Tvrdost – vlastnost materiálu odolávat pronikání jiného, tvrdšího tělesa – indentor.
Tvrdost je definována jako poměr velikosti zatížení k ploše nebo objemu tiskové plochy. Rozlišovatpovrchní и objemový tvrdost:
povrchová tvrdost – poměr zatížení k ploše tisku;
objemová tvrdost – poměr zatížení k objemu vtisku.
Rozlišujte také obnovena и nerestaurovaný tvrdost. Obnovená tvrdost je definována jako poměr zatížení k ploše nebo objemu vtisku a neobnovená tvrdost je definována jako poměr odporové síly k vniknutí indentoru k ploše nebo objemu části indentoru uloženého v materiálu. .
Tvrdost se měří ve třech rozsazích: makro, mikro, nano. Makro rozsah reguluje zatížení indentoru od 2 N do 30 kN. Mikrorozsah reguluje zatížení indentoru až do 2 N a hloubku vnikání indentoru větší než 0,2 mikronu. Nanorange reguluje pouze hloubku průniku indentoru, která by měla být menší než 0,2 μm [1]. Často se nazývá tvrdost v nanorozsahu nanotvrdost [ neznámý termín ] [2] .
Naměřená tvrdost závisí především na zatížení působícím na indentor. Tato závislost se nazýváefekt velikosti, v anglicky psané literatuře – efekt velikosti odsazení. Charakter závislosti tvrdosti na zatížení je určen tvarem indentoru:
pro kulový indentor – se zvyšujícím se zatížením se zvyšuje tvrdost – efekt inverzní velikosti (efekt velikosti obráceného odsazení);
pro indentor ve formě Vickersovy nebo Berkovichovy pyramidy – se zvyšujícím se zatížením tvrdost klesá – přímý nebo jednoduše efekt velikosti (efekt velikosti odsazení);
pro sférokonický indentor (typ kužele pro tvrdoměr Rockwell) – s rostoucím zatížením se tvrdost nejprve zvyšuje při zavedení kulové části indentoru a poté začíná klesat (u sférokonické části indentoru).
Metody stanovení tvrdosti Podle způsobu aplikace se zátěže dělí na: 1)statický a 2) dynamický (bicí).
Existuje několik stupnic (metody měření) pro měření tvrdosti:
Brinellova metoda – tvrdost se určuje podle průměru otisku, který zanechá kovová kulička vtlačená do povrchu. Tvrdost se vypočítá jako poměr síly působící na míč k ploše otisku (a plocha otisku se bere jako plocha části koule, nikoli jako plocha otisku). kruh (Meyerova tvrdost)); rozměr jednotek tvrdosti podle Brinella Pa (kg-s/mm²). Číslo tvrdosti podle Brinella podle GOST 9012-59 se zapisuje bez měrných jednotek. Tvrdost stanovená touto metodou se značí HB, kde H = tvrdost Eng.B – Brinell;
Rockwellova metoda – tvrdost je určena relativní hloubkou vtlačení kovové kuličky nebo diamantového kužele do povrchu zkoušeného materiálu. Tvrdost stanovená touto metodou je bezrozměrná a označuje se HR, HRB, HRC a HRA; tvrdost se vypočítá pomocí vzorce HR = 100 − kdKde d je hloubka odsazení hrotu po odstranění hlavní zátěže a k – koeficient. Maximální tvrdost podle Rockwella tedy odpovídá HR 100.
Vickersova metoda – tvrdost je určena plochou otisku, kterou zanechá čtyřboká diamantová pyramida vtlačená do povrchu. Tvrdost se vypočítá jako poměr zatížení působícího na pyramidu k ploše otisku (a plocha otisku se bere jako plocha části povrchu pyramidy, nikoli jako plocha otisku). oblast kosočtverce); rozměr jednotek tvrdosti podle Vickerse kg-s/mm². Tvrdost stanovená touto metodou se označuje HV;
Tvrdost Shore (Metoda Indentation) – tvrdost je určena hloubkou průniku do materiálu speciální kalené ocelové jehly (indentoru) za působení kalibrované pružiny [4]. V této metodě se měřící zařízení nazývá tvrdoměr. Pro stanovení tvrdosti materiálů s nízkým modulem (polymerů) se obvykle používá metoda Shore. Shoreova metoda popsaná ASTM D2240 specifikuje 12 měřítek. Nejčastěji používané možnosti jsou A (pro měkké materiály) nebo D (pro tvrdší materiály). Tvrdost stanovená touto metodou je označena písmenem použité stupnice napsaným za číslem s výslovným označením metody.
Durometry a Askerovy váhy – princip měření odpovídá indentační metodě (podle Shore). Značkové a národní Japonská modifikace metody. Používá se pro měkké a elastické materiály. Od klasické Shoreovy metody se liší některými parametry měřícího přístroje, obchodními názvy vah a indentorů.
Tvrdost Shore (metoda Rebound) je metoda pro stanovení tvrdosti velmi tvrdých (vysokomodulových) materiálů, zejména kovů, podle výšky, do které se speciální úderník (hlavní část) po dopadu odrazí.skleroskop – měřící zařízení pro tuto metodu), pád z určité výšky [5]. Tvrdost podle této Shoreovy metody se posuzuje v konvenčních jednotkách úměrných výšce odrazu útočníka. Hlavní stupnice C a D. Indikuje HSxKde H -Tvrdost, S — Pobřeží и x — latinské písmeno označující typ stupnice použité při měření. [6][7]
Mělo by být zřejmé, že ačkoli obě tyto metody jsou metody měření tvrdosti navržené stejným autorem, mají stejné názvy a stejné označení stupnice, nejedná se o verze stejné metody, ale o dvě zásadně odlišné metody s různými hodnotami stupnice. , popsané různými standardy.
Kuzněcovova-Herbert-Rehbinderova metoda – tvrdost je určena dobou tlumení kmitů kyvadla, jehož oporou je zkoumaný kov;
Poldi metoda (dvojitý otisk kuličky) – tvrdost se posuzuje v porovnání s tvrdostí standardu, zkouška se provádí nárazem ocelové kuličky současně do vzorku a standardu (viz obrázek);
Mohsova stupnice – určuje, který z deseti standardních minerálů poškrábe testovaný materiál a který z deseti standardních minerálů poškrábe testovaný materiál.
Buchholzova metoda je metoda pro stanovení tvrdosti pomocí Buchholzova přístroje. Určeno pro testování tvrdosti (Buchholzova tvrdost) polymerních nátěrů barev a laků při vtlačování Buchholzova indentoru. Metoda je regulována normami ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233. [8][9]
Metody zkoušení tvrdosti spadají do dvou hlavních kategorií: metody zkoušení statické tvrdosti a metody zkoušení dynamické tvrdosti.
Pro přístrojové stanovení tvrdosti se používají přístroje zvané tvrdoměry. Metody pro stanovení tvrdosti v závislosti na stupni dopadu na předmět se mohou týkat jak nedestruktivních, tak destruktivních metod.
Stávající metody stanovení tvrdosti zcela neodrážejí žádnou konkrétní základní vlastnost materiálů, proto neexistuje přímý vztah mezi různými stupnicemi a metodami, existují však přibližné tabulky spojující stupnice jednotlivých metod pro určité skupiny a kategorie materiálů. Tyto tabulky jsou založeny pouze na výsledcích experimentálních zkoušek a neexistují žádné teorie, které by umožňovaly výpočtové metodě přejít od jedné metody stanovení tvrdosti k druhé.
Konkrétní metoda stanovení tvrdosti se volí na základě vlastností materiálu, úloh měření, podmínek pro její provedení, dostupného vybavení atp.
