Per determinare la durezza di un materiale, viene spesso utilizzata l'invenzione dell'ingegnere svedese Brinell, un metodo che misura le proprietà della superficie e fornisce caratteristiche aggiuntive dei metalli polimerici.
Valutazione del materiale
È grazie a questa scoperta che si sta valutando l'uso più efficace della plastica. Le plastiche non troppo dure sono testate per elasticità e morbidezza per essere utilizzate come materiale sigillante, sigillante e ammortizzante. Lo sviluppo di Brinell è un metodo per determinare la resistenza e la durezza di un materiale che servirà in applicazioni importanti: in ingranaggi e cerchioni, cuscinetti sotto carico pesante, raccordi filettati, ecc.
Questo metodo fornisce la valutazione più accurata della forza. Il valore del parametro, che è indicato con P1B, è difficile da sovrastimare. Il più comunemente usato per questo scopo è lo sviluppo di Brinell, un metodo in cui una sfera d'acciaio di cinque millimetri viene pressata nel materiale. In base alla profondità della rientranza della pallina, viene determinato il GOST.
Cronologia
Nel 1900, un ingegnere svedese Johan August Brinell, propose al mondo il metodoscienza dei materiali, resa famosa. Non solo prese il nome dall'inventore, ma divenne il più utilizzato, standardizzato.
Cos'è la durezza? Questa è una proprietà speciale di un materiale che non subisce la deformazione plastica dovuta all'azione di contatto locale, che molto spesso si riduce all'introduzione di un indicizzatore (corpo più duro) nel materiale.
Durezza recuperata e non recuperata
Il metodo Brinell aiuta a misurare la durezza ripristinata, che è determinata dal rapporto tra l'entità del carico e il volume della stampa, dell'area di proiezione o della superficie. Pertanto, la durezza può essere volumetrica, di proiezione e di superficie. Quest'ultimo è determinato dal rapporto: carico sull'area dell'impronta. La durezza apparente è misurata dal rapporto tra il carico e il suo volume e la durezza di proiezione è il carico sull'area di proiezione che l'impronta lasciata.
La durezza non ripristinata con il metodo Brinell è determinata dagli stessi parametri, solo la forza di resistenza diventa il valore misurato principale, il cui rapporto con l'area superficiale, il volume o la proiezione è mostrato dall'indice incorporato nel materiale. La durezza volumetrica, di proiezione e superficie è calcolata allo stesso modo: dal rapporto tra la forza di resistenza o l'area della superficie della parte incorporata dell'indice, o alla sua area di proiezione, o al volume.
Determinazione della durezza
La capacità di resistere alla deformazione plastica ed elastica quando esposto a un materiale più duroL'indice è una determinazione della durezza, cioè, in effetti, questa è una prova di indentazione del materiale. Il metodo di durezza Brinell è una misura di quanto profondamente un induttore è penetrato in un materiale. Per conoscere il valore esatto della durezza di un determinato materiale, è necessario misurare la profondità di penetrazione. Per fare questo, c'è il metodo Brinell e Rockwell, il metodo Vickers è usato meno comunemente.
Se il metodo Rockwell determina direttamente la profondità di penetrazione della pallina nel materiale, Vickers e Brinell misurano l'impronta in base alla sua superficie. Si scopre che più profondo è l'indice nel materiale, maggiore è l'area di stampa. Assolutamente qualsiasi materiale può essere testato per la durezza: minerali, metalli, plastica e simili, ma la durezza di ciascuno di essi è determinata dal proprio metodo.
Come trovare un modo
Il metodo di durezza Brinell è ottimo per materiali disomogenei, per leghe non troppo dure. Non solo il tipo di materiale determina il metodo di misurazione, ma anche i parametri stessi che devono essere determinati. La durezza delle leghe viene misurata, per così dire, in media, poiché in esse coesistono materiali con caratteristiche diverse. Ad esempio, ghisa. Ha una struttura molto eterogenea, sono presenti cementite, grafite, perlite, ferrite, e quindi la durezza misurata della ghisa è un valore medio, costituito dalla durezza di tutti i componenti.
La misurazione della durezza dei metalli con il metodo Brinell viene eseguita utilizzando un indicizzatore di grandi dimensioni, in modo da ottenere l'impronta su un'area più ampia del campione. Quindi, in queste condizioni, è possibile ottenere anche un valore per la ghisa, che è una media per molte e diverse fasi. Questo metodo è molto buono quando si misura la durezza delle leghe: ghisa, metalli non ferrosi, rame, alluminio e simili. Questo metodo indica accuratamente il valore di durezza della plastica.
Confronto Rockwell
Va bene per metalli duri e superduri e anche il valore di durezza risultante viene mediato. La stessa sfera o cono d'acciaio funge da indicatore, ma oltre a loro viene utilizzata anche una piramide di diamanti. Anche l'impronta sul materiale misurata con il metodo Rockwell risulta essere grande e viene calcolata la media del numero di durezza per le diverse fasi.
I metodi Brinell e Rockwell differiscono in linea di principio: il primo presenta il risultato come quoziente dopo aver diviso la forza di indentazione per la superficie dell'area dell'impronta, mentre Rockwell calcola il rapporto tra la profondità di penetrazione e l'unità di scala di lo strumento che misura la profondità. Ecco perché la durezza Rockwell è praticamente adimensionale e, secondo Brinell, è chiaramente misurata in chilogrammi per millimetro quadrato.
Metodo Vickers
Se il campione è troppo piccolo o è necessario misurare un oggetto più piccolo della dimensione dell'impronta del penetratore, che misura la durezza Rockwell o Brinell, si dovrebbero utilizzare metodi di microdurezza, tra cui il metodo Vickers è il più popolare. L'indice è una piramide di diamanti e l'impronta viene esaminata e misurata da un sistema ottico simile a un microscopio. Sarà anche noto il valore medio, ma da cui viene calcolata la durezzaarea molto più piccola.
Se la scala dell'oggetto misurato è molto piccola, viene utilizzato un tester di microdurezza, che può eseguire un'impronta in una grana, una fase, uno strato separati e il carico di indentazione può essere selezionato in modo indipendente. La scienza dei metalli consente di utilizzare questi metodi per determinare sia la durezza che la microdurezza dei metalli, e la scienza dei materiali allo stesso modo determina la microdurezza e la durezza dei materiali non metallici.
Gamma
Ci sono tre intervalli per misurare la durezza. Nella gamma macro, il carico è regolato da 2 N a 30 kN. Il microrange limita non solo il carico sull'indicizzatore, ma anche la profondità di penetrazione. Il primo valore non supera 2 N e il secondo - più di 0,2 μm. Nel nanorange viene regolata solo la profondità di incorporazione dell'indice, inferiore a 0,2 µm. Il risultato fornisce la nanodurezza del materiale.
I parametri di misura dipendono principalmente dal carico applicato all'indice. Questa dipendenza ha anche ricevuto un nome speciale - l'effetto dimensione, in inglese - effetto dimensione indentazione. La natura dell'effetto dimensione può essere determinata dalla forma dell'indice. Sferico: la durezza aumenta all'aumentare del carico, pertanto questo effetto dimensionale viene invertito. La piramide Vickers o Berkovich riduce la durezza all'aumentare del carico (qui, l'effetto dimensionale normale o diretto). La conosfera, utilizzata per il metodo Rockwell, mostra che l'aumento del carico porta prima ad un aumento della durezza, quindi, quando viene introdotta la parte sferica,decrescente.
Materiali e metodi di misurazione
I materiali più duri attualmente esistenti sono due modificazioni del carbonio: la lonsdaleite, che è dura la metà del diamante, e la fullerite, che è due volte più dura del diamante. L'applicazione pratica di questi materiali è solo all'inizio, ma per ora il diamante è il più duro di quelli comuni. È con il suo aiuto che si stabilisce la durezza di tutti i metalli.
I metodi di determinazione (i più popolari) sono stati elencati sopra, ma per comprenderne le caratteristiche e comprenderne l'essenza, è necessario considerare altri che possono essere suddivisi condizionatamente in dinamici, ovvero percussioni e statici, che sono già stati considerati. Il metodo di misurazione è altrimenti chiamato scala. Va ricordato che la più diffusa è ancora la scala Brinell, dove la durezza è misurata dal diametro dell'impronta, che lascia una sfera d'acciaio premuta sulla superficie del materiale.
Determinazione del numero di durezza
Il metodo Brinell (GOST 9012-59) consente di annotare il numero di durezza senza unità di misura, denotandolo HB, dove H è durezza (durezza) e B è lo stesso Brinell. L'area di un'impronta viene misurata come parte di una sfera, non l'area di un cerchio, come fa, ad esempio, la scala Meyer. Il metodo Rockwell si distingue per il fatto che determinando la profondità di una sfera o di un cono diamantato che è entrato nel materiale, la durezza è adimensionale. È designato HRA, HRC, HRB o HR. La formula della durezza calcolata si presenta così: HR=100 (130) - kd. Qui d è la profondità di indentazione e k è il coefficiente.
La durezza di Vickers può esseredeterminato dall'impronta lasciata da una piramide tetraedrica premuta sulla superficie del materiale, in relazione al carico che veniva applicato alla piramide. L'area dell'impronta non è un rombo, ma parte dell'area della piramide. Le unità Vickers devono essere considerate come kgf per mm2, denotate dall'unità HV. Esiste anche un metodo di misurazione secondo Shore (indentazione), più spesso utilizzato per i polimeri e dispone di dodici scale di misurazione. Le scale Asker corrispondenti a Shore (modifica giapponese per materiali morbidi ed elastici) sono per molti versi simili al metodo precedente, solo i parametri del dispositivo di misurazione sono diversi e vengono utilizzati indici diversi. Un altro metodo secondo Shore - con rimbalzo - per materiali ad alto modulo, cioè molto duri. Da ciò possiamo concludere che tutti i metodi che misurano la durezza di un materiale sono divisi in due categorie: dinamico e statico.
Strumenti ed elettrodomestici
I dispositivi per la determinazione della durezza sono chiamati tester di durezza, queste sono misurazioni strumentali. Il test influisce su un oggetto in modi diversi, quindi i metodi possono essere distruttivi o non distruttivi. Non esiste una relazione diretta tra tutte queste scale, poiché nessuno dei metodi riflette le proprietà fondamentali del materiale nel suo insieme.
Tuttavia, sono state costruite tabelle sufficientemente approssimative, in cui sono collegate scale e metodi diversi per categorie di materiali e loro singoli gruppi. La realizzazione di questi tavoli è diventata possibile dopo una serie di esperimenti e prove. Tuttavia, teorie checonsentito a uno dei metodi di calcolo di passare da un metodo all' altro non esiste ancora. Il metodo specifico con cui viene determinata la durezza viene solitamente scelto in base all'attrezzatura disponibile, alle attività di misurazione, alle condizioni di misurazione e, naturalmente, alle proprietà del materiale stesso.
