Mechanické metody pro stanovení tvrdosti | Blog TSPROF

Podle metody nerestaurovaného vtisku se tvrdost určuje jako poměr aplikovaného zatížení k ploše indentorové části zapuštěné v materiálu:

kde je hloubka průniku indentoru, mm.

Jednotky měření jsou kgf/mm². Tvrdost stanovená touto metodou se značí HB, kde H = tvrdost, B – Brinell. Jedná se o některé z nejstarších metod používaných již v 19. století.

Rockwellova metoda — tvrdost je určena relativní hloubkou vtlačení kovového nebo diamantového kužele do povrchu zkoušeného materiálu. Tvrdost se označuje HR, kde H je tvrdost a R je Rockwell. Tvrdost se vypočítá podle vzorce HR = 100 − kd, kde d je hloubka vtisku hrotu po odstranění hlavního zatížení a k je koeficient. Maximální tvrdost podle Rockwella tedy odpovídá HR 100. 3. písmeno v označení je například název typu stupnice. HRA, HRB, HRC atd. U nožů se tvrdost určuje podle stupnice HRC, která ve skutečnosti končí na 70 jednotkách, protože vysoká tvrdost nože neumožňuje jejich plné využití kvůli poklesu houževnatosti, zvýšené křehkosti atd. Tento systém byl nejrozšířenější ve XNUMX. století.

Tvrdost podle Rockwella lze měřit:

1) Diamantový kužel s celkovým zatížením 150 kgf. Tvrdost se měří na stupnici C a označuje se HRC (například 62 HRC). Metoda umožňuje stanovit tvrdost kalených a popouštěných ocelí, materiálů střední tvrdosti, povrchových vrstev o tloušťce větší než 0,5 mm;

2) Diamantový kužel s celkovým zatížením 60 kgf. Tvrdost se měří na stupnici A, která je stejná jako stupnice C a označuje se HRA. Používá se k hodnocení tvrdosti velmi tvrdých materiálů, tenkých povrchových vrstev (0,3 . 0,5 mm) a tenkých plechových materiálů;

3) Ocelová koule s celkovým zatížením 100 kgf. Tvrdost se označuje HRB a měří se na stupnici B. Tímto způsobem se určuje tvrdost měkké (žíhané) oceli a neželezných slitin.

Při měření tvrdosti pomocí přístroje Rockwell je nutné, aby povrch vzorku byl bez okují, trhlin, rýh apod. Je nutné kontrolovat kolmost zatížení působícího na povrch vzorku a stabilitu jeho místo na přístrojovém stole. Vzdálenost vtlačení musí být minimálně 1,5 mm při lisování kužele a minimálně 4 mm při lisování kuličky. Tvrdost se měří minimálně 3x na jednom vzorku, poté se zobrazí průměrná hodnota. Výhodou Rockwellovy metody oproti metodě Brinell a Vickers je, že hodnota tvrdosti podle Rockwellovy metody je zaznamenávána přímo jehlou indikátoru, čímž odpadá nutnost optického měření rozměrů vtisku.

Vickersova metoda – nejširší rozsah, tvrdost je určena plochou otisku, kterou zanechá čtyřboká diamantová pyramida vtlačená do povrchu. Označuje se HV, kde H je tvrdost, V je Vickers. Při zkoušení tvrdosti metodou Vickers se do povrchu materiálu vtlačí diamantový čtyřstěnný jehlan s úhlem. Po odstranění zatížení vtisku se změří úhlopříčka vtisku. Číslo tvrdosti podle Vickerse je označeno symbolem HV označujícím zatížení P a dobu výdrže při zatížení a rozměr čísla tvrdosti (kgf/mm2) není uveden. Doba expozice indentoru při zatížení je 10–15 s pro oceli a 30 s pro neželezné kovy. Výhody Vickersovy metody oproti Brinellově metodě jsou v tom, že Vickersovou metodou lze testovat materiály vyšší tvrdosti díky použití diamantové pyramidy.

Tvrdost Shore (Metoda lisování) — tvrdost je určena hloubkou průniku do materiálu speciální kalené ocelové jehly (indentoru) působením kalibrované pružiny. Tato metoda měření využívá zařízení zvané tvrdoměr. Pro stanovení tvrdosti materiálů s nízkým modulem (polymerů) se obvykle používá metoda Shore. Shoreova metoda zahrnuje 12 měřících stupnic. Nejčastěji používané možnosti jsou A (pro měkké materiály) nebo D (pro tvrdší materiály). Tvrdost stanovená touto metodou je označena písmenem použité stupnice, napsaným za číslem označujícím metodu. Například guma v pneumatice osobních automobilů má tvrdost přibližně 70A a školní guma má tvrdost přibližně 50A.

Tvrdost Shore (metoda odrazu) – metoda pro stanovení tvrdosti velmi tvrdých materiálů, hlavně kovů, podle výšky, do které se po dopadu odrazí speciální úderník padající z určité výšky. Tvrdost podle této Shoreovy metody se posuzuje v konvenčních jednotkách úměrných výšce odrazu útočníka. Označuje se HSx, kde H je tvrdost, S je Shore a x je latinské písmeno označující typ stupnice použité při měření.

Libu metoda (tvrdoměry)

Toto je dnes nejpoužívanější metoda ve světě, tvrdost je definována jako poměr rychlostí před a po odrazu útočníka od povrchu. Označuje se HL, kde H je tvrdost, L je Leeb a 3. písmeno označuje například typ snímače. HLD, HLC atd. Při použití této metody se úderník padající normálně na povrch studovaného materiálu srazí s povrchem a odrazí se. Rychlost útočníka se měří před a po odrazu. Předpokládá se, že úderník nepodléhá trvalé deformaci.

Askerova metoda — tvrdost je určena hloubkou zasunutí ocelové polokoule působením pružiny. Používá se pro měkké gumy. Podle principu měření odpovídá metodě Shore, liší se však tvarem povrchu sondy. Asker používá polokouli o průměru 2.54 mm.

Kuzněcovova-Herbert-Rehbinderova metoda — tvrdost je určena dobou doznívání kmitů kyvadla, jehož oporou je zkoumaný kov.

Poldi metoda (dvojitý otisk míče) — tvrdost se posuzuje ve srovnání s tvrdostí etalonu, zkouška se provádí nárazovým vtlačením ocelové kuličky současně do vzorku i etalonu.

Tvrdost minerálů.

Mohsova stupnice minerální tvrdosti (scratch sclerometers) – metoda pro stanovení tvrdosti minerálů škrábáním jednoho minerálu druhým, pro srovnávací diagnostiku tvrdosti minerálů mezi sebou podle systému měkčí-tvrdší. Testovaný minerál buď není poškrábaný jiným minerálem (Mohsův standard nebo skleometr) a pak je jeho tvrdost podle Mohse vyšší, nebo je poškrábaný – a pak je jeho tvrdost podle Mohse nižší. Mohsova stupnice – určuje, který z deseti standardních minerálů poškrábe testovací materiál a který z deseti standardních minerálů poškrábe testovací materiál.