Om die hardheid van 'n materiaal te bepaal, word die uitvinding van die Sweedse ingenieur Brinell die meeste gebruik - 'n metode wat oppervlak-eienskappe meet en bykomende eienskappe van polimeermetale gee.
Materiaalevaluering
Dit is te danke aan hierdie ontdekking dat die doeltreffendste gebruik van plastiek nou geëvalueer word. Nie te harde plastiek word getoets vir elastisiteit en sagtheid om as 'n seël-, seël- en kussingsmateriaal gebruik te word. Brinell se ontwikkeling is 'n metode om die sterkte en hardheid van 'n materiaal te bepaal wat in belangrike toepassings sal dien - in ratte en vellings, laers onder swaar vrag, skroefdraadtoebehore, ens.
Hierdie metode gee die mees akkurate beoordeling van sterkte. Die waarde van die parameter, wat deur P1B aangedui word, is moeilik om te oorskat. Die mees algemene gebruik vir hierdie doel is die ontwikkeling van Brinell, 'n metode waarin 'n vyf-millimeter staalbal in die materiaal ingedruk word. Volgens die diepte van die inkeping van die bal word GOST bepaal
Geskiedenis
In 1900, 'n ingenieur van Swede Johan August Brinell, die metode wat hy aan die wêreld voorgestel hetmateriaalkunde, beroemd gemaak. Dit is nie net na die uitvinder vernoem nie, maar het die mees gebruikte, gestandaardiseerde geword.
Wat is hardheid? Dit is 'n spesiale eienskap van 'n materiaal wat nie plastiese vervorming van plaaslike kontakaksie ervaar nie, wat meestal neerkom op die inbring van 'n indekseerder (harder liggaam) in die materiaal.
Herwin en nie-herwin hardheid
Die Brinell-metode help om die herstelde hardheid te meet, wat bepaal word deur die verhouding van die grootte van die las tot die volume van die druk, projeksie-area of oppervlak. Dus kan hardheid volumetries, projeksie en oppervlak wees. Laasgenoemde word bepaal deur die verhouding: vrag tot die area van die afdruk. Bulkhardheid word gemeet deur die verhouding van die las tot sy volume, en projeksiehardheid is die las op die projeksiearea wat die afdruk gelaat het.
Onherstelde hardheid deur die Brinell-metode word deur dieselfde parameters bepaal, slegs die weerstandskrag word die hoof gemete waarde, waarvan die verhouding tot die oppervlak, volume of projeksie getoon word deur die indeks wat in die materiaal ingebed is. Die volumetriese, projeksie en oppervlakhardheid word op dieselfde manier bereken: deur die verhouding van die weerstandskrag óf tot die oppervlakte van die ingebedde deel van die indeks, óf tot sy projeksie-area, óf tot die volume.
Bepaling van hardheid
Die vermoë om plastiese en elastiese vervorming te weerstaan wanneer dit aan 'n harder materiaal blootgestel wordDie indeks is 'n bepaling van hardheid, dit wil sê, dit is in werklikheid 'n inkepingstoets van die materiaal. Die Brinell-hardheidsmetode is 'n meting van hoe diep 'n induktor 'n materiaal binnegedring het. Om die presiese waarde van die hardheid van 'n gegewe materiaal te weet, is dit nodig om die penetrasiediepte te meet. Om dit te doen, is daar die Brinell- en Rockwell-metode, die Vickers-metode word minder algemeen gebruik.
As die Rockwell-metode die diepte van penetrasie van die bal in die materiaal direk bepaal, dan meet Vickers en Brinell die afdruk volgens sy oppervlak. Dit blyk dat hoe dieper die indeks in die materiaal is, hoe groter is die drukarea. Absoluut enige materiale kan getoets word vir hardheid: minerale, metale, plastiek, en dies meer, maar die hardheid van elkeen van hulle word bepaal deur sy eie metode.
Hoe om 'n manier te vind
Die Brinell-hardheidsmetode is baie goed vir onhomogene materiale, vir legerings wat nie te hard is nie. Nie net die tipe materiaal bepaal die metode van meting nie, maar ook die parameters self wat bepaal moet word. Die hardheid van legerings word as 't ware gemiddeld gemeet, aangesien materiale met verskillende eienskappe daarin saam bestaan. Byvoorbeeld, gietyster. Dit het 'n baie heterogene struktuur, daar is sementiet, grafiet, perliet, ferriet, en daarom is die gemete hardheid van gietyster 'n gemiddelde waarde, wat bestaan uit die hardheid van alle komponente.
Meting van die hardheid van metale deur die Brinell-metode word uitgevoer met behulp van 'n groot indekseerder, sodat die afdruk op 'n groter area van die monster verkry word. Onder hierdie toestande is dit dus ook moontlik om 'n waarde vir gietyster te verkry, wat 'n gemiddelde vir baie en verskillende fases is. Hierdie metode is baie goed wanneer die hardheid van legerings gemeet word - gietyster, nie-ysterhoudende metale, koper, aluminium en dies meer. Hierdie metode dui die hardheidwaarde van plastiek akkuraat aan.
Rockwell-vergelyking
Dit is goed vir harde en superharde metale, en die gevolglike hardheidwaarde word ook gemiddeld. Dieselfde staalbal of keël dien as 'n aanwyser, maar benewens hulle word 'n diamantpiramide ook gebruik. Die afdruk op die materiaal wanneer dit met die Rockwell-metode gemeet word, blyk ook groot te wees, en die hardheidgetal vir verskillende fases word gemiddeld.
Die Brinell- en Rockwell-metodes verskil in beginsel: die eerste een bied die resultaat as 'n kwosiënt aan nadat die inkepingskrag deur die oppervlak van die afdrukarea gedeel is, terwyl Rockwell die verhouding van die penetrasiediepte tot die skaaleenheid van die instrument wat die diepte meet. Daarom is Rockwell-hardheid feitlik dimensieloos, en volgens Brinell word dit duidelik in kilogram per vierkante millimeter gemeet.
Vickers-metode
As die monster te klein is of dit nodig is om 'n voorwerp kleiner as die grootte van die indenter-afdruk te meet, wat Rockwell- of Brinell-hardheid meet, moet mikrohardheidsmetodes gebruik word, waaronder die Vickers-metode die gewildste is.. Die indeks is 'n diamantpiramide, en die afdruk word ondersoek en gemeet deur 'n optiese stelsel soortgelyk aan 'n mikroskoop. Die gemiddelde waarde sal ook bekend wees, maar die hardheid word bereken uitbaie kleiner area.
As die skaal van die gemete voorwerp baie klein is, word 'n mikrohardheidstoetser gebruik, wat 'n afdruk in 'n aparte korrel, fase, laag kan maak, en die inkepingslas kan onafhanklik gekies word. Metaalwetenskap laat die gebruik van hierdie metodes toe om beide die hardheid en mikrohardheid van metale te bepaal, en materiaalwetenskap bepaal op dieselfde manier die mikrohardheid en hardheid van nie-metaalmateriale.
reeks
Daar is drie reekse om hardheid te meet. In die makro-reeks word die las van 2 N tot 30 kN gereguleer. Die mikroreeks beperk nie net die las op die indekser nie, maar ook die penetrasiediepte. Die eerste waarde oorskry nie 2 N nie, en die tweede - meer as 0,2 μm. In die nano-reeks word slegs die diepte van inkorporering van die indeks gereguleer - minder as 0,2 µm. Die resultaat gee die nanohardheid van die materiaal.
Meetparameters hang hoofsaaklik af van die las wat op die indeks toegepas word. Hierdie afhanklikheid het selfs 'n spesiale naam gekry - die grootte-effek, in Engels - inspringgrootte-effek. Die aard van die grootte effek kan bepaal word deur die vorm van die indeks. Sferies - hardheid neem toe met toenemende las, daarom word hierdie grootte-effek omgekeer. Die Vickers of Berkovich piramide verminder hardheid met toenemende las (hier, die gewone of direkte grootte effek). Die keëlsfeer, wat vir die Rockwell-metode gebruik word, toon dat die verhoging van die las eers lei tot 'n toename in hardheid, en dan, wanneer die sferiese deel ingebring word,afneem.
Materiale en meetmetodes
Die hardste materiale wat tans bestaan, is twee modifikasies van koolstof: lonsdaleiet, wat half so hard soos diamant is, en fullerite, wat twee keer so hard soos diamant is. Die praktiese toepassing van hierdie materiale begin net, maar vir nou is diamant die moeilikste van die algemenes. Dit is met die hulp daarvan dat die hardheid van alle metale vasgestel word.
Bepalingsmetodes (die gewildste) is hierbo gelys, maar om hul kenmerke te verstaan en die essensie te verstaan, moet jy ander oorweeg wat voorwaardelik in dinamiese, dit wil sê perkussie, en staties verdeel kan word, wat reeds oorweeg is. Die meetmetode word andersins die skaal genoem. Daar moet onthou word dat die gewildste steeds die Brinell-skaal is, waar hardheid gemeet word aan die deursnee van die afdruk, wat 'n staalbal in die oppervlak van die materiaal ingedruk laat.
Bepaling van die hardheidgetal
Die Brinell-metode (GOST 9012-59) laat jou toe om die hardheidgetal sonder maateenhede neer te skryf, wat dit HB aandui, waar H hardheid (hardheid) is en B Brinell self is. Die oppervlakte van 'n afdruk word gemeet as deel van 'n sfeer, nie die oppervlakte van 'n sirkel nie, soos byvoorbeeld die Meyer-skaal doen. Die Rockwell-metode word gekenmerk deur die feit dat die hardheid dimensieloos is deur die diepte van 'n diamantbal of keël wat die materiaal binnegedring het te bepaal. Dit word HRA, HRC, HRB of HR aangewys. Die berekende hardheidformule lyk soos volg: HR=100 (130) - kd. Hier is d die inkeping diepte en k is die koëffisiënt.
Vickers-hardheid kan weesbepaal deur die afdruk wat gelaat word deur 'n tetraëdriese piramide wat in die oppervlak van die materiaal gedruk is, in verhouding tot die las wat op die piramide toegepas is. Die area van die afdruk is nie 'n ruit nie, maar deel van die area van die piramide. Vickers-eenhede moet beskou word as kgf per mm2, aangedui deur die HV-eenheid. Daar is ook 'n metode van meting volgens Shore (inkeping), wat meer dikwels vir polimere gebruik word en het twaalf metingskale. Shore-ooreenstemmende Asker-skale (Japannese wysiging vir sagte en elastiese materiale) is in baie opsigte soortgelyk aan die vorige metode, slegs die parameters van die meettoestel is anders en verskillende indekse word gebruik. Nog 'n metode volgens Shore - met 'n terugslag - vir hoë-modulus, dit wil sê baie harde materiale. Hieruit kan ons aflei dat alle metodes wat die hardheid van 'n materiaal meet, in twee kategorieë verdeel word - dinamies en staties.
Gereedskap en toestelle
Toestelle vir die bepaling van hardheid word hardheidtoetsers genoem, dit is instrumentele metings. Toetsing beïnvloed 'n voorwerp op verskillende maniere, so metodes kan vernietigend of nie-vernietigend wees. Daar is geen direkte verband tussen al hierdie skale nie, aangesien nie een van die metodes die fundamentele eienskappe van die materiaal as geheel weerspieël nie.
Tentans is voldoende benaderde tabelle saamgestel, waar skale en verskillende metodes verbind word vir kategorieë van materiale en hul individuele groepe. Die skepping van hierdie tabelle het moontlik geword na 'n reeks eksperimente en toetse. Teorieë wat egtertoegelaat het dat een van die berekeningsmetodes van een metode na 'n ander beweeg, bestaan nog nie. Die spesifieke metode waarvolgens hardheid bepaal word, word gewoonlik gekies op grond van die beskikbare toerusting, meettake, meettoestande, en natuurlik uit die eienskappe van die materiaal self.
