Три поширені методи визначення твердості

Випробування на твердість — це важливий метод оцінки механічних властивостей у матеріалознавстві, який допомагає визначити стійкість матеріалу до вдавлень, подряпин або зношування. Нижче наведено три широко використовувані методи вимірювання твердості, кожен зі своїми принципами, застосуванням і характеристиками.

 

1. Випробування на твердість за Роквеллом

Тест на твердість за Роквеллом вимірює твердість матеріалу шляхом визначення глибини вдавлення, спричиненого конкретним індентором під певним навантаженням. Він використовує два навантаження: попереднє невелике навантаження для забезпечення постійного контакту та велике навантаження для створення поглиблення. Значення твердості за Роквеллом виходить з різниці в глибині вдавлення до і після застосування основного навантаження.

 

1. Індентори та масштаби:

 

Rockwell C (HRC): Використовує алмазний конічний індентор і підходить для твердих матеріалів, таких як загартована сталь, цементований карбід та інструментальна сталь.

 

Rockwell B (HRB): Використовує індентор зі сталевою кулькою діаметром 1/16 дюйма, що ідеально підходить для м’яких матеріалів, таких як відпалена сталь, мідні та алюмінієві сплави.

 

Rockwell A (HRA): також використовується алмазний конічний індентор, але з меншим навантаженням, який використовується для дуже твердих матеріалів, таких як тонкі сталеві листи та неглибокі - загартовані шари.

 

1. Додатки: Він широко використовується у виробництві металів, сплавів і - термічно оброблених компонентів. Наприклад, в автомобільній промисловості його використовують для перевірки твердості деталей двигуна та компонентів трансмісії, щоб забезпечити їхню довговічність.

 

2. Вимірювання твердості за Брінеллем

Випробування на твердість за Брінеллем полягає у вдавлюванні кулькового індентора з твердої сталі або карбіду в поверхню матеріалу під певним навантаженням протягом певного часу, а потім вимірювання діаметра вдавлення. Твердість за Брінеллем (HB) розраховується на основі навантаження та площі поверхні вдавлення.

 

• Принцип: Твердість за Брінеллем (HB) розраховується подвійним діленням прикладеного навантаження (F) на [π, помножене на діаметр індентора (D), а потім помножене на (D мінус квадратний корінь з (D у квадраті мінус діаметр відбитка (d) у квадраті))].

 

• особливості: забезпечує відносно велике поглиблення, завдяки чому на результат тесту менше впливають місцеві неоднорідності матеріалу, тому він підходить для тестування матеріалів із грубим зерном або нерівною структурою, таких як чавун і виливки з не - чорних металів.

 

• Додатки: Зазвичай використовується при випробуванні великих заготовок, поковок і лиття. У будівельній галузі його можна використовувати для перевірки твердості сталевих прутків і конструкційної сталі для забезпечення якості будівельних конструкцій.

 

3. Випробування на твердість за Віккерсом

Випробування на твердість за Віккерсом використовує алмазний квадратний пірамідний індентор для вдавлювання в поверхню матеріалу під певним навантаженням. Число твердості за Віккерсом (HV) отримують шляхом ділення прикладеного навантаження на площу поверхні вдавлення.

 

• Принцип: Формула твердості за Віккерсом дорівнює HV=0.1891F/d²де F — навантаження, d — середня діагональна довжина вдавлення.

 

• Переваги: Його можна застосовувати до широкого діапазону навантажень, від дуже легких для тестування тонких плівок або малих компонентів до важких для тестування сипучих матеріалів. Крім того, результати тесту є високоточними і можуть бути легко конвертовані в інші шкали твердості.

 

• Додатки: Широко використовується для тестування точних деталей, наприклад, в аерокосмічній промисловості (компоненти двигунів, турбінних лопатей), електронних компонентів і медичних пристроїв, де потрібна висока точність.

 

Висновок

Кожен із цих трьох методів тестування на твердість має свої переваги та застосовні сценарії. Тестування за Роквеллом є швидким і підходить для звичайного контролю якості; Тест за Брінеллем підходить для крупнозернистих - матеріалів; і тестування Віккерса забезпечує високу точність і універсальність. Вибір правильного методу залежить від типу матеріалу, розміру компонента, необхідної точності та конкретних вимог до застосування.