. Med vsemi temi lestvicami ni neposredne povezave, saj nobena od metod ne odraža temeljnih lastnosti materiala kot celote.
Kljub temu so bile izdelane dovolj približne tabele, kjer so lestvice in različne metode povezane za kategorije materialov in njihove posamezne skupine. Ustvarjanje teh tabel je postalo mogoče po vrsti eksperimentov in testov. Vendar pa te teorijedovoljeno, da se ena od metod izračunavanja premakne z ene metode na drugo, še ne obstaja. Specifična metoda, s katero se določa trdota, se običajno izbere glede na razpoložljivo opremo, merilne naloge, merilne pogoje in seveda glede na lastnosti samega materiala.
