Upang matukoy ang tigas ng isang materyal, ang pag-imbento ng Swedish engineer na si Brinell ay kadalasang ginagamit - isang paraan na sumusukat sa mga katangian ng ibabaw at nagbibigay ng mga karagdagang katangian ng polymer metal.
Pagsusuri sa materyal
Salamat sa pagtuklas na ito na sinusuri na ngayon ang pinakamabisang paggamit ng mga plastik. Ang mga hindi masyadong matigas na plastik ay sinubok para sa pagkalastiko at lambot upang magamit bilang isang sealing, sealing at cushioning material. Ang pagbuo ni Brinell ay isang paraan upang matukoy ang lakas at katigasan ng isang materyal na magsisilbi sa mahahalagang aplikasyon - sa mga gear at rim, bearings sa ilalim ng mabigat na karga, sinulid na mga kabit, atbp.
Ang paraang ito ay nagbibigay ng pinakatumpak na pagtatasa ng lakas. Ang halaga ng parameter, na tinutukoy ng P1B, ay mahirap i-overestimate. Ang pinaka-karaniwang ginagamit para sa layuning ito ay ang pagbuo ng Brinell, isang paraan kung saan ang isang limang-milimetro na bola ng bakal ay pinindot sa materyal. Ayon sa lalim ng indentation ng bola, tinutukoy ang GOST.
Kasaysayan
Noong 1900, isang inhinyero mula sa Sweden na si Johan August Brinell, ang pamamaraang iminungkahi niya sa mundomaterials science, ginawang tanyag. Hindi lamang ito pinangalanan sa imbentor, ngunit naging pinakamalawak na ginagamit, na-standardize.
Ano ang tigas? Ito ay isang espesyal na katangian ng isang materyal na hindi nakakaranas ng plastic deformation mula sa lokal na pagkilos ng pakikipag-ugnayan, na kadalasang nauuwi sa pagpapakilala ng isang indexer (mas matigas na katawan) sa materyal.
Na-recover at hindi na-recover na tigas
Ang paraan ng Brinell ay nakakatulong na sukatin ang naibalik na katigasan, na tinutukoy ng ratio ng magnitude ng load sa volume ng print, projection area o surface area. Kaya, ang katigasan ay maaaring volumetric, projection at ibabaw. Ang huli ay tinutukoy ng ratio: pag-load sa lugar ng imprint. Ang bulk hardness ay sinusukat sa pamamagitan ng ratio ng load sa volume nito, at ang projection hardness ay ang load sa projection area na iniwan ng imprint.
Ang hindi naibalik na katigasan ng pamamaraang Brinell ay tinutukoy ng parehong mga parameter, tanging ang puwersa ng paglaban ang nagiging pangunahing sinusukat na halaga, ang ratio kung saan sa ibabaw na lugar, volume o projection ay ipinapakita ng index na naka-embed sa materyal. Ang volumetric, projection at surface hardness ay kinakalkula sa parehong paraan: sa pamamagitan ng ratio ng resistance force alinman sa surface area ng naka-embed na bahagi ng index, o sa projection area nito, o sa volume.
Pagpapasiya ng tigas
Ang kakayahang labanan ang plastic at elastic deformation kapag nalantad sa isang materyal na mas mahirapAng index ay isang pagpapasiya ng katigasan, iyon ay, sa katunayan, ito ay isang indentation test ng materyal. Ang pamamaraan ng katigasan ng Brinell ay isang pagsukat kung gaano kalalim ang pagpasok ng isang inductor sa isang materyal. Upang malaman ang eksaktong halaga ng katigasan ng isang naibigay na materyal, kinakailangan upang sukatin ang lalim ng pagtagos. Para magawa ito, mayroong Brinell at Rockwell method, ang Vickers method ay hindi gaanong ginagamit.
Kung direktang tinutukoy ng Rockwell method ang lalim ng pagtagos ng bola sa materyal, sinusukat nina Vickers at Brinell ang imprint sa pamamagitan ng surface area nito. Lumalabas na mas malalim ang index sa materyal, mas malaki ang lugar ng pag-print. Ganap na anumang materyal ay maaaring masuri para sa katigasan: mga mineral, metal, plastik, at mga katulad nito, ngunit ang katigasan ng bawat isa sa kanila ay tinutukoy ng sarili nitong pamamaraan.
Paano humanap ng paraan
Ang pamamaraan ng katigasan ng Brinell ay napakahusay para sa mga hindi magkakatulad na materyales, para sa mga haluang metal na hindi masyadong matigas. Hindi lamang ang uri ng materyal ang tumutukoy sa paraan ng pagsukat, kundi pati na rin ang mga parameter mismo na kailangang matukoy. Ang katigasan ng mga haluang metal ay sinusukat, bilang ito ay, sa isang average, dahil ang mga materyales na may iba't ibang mga katangian ay magkakasamang nabubuhay sa kanila. Halimbawa, cast iron. Mayroon itong napakamagkakaibang istraktura, mayroong cementite, graphite, perlite, ferrite, at samakatuwid ang sinusukat na tigas ng cast iron ay isang average na halaga, na binubuo ng tigas ng lahat ng mga bahagi.
Ang pagsukat ng katigasan ng mga metal sa pamamagitan ng Brinell method ay isinasagawa gamit ang isang malaking indexer, upang ang imprint ay makuha sa mas malaking lugar ng sample. Kaya, sa ilalim ng mga kundisyong ito, posible ring makakuha ng halaga para sa cast iron, na isang average para sa marami at iba't ibang mga yugto. Ang pamamaraang ito ay napakahusay kapag sinusukat ang katigasan ng mga haluang metal - cast iron, non-ferrous metal, tanso, aluminyo at iba pa. Tumpak na isinasaad ng paraang ito ang halaga ng tigas ng mga plastik.
Paghahambing ng Rockwell
Ito ay mabuti para sa matitigas at sobrang tigas na mga metal, at ang nagreresultang hardness value ay naa-average din. Ang parehong bakal na bola o kono ay nagsisilbing tagapagpahiwatig, ngunit bilang karagdagan sa kanila, ginagamit din ang isang diamante na pyramid. Ang imprint sa materyal kapag sinusukat sa paraan ng Rockwell ay lumalabas na malaki rin, at ang bilang ng katigasan para sa iba't ibang yugto ay naa-average.
Ang mga pamamaraan ng Brinell at Rockwell ay naiiba sa prinsipyo: ang una ay nagpapakita ng resulta bilang isang quotient pagkatapos hatiin ang puwersa ng indentation sa ibabaw ng lugar ng imprint, habang kinakalkula ng Rockwell ang ratio ng lalim ng pagtagos sa scale unit ng ang instrumento na sumusukat sa lalim. Kaya naman halos walang sukat ang katigasan ng Rockwell, at ayon kay Brinell ay malinaw itong sinusukat sa kilo bawat square millimeter.
paraan ng Vickers
Kung ang sample ay masyadong maliit o kinakailangan upang sukatin ang isang bagay na mas maliit kaysa sa laki ng indenter imprint, na sumusukat sa Rockwell o Brinell hardness, dapat gumamit ng microhardness method, kung saan ang Vickers method ang pinakasikat.. Ang index ay isang diamond pyramid, at ang imprint ay sinusuri at sinusukat ng isang optical system na katulad ng isang mikroskopyo. Malalaman din ang average na halaga, ngunit ang katigasan ay kinakalkula mula samas maliit na lugar.
Kung napakaliit ng sukat ng sinusukat na bagay, gumamit ng microhardness tester, na maaaring gumawa ng imprint sa isang hiwalay na butil, phase, layer, at ang indentation load ay maaaring mapili nang nakapag-iisa. Pinapayagan ng metal science ang paggamit ng mga paraang ito upang matukoy ang hardness at microhardness ng mga metal, at ang mga materyales sa science sa parehong paraan ay tumutukoy sa microhardness at tigas ng mga non-metallic na materyales.
Range
May tatlong hanay para sa pagsukat ng katigasan. Sa hanay ng macro, ang pagkarga ay kinokontrol mula 2 N hanggang 30 kN. Nililimitahan ng microrange hindi lamang ang pagkarga sa indexer, kundi pati na rin ang lalim ng pagtagos. Ang unang halaga ay hindi lalampas sa 2 N, at ang pangalawa - higit sa 0.2 μm. Sa nanorange, tanging ang lalim ng pagsasama ng index ang kinokontrol - mas mababa sa 0.2 µm. Ang resulta ay nagbibigay ng nanohardness ng materyal.
Ang mga parameter ng pagsukat ay pangunahing nakadepende sa pag-load na inilapat sa index. Ang pag-asa na ito ay nakatanggap pa ng isang espesyal na pangalan - ang epekto ng laki, sa Ingles - epekto ng laki ng indentasyon. Ang likas na katangian ng epekto ng laki ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng hugis ng index. Spherical - tumataas ang katigasan sa pagtaas ng pagkarga, samakatuwid, ang epekto ng laki na ito ay nababaligtad. Ang Vickers o Berkovich pyramid ay binabawasan ang katigasan sa pagtaas ng pagkarga (dito, ang karaniwan o direktang sukat na epekto). Ang cone-sphere, na ginagamit para sa Rockwell method, ay nagpapakita na ang pagtaas ng load ay unang humahantong sa pagtaas ng tigas, at pagkatapos, kapag ang spherical na bahagi ay ipinakilala,bumababa.
Mga materyales at paraan ng pagsukat
Ang pinakamahirap na materyales na kasalukuyang umiiral ay ang dalawang pagbabago ng carbon: lonsdaleite, na kalahating kasing tigas ng brilyante, at fullerite, na dalawang beses na kasing tigas ng brilyante. Ang praktikal na aplikasyon ng mga materyales na ito ay nagsisimula pa lamang, ngunit sa ngayon, ang brilyante ang pinakamahirap sa mga karaniwan. Sa tulong nito naitatatag ang katigasan ng lahat ng metal.
Ang mga paraan ng pagtukoy (ang pinakasikat) ay nakalista sa itaas, ngunit upang maunawaan ang kanilang mga tampok at maunawaan ang kakanyahan, kailangan mong isaalang-alang ang iba na maaaring nahahati sa pabago-bago, iyon ay, percussion, at static, na isinaalang-alang na. Ang paraan ng pagsukat ay tinatawag na sukat. Dapat alalahanin na ang pinakasikat ay ang Brinell scale pa rin, kung saan ang katigasan ay sinusukat sa diameter ng imprint, na nag-iiwan ng bakal na bola na pinindot sa ibabaw ng materyal.
Pagpapasiya ng numero ng tigas
Ang paraan ng Brinell (GOST 9012-59) ay nagbibigay-daan sa iyong isulat ang numero ng katigasan nang walang mga yunit ng pagsukat, na tinutukoy itong HB, kung saan ang H ay ang tigas (hardness), at ang B ay ang Brinell mismo. Ang lugar ng isang imprint ay sinusukat bilang bahagi ng isang globo, hindi ang lugar ng isang bilog, tulad ng ginagawa ng Meyer scale, halimbawa. Ang paraan ng Rockwell ay nakikilala sa pamamagitan ng katotohanan na sa pamamagitan ng pagtukoy sa lalim ng isang diamante na bola o kono na pumasok sa materyal, ang katigasan ay walang sukat. Ito ay itinalagang HRA, HRC, HRB o HR. Ang kalkuladong hardness formula ay ganito ang hitsura: HR=100 (130) - kd. Narito ang d ay ang lalim ng indentation at ang k ay ang coefficient.
Vickers hardness ay maaaringtinutukoy ng imprint na iniwan ng isang tetrahedral pyramid na pinindot sa ibabaw ng materyal, na may kaugnayan sa pagkarga na inilapat sa pyramid. Ang lugar ng imprint ay hindi isang rhombus, ngunit bahagi ng lugar ng pyramid. Dapat ituring ang mga unit ng Vickers bilang kgf bawat mm2, na tinutukoy ng HV unit. Mayroon ding paraan ng pagsukat ayon sa Shore (indentation), mas madalas na ginagamit para sa mga polimer at may labindalawang sukat ng pagsukat. Shore-corresponding Asker scales (Japanese modification para sa malambot at nababanat na mga materyales) sa maraming paraan ay katulad sa nakaraang pamamaraan, tanging ang mga parameter ng aparatong pagsukat ay naiiba at iba't ibang mga index ang ginagamit. Ang isa pang paraan ayon sa Shore - na may rebound - para sa high-modulus, iyon ay, napakahirap na materyales. Mula dito maaari nating tapusin na ang lahat ng mga pamamaraan na sumusukat sa katigasan ng isang materyal ay nahahati sa dalawang kategorya - dynamic at static.
Mga tool at appliances
Ang mga device para sa pagtukoy ng hardness ay tinatawag na hardness tester, ito ay mga instrumental na sukat. Ang pagsubok ay nakakaapekto sa isang bagay sa iba't ibang paraan, kaya ang mga pamamaraan ay maaaring mapanira o hindi mapanira. Walang direktang ugnayan sa pagitan ng lahat ng mga sukat na ito, dahil wala sa mga pamamaraan ang sumasalamin sa mga pangunahing katangian ng materyal sa kabuuan.
Gayunpaman, sapat na tinatayang mga talahanayan ang ginawa, kung saan ang mga kaliskis at iba't ibang pamamaraan ay konektado para sa mga kategorya ng mga materyales at kanilang mga indibidwal na grupo. Ang paglikha ng mga talahanayang ito ay naging posible pagkatapos ng isang serye ng mga eksperimento at pagsubok. Gayunpaman, ang mga teorya napinapayagan ang isa sa mga pamamaraan ng pagkalkula na lumipat mula sa isang paraan patungo sa isa pa ay hindi pa umiiral. Ang partikular na paraan kung saan tinutukoy ang katigasan ay kadalasang pinipili batay sa magagamit na kagamitan, mga gawain sa pagsukat, mga kondisyon sa pagsukat, at, siyempre, mula sa mga katangian ng materyal mismo.
