производство и поставка оборудования для механических испытаний, неразрушающего контроля, химического анализа и визуального контроля, диагностического оборудования, приборов визуального контроля, систем контроля доступа персонала, элементов систем умного производства. Испытательная лаборатория. Сервисный центр

Общие сведения об испытаниях на твердость

Измерение твердости металла – распространенное высокопроизводительное испытание неразрушающим методом. Данный метод – это надежный и универсальный способ физико-химического анализа свойств исследуемых материалов. Диапазон измеряемых материалов достаточно велик: от самых мягких (графит) до ультратвердых (алмаз, карбиды и так далее). Определение микротвердости позволяет получать пластичные неразрушенные отпечатки на самых хрупких материалах (минералы, стекло и другие). Из хрупких материалов достаточно трудно изготовить образцы для других механических испытаний. Измерение твердости металла производится специальными приборами – твердомерами.

Твердомеры разделяются на стационарные и портативные. Соответственно, прибор для измерения твердости металлов позволяет измерять твердость как в ограниченном объеме (измерение в микрообъемах, нитевидных кристаллов, тонких поверхностных слоев и так далее), так и крупногабаритных деталей, тяжелых (превышающих тонну) – портативными твердомерами.

Что же такое твердость? Твердость – это определенное свойство материала сопротивляться проникновению в него другого тела и определяется как отношение величины нагрузки к площади поверхности, площади проекции или объёму отпечатка.

Существует примерно 30 способов измерения твердости и микротвердости металла:

  • вдавливание жесткого наконечника в виде шара, конуса, пирамиды, цилиндра, лезвия и других объектов в испытуемое тело;
  • царапание материала набором эталонных образцов различной твердости (жестким наконечником - шар, конус, пирамида и так далее)
  • колебание маятника, который опирается жестким наконечником определенной формы (обычно шар) на испытуемый объект. Параметры измерений - время 10 качаний, амплитуда одного качения, время затухания колебаний до заданной амплитуды и т.д.

Определение твердости металлов и сплавов позволяет определять прочность и износостойкость материалов, изделий, что очень важно в развитии любой отрасли промышленности.

Твёрдость измеряют в трёх диапазонах: макро-, микро- и нано-.

Макродиапазон регламентирует величину нагрузки на индентор от 2 Н до 30 кН.

Микродиапазон (см. микротвёрдость) регламентирует величину нагрузки на индентор до 2 Н и глубину внедрения индентора больше 0,2 мкм.

Нанодиапазон регламентирует только глубину внедрения индентора, которая должна быть меньше 0,2 мкм[1]. Часто твердость в нанодиапазоне называют нанотвердостью (nanohardness). Величина нанотвердости может значительно отличаться от микротвердости для одного и того же материала.

Измеряемая твердость, прежде всего, зависит от нагрузки, прикладываемой к индентору. Характер зависимости твердости от нагрузки определяется формой индентора:

  • для сферического индентора (с шариком) — с увеличением нагрузки твердость увеличивается — обратный размерный эффект (reverse indentation size effect);
  • для индентора в виде пирамиды Виккерса или Берковича — с увеличением нагрузки твердость уменьшается — прямой или просто размерный эффект (indentation size effect);
  • для сфероконического индентора (типа конуса для твердомера Роквелла) — с увеличением нагрузки твердость сначала увеличивается, когда внедряется сферическая часть индентора, а затем начинает уменьшаться (для сфероконической части индентора).

Индентором называют тело, выполненное в виде стального шарика, алмазного конуса или иглы, которое вдавливается в поверхность испытуемого материала с определенной силой для определения твердости.

Для измерения твёрдости существует несколько наиболее применяемых методов: измерения по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу.

При этом, твердость можно определять и на специальных образцах, и на самом изделии, все зависит от метода измерения. Для измерения твердости по методу Роквелла и Бриннеля не нужна особая подготовка поверхности. Метод Виккерса требует специальной подготовки шлифа.

Процесс измерения твердости:

Индентор внедряется в исследуемы материал с заданной нагрузкой в течении регламентированного периода времени (5-15 с.). После снятия нагрузки в материале остается след от индентора – вмятина, площадь которой определяют.

Отношение вдавливающей нагрузки к площади полученного отпечатка и является значением твердости, измеряется в кгс/мм2.

В экспертизе металлов основными видами измерения твердости являются:

  • измерение твердости по Бриннелю (HB)
  • измерение твердости по Виккерсу (HV)
  • измерение твердости по Роквеллу (HR)

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

ООО НПП "Укринтех"
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10; +38 (057) 768-09-02

"ЦНИ Лаборатория"
+38 (098) 262-48-92

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.