Методы определения твердости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по теме

«Методы определения твердости»

 

 

 

Выполнил: студент гр.

Проверила: преподаватель 

Оценка: ________

 

 

 

 

г. Нерюнгри, 2012 год

 

 

 

Оглавление

 

Введение...…………………………………………………….……..3

Методы определения твердости……..…………………………….….….5

Метод Бринеллю…………………………………………….……………..5

Метод Роквелла…………………………………………………………….5

Метод Виккерса……………..………………………………………….….5

Метод царапания…………………………………………………….…….6

Динамический метод (по Шору)………………………………………….7

Заключение…………………………………………………………………8

Список литературы………………………………………………………...9

 

 

 

 

 

Введение

 

Твёрдостью  материала называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твёрдого тела. Твёрдость определяется как величина нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Различают относительную и абсолютную твёрдость. Относительная — твёрдость одного материала относительно другого. Является важнейшим диагностическим свойством. Абсолютная, она же инструментальная — измеряется методами вдавливания. 
 
Твёрдость зависит от: 
 
 1) Межатомных расстояний. 
 
2) Координационного числа — чем выше число, тем выше твёрдость. 
 
3) Валентности. 
 
4) Природы химической связи 
 
5) От направления (например минерал дистен — его твёрдость вдоль кристалла 4, а поперёк — 7) 
 
6) Хрупкости и ковкости 
 
7) Гибкости — минерал легко гнётся, изгиб не выпрямляется (например, тальк) 
 
8) Упругости — минерал сгибается, но выпрямляется (например, слюды) 
 
9) Вязкости — минерал трудно сломать (например, жадеит) 
 
10) Спайности 

 

 

 

Наиболее твёрдыми из существующих на сегодняшний день материалов являются две аллотропные модификации  углерода — лонсдейлит, на 58 % превосходящий  по твёрдости алмаз и фуллерит (примерно в 2 раза твёрже алмаза). Однако практическое применение этих веществ  пока малораспостранено. Самым твёрдым  из распространённых веществ является алмаз. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методы определения твердости

 

Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение усилия, приложенного к шарику, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части сферы, а не как площадь круга); размерность единиц твердости по Бринеллю кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль;

Метод Роквелла — твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA; твёрдость вычисляется по формуле HR = 100 (130) − kd, где d — глубина вдавливания наконечника после снятия основной нагрузки, аk — коэффициент. Таким образом, максимальная твёрдость по Роквеллу по шкалам A и C составляет 100 единиц, а по шкале B - 130 единиц.

Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость вычисляется как отношение нагрузки, приложенной к пирамидке, к площади отпечатка (причём площадь отпечатка берётся как площадь части поверхности пирамиды, а не как площадь ромба); размерность единиц твёрдости по Виккерсу кг-с/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV;

 

 

 

Метод царапания

Твердость, определенная царапаньем, характеризует сопротивление разрушению, по отскоку – упругие свойства, вдавливанием сопротивление пластической деформации. В зависимости от скорости приложения нагрузки на индентор твердость  различают статическую (нагрузка прикладывается плавно) и динамическую (нагрузка прикладывается ударом).

Определение твердости этим методом производят царапанием поверхности  алмазным конусом с углом  при вершине 90⁰. Мерой твердости в этом случае является величина, обратная ширине царапины при определенной постоянной нагрузке. На каждом образце измеряют ширину большого числа царапин, так как точное измерение ширины царапины затруднено вследствие нерезких ее краев.

 

Н.Н. Давиденков установил, что твердость при царапании, вычисленная как величина, обратная ширине  царапины при нагрузке на алмаз 50 г, тесно связана с сопротивлением разрушению при разрыве. У большинства металлов при царапании происходит разрушение путем среза. Поэтому метод царапания, широко распространенный при изучении минералов, может представлять большой практический интерес  и при изучении металлов, давая возможность определять сопротивлением разрушению и связанных с ним характеристик, по данным испытаний очень малого участка поверхности.

 

 

Динамический метод (по Шору) 

Шарик бросают на поверхность с заданной высоты, он отскакивает на определенную величину. Чем больше величина отскока, тем тверже материал.

В результате проведения динамических испытаний на ударный изгиб специальных  образцов с надрезом (ГОСТ 9454) оценивается  вязкость материалов и устанавливается  их склонность к переходу из вязкого  состояния в хрупкое.

Вязкость – способность материала  поглощать механическую энергию  внешних сил за счет пластической деформации.

Является энергетической характеристикой  материала, выражается в единицах работы Вязкость металлов и сплавов определяется их химическим составом, термической  обработкой и другими внутренними  факторами.

Также вязкость зависит от условий, в которых работает металл (температуры, скорости нагружения, наличия концентраторов напряжения).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Методы измерения твёрдости  делятся на две основные категории: статические методы определения  твёрдости и динамические методы определения твёрдости.

Для инструментального определения  твёрдости используются приборы, именуемые твердомерами. Методы определения твердости, в зависимости от степени воздействия на объект, могут относиться как к неразрушающим, так и к разрушающим методам.

Существующие методы определения  твёрдости не отражают целиком какого-нибудь одного определённого фундаментального свойства материалов, поэтому не существует прямой взаимосвязи между разными  шкалами и методами, но существуют приближенные таблицы, связывающие  шкалы отдельных методов для  определённых групп и категорий  материалов.

Конкретный способ определения  твёрдости выбирается исходя из свойств  материала, задач измерения, условий  его проведения, имеющейся аппаратуры и др.

В СНГ стандартизированы  не все шкалы твёрдости.

 

 

Список литературы

 

1. ru.Wikipedia.org. Википедия
2. http://www.coolreferat.com
3. http://www.libmetal.ru