Методы измерения твёрдости

Рис.9 Определение твердости металла методами Бринелля (а), Роквелла (б) и Виккерса (в)

Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения):

· Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому шариком из закаленной стали, вдавливаемым в поверхность. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HB, где H = hardness (твёрдость, англ.), B — Бринелль [ кгс/мм²];

· Метод Роквелла — твёрдость определяется по глубине вдавливания металлического шарика (шкала В) или алмазного конуса (шкалы А и С) в поверхность тестируемого материала. Твёрдость, определённая по этому методу, является безразмерной и обозначается HR, HRB, HRC и HRA;

· Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. кгс/мм². Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HV[ кгс/мм²].; 1 кгс/мм² ≈ 10 МПа

Метод Шора (относительный) — по глубине введения закаленной стальной иглы под действием пружины. Твёрдость, определённая по этому методу, обозначается HSD;

Шкала твердости разделена на 130 единиц (твердость закаленной стали = 100 ед.)

Величина твердости по Шору не имеет точного метода перевода ее на другие величины твердости или прочности при растяжении.

Шкала́ Мо́оса (минералогическая шкала твёрдости) (относительный) — набор эталонных минералов для определения относительной твёрдости методом царапания. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твёрдости. Предложена в 1811 году немецким минералогом Фридрихом Моосом.

Значения шкалы от 1 до 10 соответствуют 10 достаточно распространённым минералам от талька до алмаза. Твёрдость минерала измеряется путём поиска самого твёрдого эталонного минерала, который он может поцарапать; и/или самого мягкого эталонного минерала, который царапает данный минерал. Например, если минерал царапается апатитом, но не флюоритом, то его твёрдость находится в диапазоне от 4 до 5.

Предназначена для грубой сравнительной оценки твёрдости материалов по системе мягче-твёрже. Испытываемый материал либо царапает эталон и его твёрдость по шкале Мооса выше, либо царапается эталоном и его твёрдость ниже эталона. Таким образом, шкала Мооса информирует только об относительной твёрдости минералов. Например, корунд (9) в 2 раза твёрже топаза (8), но при этом почти в 4 раза менее твёрдый, чем алмаз (10).

В приведённой ниже таблице приведено соответствие твёрдости по шкале Мооса с абсолютной твёрдостью, измеренной склерометром.

Склерометр (от греч. σκλερος — твёрдый и греч. μέτρον — измерение) — прибор для определения твёрдости материалов.Склерометр был создан в 1896 году Тёрнером. Для измерения использовался утяжелённый алмаз, перемещающийся вперёд-назад по ровной поверхности измеряемого материала. Твёрдость определялась по весу груза (в граммах) на алмазе, требуемого для создания царапины на материале. Царапиной в данном случае считалась видимая невооружённым глазом тёмная линия на яркой поверхности. Такой метод измерения широко использовался в минералогии для определения твёрдости минералов. Для металлов и других веществ используются другие методы: метод Роквелла, метод Виккерса и пр.

Твёрдость по Моосу	Минерал	Абсолютная твёрдость	Изображение	Обрабатываемость
	Тальк (Mg3Si4O10(OH)2)			Царапается ногтем
	Гипс (CaSO4·2H2O)			Царапается ногтем
	Кальцит (CaCO3) Известковый шпат медь			Царапается медной монетой
	Флюорит (CaF2)			Царапается ножом, оконным стеклом
	Апатит (Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)) Никель			Царапается ножом, оконным стеклом
	Ортоклаз (KAlSi3O8) Полевой шпат			Царапается напильником
	Кварц (SiO2) Кремний фарфор			Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло
	Топаз (Al2SiO4(OH-,F-)2) Наждак			Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло
	Корунд (Al2O3) Хром			Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло
	Алмаз (C)

Помимо шкалы Мооса есть и другие методы определения твёрдости, но различные шкалы твёрдости нельзя однозначно соотнести друг с другом. Практикой приняты несколько более точных систем измерения твёрдости материалов, ни одна из которых не покрывает весь спектр шкалы Мооса.

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

Дата добавления: 2015-07-12