Определение твердости

Около 1900 г. Мартенс в качестве определения понятия предложил следующую формулировку: „твердость - это сопротивление, оказываемое телом проникновению другого (более твердого) тела.“ Это простое и наглядное определение перешло в техническую область и соблюдается и сегодня. Техническая твердость - это механическая характеристика для описания материала или состояния материала.

Твердость не измеряется напрямую, а выводится из основных измеряемых величин (например, усилие испытания, глубина проникновения, площадь проникновения). Значение твердости определяется в зависимости от метода:

  • из усилия испытания и характеризующей отпечаток геометрической величины (например, глубины проникновения)
  • посредством характеризующей длины отпечатка
  • через другу реакцию материала (например, твердость по методу царапания)

Значения твердости можно сравнивать только в том случае, если они были определены с помощью одного метода с идентичными параметрами испытания.

Однозначное значение твердости можно характеризовать только по следующим критериям: определение значения твердости, геометрия и материал индентора, величина и срок воздействия усилия испытания, а также тип его приложения, структура и качество поверхности образца

При выборе метода определения твердости особое внимание уделяется:

  • экономичности
  • затратам на подготовку образцов
  • готовности машин и приборов
  • нормативным требованиям

Другие факторы:

  • материал и твердость образца
  • форма, размеры и вес
  • готовность образца
  • постановка задачи (например, серийное или профильное испытание)
  • допустимая погрешность измерения
Диаграмма метода определения твердости

При испытаниях металлов используются, в основном, методы со статическим приложением усилия. Твердосплавный или алмазный индентор (шарик, конус, пирамида) вертикально вдавливается в поверхность уложенного на твердую опору образца. Усилие испытания прикладывается плавно, время приложения и воздействия регламентировано. При многих методах испытаний после разгружения проводится измерение отпечатка. Измеренные значения длины (глубина проникновения, диагонали, диаметр) и усилия испытания привлекаются для расчета значения твердости.

На практике применяются методы определения твердости по Роквеллу, Бринеллю, Виккерсу и Кнупу. Современный метод инструментированного определения проникновения (твердость по Мартенсу) приобретает все большую популярность. Этот метод применяется все чаще в области исследований и разработок, а также в промышленности, т.к. он, наряду со значениями твердости, предоставляет другие параметры для определения свойств материала. К тому же, этот метод используется независимо от материала.

Методы с динамическим приложением усилия применяются в особенности для определения твердости больших готовых изделий с помощью мобильных приборов.

вверх