Twardość materiału jest definiowana jako odporność danego materiału na miejscowe odkształcenie plastyczne lub wgniecenie. Termin może być również używany do opisania odporności materiału na zarysowanie, ścieranie lub przecięcie. W przypadku metali najczęściej stosuje się twardość do oceny ich odporności na trwałe odkształcenia spowodowane skoncentrowanym przyłożeniem obciążeń. Im wyższa twardość metalu, tym silniejsza jest jego zdolność do zachowania kształtu pod działaniem sił zewnętrznych.

Twardość metalu zależy w dużej mierze od innych parametrów, takich jak sztywność, wytrzymałość, odkształcenie, ciągliwość i granica plastyczności. Znajomość twardości metali jest bardzo przydatna, ponieważ pomaga dobrać odpowiedni materiał do konkretnego zastosowania. Znajomość twardości metalu z wyprzedzeniem pomaga ocenić, czy metal jest łatwy w obróbce lub zachowuje się podczas pracy.

Metoda badania twardości

W przeciwieństwie do innych dobrze zdefiniowanych właściwości materiałów, nie ma standardowej skali do pomiaru twardości. Istnieją różne metody badania materiałów, a każda metoda badania wykorzystuje własną, arbitralnie zdefiniowaną skalę, aby wskazać twardość. W tym artykule przyjrzymy się pięciu najpowszechniejszym metodom pomiaru twardości materiałów, tym, czym się różnią i w jakich okolicznościach są najbardziej odpowiednie.

Test twardości Brinella

Test twardości Brinella musi mierzyć średnicę wgłębienia spowodowanego przez stałą skupioną siłę przyłożoną do próbki przez wgłębnik sferyczny ze stali lub węglika spiekanego. Wgłębnik z kulką stalową najpierw styka się z materiałem, a następnie przykłada stałą siłę i utrzymuje ją przez okres od 10 do 15 sekund, co nazywa się czasem przebywania. Po upływie czasu przebywania wyjmij kulisty wgłębnik, pozostawiając na próbce okrągłe wgłębienie.

Twardość Brinella oblicza się według następującego wzoru:

Twardość Brinella, HB = przyłożona siła testowa (kg siła) ÷ powierzchnia wgłębienia (mm2).

Ta metoda badania twardości jest najszerszym i najgłębszym wcięciem spośród pięciu metod badawczych wymienionych w tym artykule. Można go testować na większej powierzchni próbki. Może to zapewnić średni test twardości na większej powierzchni materiału, co ma tę zaletę, że uwzględnia nierówności powierzchni metalu i ziaren kryształu. Jednak test twardości Brinella jest wolniejszy niż inne metody testowe i pozostawia duży trwały ślad na próbce testowej.

Test twardości Rockwella

Test twardości Rockwella ocenia twardość materiału poprzez pomiar głębokości trwałego wgniecenia wywołanego przyłożeniem skoncentrowanego obciążenia. Im wyższa liczba w skali twardości Rockwella, tym twardszy materiał. Test przeprowadza się przy użyciu stożka diamentowego lub wgłębnika z kulką stalową, aby przyłożyć niewielką siłę 10 kg na powierzchnię materiału. Głębokość wgniecenia wstępnego obciążenia jest rejestrowana i wykorzystywana jako punkt odniesienia.

Następnie zastosuj określone główne obciążenie w określonym czasie przebywania i dalej dociśnij do próbki testowej. Różnica między pozycją referencyjną a głębokością wgniecenia spowodowaną przez główne obciążenie jest obliczana i rejestrowana jako stała głębokość wgłębienia.

Twardość Rockwella oblicza się według następującego wzoru:

Twardość Rockwella, HRC = [0.2-trwała głębokość wgłębienia (mm)] x 500

Test twardości Rockwella został opracowany tak, aby był mniej destrukcyjny i tańszy niż test Brinella. Używanie różnych głębokości do pomiaru twardości pomaga wyeliminować błędy spowodowane defektami powierzchni. Ponadto wartość twardości można odczytać bez dodatkowego sprzętu optycznego, co czyni ją jedną z najczęstszych metod badania twardości.

Test twardości Vickersa

Test twardości Vickersa polega na użyciu czworobocznego wgłębnika ostrosłupowego do przykładania dokładnie określonej stałej siły do ​​próbki w celu oceny pola powierzchni wgłębienia. Próbka jest najpierw podnoszona, aż zetknie się z wgłębnikiem. Następnie wgłębnik przykłada siłę testową do próbki i powoli rośnie, aż osiągnie określoną wartość. Następnie utrzymuj tę siłę przez odpowiedni czas przebywania i oblicz powierzchnię wcięcia diamentowego lub kwadratowego.

Następnie użyj następującego wzoru, aby obliczyć twardość Vickersa materiału:

Twardość Vickersa, HV = przyłożona siła testowa (kg siła) ÷ powierzchnia wgłębienia (mm2) lub HK=1.854 x (F/D2)

Dzięki zastosowaniu wgłębników diamentowych zamiast kulek (takich jak badanie twardości Brinella i Rockwella), badanie twardości Vickersa może zużywać mniej siły i osiągnąć wyższą dokładność. Dzięki powiększeniu powierzchni badanego metalu test może być wykorzystany do zablokowania elementów mikrostruktury, takich jak martenzyt lub bainit. Ponieważ test twardości Vickersa wymaga użycia optyki i sprzętu pomiarowego oraz przygotowania materiału, koszt jest często wyższy niż w przypadku innych testów twardości, a jego wykonanie trwa dłużej niż test Rockwella.

Test twardości Knoopa

Test twardości Knoopa jest bardzo podobny do testu twardości Vickersa, to znaczy, że wgłębnik diamentowy/piramidowy jest używany do pozostawania na badanym materiale przez określony czas. Jednak wgłębnik Knoop jest smukłym diamentem, więc kruche materiały i cienkie warstwy można testować bez pęknięć.

Główna przekątna wgłębnika Knoopa jest około trzy razy dłuższa niż przekątna Vickersa, a głębokość penetracji materiału jest o połowę mniejsza niż w teście Vickersa, więc jest bardziej odpowiedni do testowania kruchych materiałów, takich jak ceramika.

Test twardości Knoopa daje wgłębienie trapezowe, jedna z ukośnych linii jest siedmiokrotnie dłuższa od drugiej.

Twardość Knoopa obliczana jest według następującego wzoru:

Twardość Knoopa, HK = przyłożona siła testowa (kg siła) ÷ powierzchnia wgłębienia (mm2) lub HK=14.229 x (F/D2)

Test twardości Mohsa

Test twardości Mohsa różni się od testów wspomnianych wcześniej tym, że nie obejmuje siły przyłożonej przez wgłębnik. Ten test mierzy względną twardość materiału poprzez określenie jego odporności na zarysowania przez inne substancje. Opracowany przez niemieckiego geologa i mineraloga Friedricha Morse'a twardość materiału określa się, obserwując, czy jego powierzchnię może zarysować inny materiał o znanej twardości.

Tej charakterystyce przypisuje się wartość liczbową poprzez uszeregowanie tabeli twardości (tabela twardości Mohsa) złożonej z 10 minerałów. Im wyższa liczba na skali, tym twardszy minerał. Na przykład, jeśli substancja o nieznanej twardości jest porysowana przez ortoklazę, ale nie przez apatyt, jej twardość w skali Mohsa wynosi od 5 do 6.

Przyrost twardości w skali twardości Mohsa jest bardzo arbitralny, nie liniowy ani proporcjonalny. Z tego powodu większość tych testów jest wykorzystywana tylko do określenia względnej twardości minerałów, a nie innych materiałów, takich jak metale.

Podsumuj

W zakresie określania twardości materiałów nie ma uniwersalnej metody pomiaru, skali czy jednostki. , Każda metoda testowa ma swoją unikalną, arbitralną skalę do określenia twardości. Zrozumienie zalet i wad każdego testu jest kluczem do określenia, która metoda jest najlepsza dla testowanego materiału.

Link do tego artykułu:5 metod pomiaru twardości materiałów i ich różnic technicznych 

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Precyzja 3, 4 i 5-osiowa Obróbka CNC usługi dla obróbka aluminium, beryl, stal węglowa, magnez, obróbka tytanu, Inconel, platyna, superstop, acetal, poliwęglan, włókno szklane, grafit i drewno. Zdolne do obróbki części do 98 cali. średnica toczenia. i +/- 0.001 cala tolerancja prostoliniowości. Procesy obejmują frezowanie, toczenie, wiercenie, wytaczanie, gwintowanie, gwintowanie, formowanie, radełkowanie, pogłębianie, pogłębianie, rozwiercanie i cięcie laserowe. Usługi drugorzędne, takie jak montaż, szlifowanie bezkłowe, obróbka cieplna, galwanizacja i spawanie. Prototyp i produkcja od małych do dużych ilości oferowana z maksymalnie 50,000 XNUMX sztuk. Nadaje się do zasilania płynów, pneumatyki, hydrauliki i zawór Aplikacje. Obsługuje przemysł lotniczy, lotniczy, wojskowy, medyczny i obronny. PTJ opracuje strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel, Zapraszamy do kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ) bezpośrednio do nowego projektu.