Сравнительный анализ методов и средств измерения твердости

Введение

Одной из наиболее распространенных характеристик, определяющих качество металлов и сплавов, возможность их применения в различных конструкциях и при различных условиях работы, является твердость. Испытания на твердость производятся чаще, чем определение других механических характеристик металлов: прочности, относительного удлинения и др.

Твердостью материала называют способность оказывать сопротивление механическому проникновению в его поверхностный слой другого твердого тела. Для определения твердости в поверхность материала с определенной силой вдавливается тело (индентор),выполненное в виде стального шарика, алмазного конуса, пирамиды или иглы. По размерам получаемого на поверхности отпечатка судят о твердости материала. Таким образом, под твердостью понимают сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твердого тела - индентора. В «СИ» за единицу измерений твёрдости принят Н/м2. Единица имеет наименование Паскаль (Па). В зависимости от способа измерения твердости материала, количественно ее характеризуют числами твердости по Бринеллю (НВ), Роквеллу (HRC) или Виккерсу(HV) (имеються в виду самые распространенные).

В результате вдавливания достаточно большой нагрузкой поверхностные слои металла, находящиеся под наконечником и вблизи него, пластически деформируются. После снятия нагрузки остается отпечаток. Величина внедрения наконечника в поверхность металла будет тем меньше, чем тверже испытываемый материал.

Твердость определяется как величина нагрузки необходимой для начала разрушения минерала. Различают относительную и абсолютную твёрдость.

Относительная - твердость одного минерала относительно другого. Является важнейшим диагностическим свойством.

Абсолютная, она же инструментальная - изучается следствием 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 - вдоль его твёрдость 4, а поперёк 7).

6) Хрупкости и ковкости.

7) Гибкости - минерал легко гнётся, изгиб не выпрямляется. Пр: "тальк".

8) Упругости - минерал сгибается, но выпрямляется. Пр: "слюды".

9) Вязкости - минерал трудно сломать. Пр: "жадент"- разновидность пироксена..

10) Спаянности.

Наиболее твёрдым из существующих на сегодняшний день материалов является лонсдейлит (одна из аллотропных модификаций углерода), на 58% превосходящий по твердости алмаз, однако маловероятно практическое использование из-за сложности его получения. Самым твёрдым из распространённых веществ является алмаз.

Список литературы
    1.    Физическое металловедение. Под редакцией Р. Кана, выпуск 2. - М.: Мир, 1968 - 490 с.
    2.    Богомолова Н.А. Практическая металлография: Учебник для техн. училищ. - 2-е изд., испр. - М.: Высш. школа, 1982. - 272 с., ил. - (Профтехобразование. Металлография, металловедение).
    3.    ГОСТ 9450-76 «Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников» (Measurements microhardness by diamond instruments indentation).
    4.    Панов А.Г. Исследование статистических характеристик случайной величины результатов измерений: Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу "Методы исследования материалов и процессов". - Наб. Челны: ИНЭКА, 2009, 28 с.
    5.    www.melytec.ru
    6.    Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1.
    7.    Большая Советская Энциклопедия - М., 1969-1978.
    8.    ГОСТ 18661-73.