Kovuus

Kovuus  - materiaalin ominaisuus vastustaa kovempaa kappaletta - sisennystä .

Menetelmä palautetun kovuuden määrittämiseksi.

Kovuus määritellään kuormituksen suuruuden suhteeksi pinta-alaan, projektioalueeseen tai painaumatilavuuteen. On pinta- , projektio- ja tilavuuskovuus :

• pinnan kovuus  - kuorman suhde jäljen pinta-alaan;
• projektion kovuus  - kuorman suhde jäljen projektioalueeseen;
• bulkkikovuus  - kuorman suhde painatuksen tilavuuteen.

Kovuus mitataan kolmella alueella: makro , mikro , nano .

• Makroalue säätelee sisennyksen kuormitusta 2 N - 30 kN.
• Mikroalue (katso mikrokovuus ) säätelee sisennyksen kuormitusta alle 2 N ja sisennyksen tunkeutumissyvyys on suurempi kuin 0,2 mikronia .
• Nanoalue säätelee vain sisennyksen tunkeutumissyvyyttä, jonka tulee olla alle 0,2 µm [1] . Usein nanoalueen kovuutta kutsutaan nanokovuudeksi .  Nanokovuuden arvo voi poiketa merkittävästi saman materiaalin mikrokovuudesta [2] [3] .

Mitattu kovuus riippuu ensisijaisesti sisennykseen kohdistetusta kuormituksesta. Tätä riippuvuutta kutsutaan kokovaikutukseksi ( sisennyskokovaikutus ). Kovuuden kuormituksesta riippuvuuden luonne määräytyy sisennyksen muodon mukaan:

• pallomaiselle sisennykselle - kuormituksen kasvaessa kovuus kasvaa - käänteinen sisennyksen kokovaikutus ;
• Vickers- tai Berkovich-pyramidin muodossa olevalle sisennykselle - kuormituksen kasvaessa kovuus pienenee - suora tai yksinkertaisesti mittavaikutus ( sisennyskoon vaikutus );
• pallomaiselle sisennykselle (kuten Rockwell-kovuusmittarin kartiolle) - kuormituksen kasvaessa kovuus ensin kasvaa, kun sisennyksen pallomainen osa viedään sisään, ja alkaa sitten laskea (sisännän kartiomaiselle osalle).

Kovuuden mittausmenetelmät

Menetelmät kovuuden määrittämiseksi kuormitusmenetelmän mukaan jaetaan: 1) staattiseen ja 2) dynaamiseen (shokki).

Kovuuden mittaamiseen on useita asteikkoja (mittausmenetelmiä):

• Brinell-menetelmä  - kovuus määritetään pintaan puristetun kovametallipallon jättämän syvennyksen halkaisijalla. Kovuus lasketaan palloon kohdistetun voiman suhteena jäljen pinta-alaan (lisäksi jäljen pinta-ala otetaan pallon osan pinta-alaksi, ei pinta-alaksi ympyrän kovuus, katso Meyerin kovuus ); kovuuden yksikkö Brinellin mukaan on MPa (kgf/mm²). Tällä menetelmällä määritetty kovuus on merkitty HBW:ksi, jossa H on kovuus (  englanniksi  "  kovuus"), B on Brinell, W on sisennysmateriaali, sitten ilmoitetaan sisennyksen halkaisija, kuormitus ja pitoaika. Teräspalloja ei enää käytetä Brinell-menetelmän sisennyksinä.
• Rockwell-menetelmä  - kovuus määritetään teräksen, kovametallipallon tai timanttikartion suhteellisella syvyydellä testattavan materiaalin pintaan. Tällä menetelmällä määritetty kovuus on mittaamaton ja sitä kutsutaan nimellä HRA, HRB, HRC jne.; kovuus lasketaan kaavalla HR = 100 (130) - h / e , jossa h  on kärjen suhteellinen painumasyvyys pääkuorman poistamisen jälkeen ja e  on kerroin, joka on 0,002 mm Rockwell-menetelmässä ja 0,001 mm Super Rockwell -menetelmälle. Siten Rockwellin maksimikovuus A- ja C-asteikolla on 100 yksikköä ja B-asteikolla 130 yksikköä. Rockwellin kovuusasteikkoja on yhteensä 54.
• Vickers-menetelmä  - kovuus määräytyy pintaan puristetun tetraederisen timanttipyramidin jättämän jäljen pinta-alalla. Kovuus lasketaan pyramidiin kohdistuvan kuormituksen suhteena jäljen pinta-alaan (lisäksi jäljen pinta-ala on geometrisesti säännöllisen pyramidin osan pinta-ala, ja ei todellisen jäljen pinta-alana); Vickersin kovuusyksiköiden mitat kgf/mm² . Tällä menetelmällä määritetty kovuus on merkitty HV:ksi, jossa on pakollinen merkintä kuormasta ja altistusajasta.
• Rantamenetelmät:

• Shore-kovuus (sisällysmenetelmä)  - kovuus määräytyy erityisen karkaistun teräsneulan ( indenter ) materiaaliin tunkeutumissyvyyden perusteella kalibroidun jousen vaikutuksesta [4] . Tässä menetelmässä mittauslaitetta kutsutaan durometriksi . Tyypillisesti Shore-menetelmää käytetään matalamoduulisten materiaalien ( polymeerien ) kovuuden määrittämiseen. ASTM D2240: n kuvaama Shore-menetelmä määrittelee 12 mitta-asteikkoa. Yleisimmin käytetyt vaihtoehdot ovat A (pehmeille materiaaleille) tai D (kovemmille materiaaleille). Tällä menetelmällä määritetty kovuus ilmaistaan ​​käytetyn asteikon kirjaimella, joka on kirjoitettu numeron jälkeen ja jossa on selkeä merkintä menetelmästä.

• Durometrit ja Asker-vaa'at  - mittausperiaatteen mukaan se vastaa sisennysmenetelmää (Shoren mukaan). Yritys ja kansallinen Japanilainen modifikaatio menetelmästä. Käytetään pehmeille ja joustaville materiaaleille. Se eroaa klassisesta Shore-menetelmästä joidenkin mittalaitteen parametrien, vaakojen tuotenimien ja sisennysten osalta .

• Shore-kovuus (rebound  -menetelmä) on menetelmä erittäin kovien (korkeamoduulisten) materiaalien, pääasiassa metallien, kovuuden määrittämiseksi korkeudella, johon erityinen lyöjä pomppii iskun jälkeen ( skleroskoopin pääosa  - mittalaite tätä varten menetelmä), putoaminen tietystä korkeudesta [5] . Tämän Shore-menetelmän mukainen kovuus arvioidaan tavanomaisina yksiköinä, jotka ovat verrannollisia lyöjän pomppauksen korkeuteen. Pääasteikot C ja D. Se on merkitty HSx , jossa H  on kovuus , S  on Shore ja x  on latinalainen kirjain, joka ilmaisee mittauksessa käytetyn asteikon [6] [7] .

On ymmärrettävä, että vaikka nämä molemmat menetelmät ovat saman kirjoittajan ehdottamia kovuuden mittausmenetelmiä, niillä on samat nimet ja samat asteikkomerkinnät, nämä eivät ole yhden menetelmän versioita, vaan kaksi pohjimmiltaan erilaista menetelmää, joilla on erilaiset asteikkoarvot. kuvattu eri standardeilla.

• Kuznetsov-Herbert-Rehbinder-menetelmä  - kovuus määräytyy heilurin värähtelyjen vaimenemisajasta, jonka tuki on tutkittava metalli;
• Poldi-menetelmä (kaksoispallotulostus) - kovuus arvioidaan verrattuna standardin kovuuteen, testi suoritetaan teräspallon iskusyvennyksellä samanaikaisesti näytteeseen ja standardiin (katso kuva);
• Mohsin asteikko  määräytyy sen mukaan, mitä kymmenestä standardimineraalista testimateriaali naarmuuntuu ja mitä kymmenestä standardimineraalista testimateriaali naarmuuntuu.
• Buchholz  -menetelmä on menetelmä kovuuden määrittämiseksi "Buchholz-laitteella". Suunniteltu polymeerimaalien kovuuden (Buchholz-kovuus) testaamiseen "Buchholz indenteria" sisennettäessä. Menetelmää säätelevät ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233 [8] [9] standardit .
• Jank-kovuuskoe  on menetelmä puun kovuuden määrittämiseksi teräskuulaa sisentämällä.

Kovuuden mittausmenetelmät jaetaan kahteen pääluokkaan: staattiset kovuusmenetelmät ja dynaamiset kovuusmenetelmät.

Kovuuden instrumentaaliseen määrittämiseen käytetään kovuusmittareiksi kutsuttuja laitteita . Kovuuden määritysmenetelmät esineeseen kohdistuvan iskun asteesta riippuen voivat viitata sekä ainetta rikkomattomiin että destruktiivisiin menetelmiin.

Nykyiset kovuuden määritysmenetelmät eivät täysin heijasta mitään tiettyä materiaalien perusominaisuutta, joten eri mittakaavojen ja menetelmien välillä ei ole suoraa yhteyttä, vaan on olemassa likimääräisiä taulukoita, jotka yhdistävät yksittäisten menetelmien asteikot tietyille materiaaliryhmille ja -luokille. Nämä taulukot on rakennettu vain kokeellisten testien tulosten perusteella, eikä ole olemassa teorioita, jotka sallisivat laskentamenetelmän siirtymisen kovuuden määritysmenetelmästä toiseen.

Erityinen menetelmä kovuuden määrittämiseksi valitaan materiaalin ominaisuuksien, mittaustehtävien, sen toteutusolosuhteiden, käytettävissä olevien laitteiden jne. perusteella.

IVY:ssä kaikkia kovuusasteikkoja ei ole standardoitu.

Normatiiviset asiakirjat

• GOST 8.062-85 "Valtiojärjestelmä mittausten yhdenmukaisuuden varmistamiseksi. Ilmoita kovuusmittauslaitteille Brinell-asteikkojen mukainen erityinen standardi ja tilatarkastussuunnitelma"
• GET 33-85 "Valtion kovuusyksikköjen erityinen standardi Brinell-asteikon mukaan"
• GOST 24621-91 ( ISO 868-85) "Sisennyskovuuden määritys durometrillä (Shore-kovuus)".
• GOST 263-75 "Kumi. Shore A -kovuustestimenetelmä.
• GOST 23273-78 "Metallit ja seokset. Kovuuden mittaus hyökkääjän elastisen reboundin menetelmällä (Shoren mukaan).
• ISO 2815 "Maalit ja lakat - Buchholzin painumatesti".
• DIN 53153 Buchholzin kovuus.
• ISO 14577 metalliset materiaalit. Instrumentoitu painumatesti kovuuden ja materiaaliparametreille. Osa 1: Testausmenetelmä.

Katso myös

• Mikrokovuus
• Mineraalien kovuus
• Millerin indeksit

Muistiinpanot

1. ↑ ISO 14577 metalliset materiaalit. Instrumentoitu painumatesti kovuuden ja materiaaliparametreille. Osa 1: Testausmenetelmä.
2. ↑ Moshchenok V.I. Materiaalien nanoindentaatio ja nanokovuus // Autoliikenne. 2008. V. 22. S. 151-154.
3. ↑ Nanokovuus . Käyttöpäivä: 6. joulukuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 25. marraskuuta 2010. (määrätön)
4. ↑ GOST 24621-91 (ISO 868-85) Sisennyskovuuden määritys durometrillä (Shore-kovuus).
5. ↑ GOST 23273-78 Metallit ja seokset. Kovuuden mittaus hyökkääjän elastisen reboundin menetelmällä (Shoren mukaan).
6. ↑ Ukrainan Neuvostoliiton tietosanakirja , osa 12, Kiova, 1985
7. ↑ Uusi polytekninen sanakirja, Moskova, tieteellinen kustantaja "Big Russian Encyclopedia", Moskova, 2000
8. ↑ GOST 22233, kohta 7. Valvontamenetelmät, kohta 7.16
9. ↑ "Asiantuntija". Maalipinnoitteiden laadunvalvonta.

Linkit

• Mineraalien kovuudesta.
• Vertaileva kovuustaulukko eri asteikoissa. (Huomaa: Taulukossa Shore-asteikko vastaa rebound-menetelmää.)

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Suuri katalaani Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 119765333 GND : 4158703-0 J9U : 987007550635605171 LCCN : sh85058886 NKC : ph318931