Твърдостта на металните материали се отнася до способността на материал да се противопоставя на локалната деформация, особено пластмасовата деформация, вдлъбнатината или драскотината. Това е индикатор за измерване на твърдостта на даден материал. Според различни методи на изпитване твърдостта е разделена на три вида.
① Твърда на драскане. Използва се главно за сравняване на твърдостта и мекотата на различните минерали. Методът е да изберете пръчка с едния край твърд, а другият край мек и да надраскате материала, който да бъде тестван по протежение на пръта, и да се определи твърдостта и мекотата на материала, които трябва да бъдат тествани според позицията на нулата. Качествено казано, драскотината, направена от твърд обект, е дълга, а драскотината, направена от мек обект, е къса.
② Твърдост на вдлъбнатината. Използва се главно за метални материали. Методът се състои в натискане на определения индентор в материала, който ще се тества с определено натоварване, и сравняване на твърдостта и мекотата на материала, който ще се тества, с размера на локалната пластична деформация на повърхността на материала. Поради разликите в инденторите, натоварванията и продължителността на натоварването има много видове твърдост на вдлъбнатината, главно твърдост по Бринел, твърдост по Рокуел, твърдост по Викерс и микротвърдост.
③ Твърда на отскок. Използва се главно за метални материали. Методът е да се направи специален малък чук да падне свободно от определена височина, за да повлияе на пробата от тествания материал, а твърдостта на материала се определя от количеството на съхраняваната (и след това се освобождава) от пробата по време на пробата по време Въздействие (измерено от височината на отскока на малкия чук).
Най -често срещаната твърдост на Бринел, твърдостта на Рокуел и Викерс Твърдостта на металните материали принадлежат към твърдостта на вдлъбнатината. Стойността на твърдостта показва способността на материалната повърхност да се противопоставя на пластмасовата деформация, причинена от друг обект, когато се натиска в повърхността. Методът на отскок (брега, Leeb) измерва твърдостта, а стойността на твърдостта представлява размера на еластичната деформационна функция на метала.
Твърдост по Бринел Твърдостта по Бринел използва закалена стоманена топка или карбидна топка с диаметър D като индентор и я притиска към повърхността на образеца със съответната изпитвателна сила F. След определеното време на задържане, изпитвателната сила се премахва, за да се получи вдлъбнатина с диаметър d. Тестовата сила се разделя на повърхността на вдлъбнатината и получената стойност е стойността на твърдостта по Бринел, а символът е HBS или HBW.
Разликата между HBS и HBW е разликата в индентора. HBS означава, че инденторът е топка от закалена стомана, която се използва за измерване на материали със стойност на твърдост по Бринел под 450, като мека стомана, сив чугун и цветни метали. HBW означава, че инденторът е карбид, който се използва за измерване на материали със стойност на твърдост по Бринел под 650.
За един и същ тестов блок, когато другите условия на тест са абсолютно еднакви, двата резултата от теста са различни и стойността на HBW често е по-голяма от стойността на HBS и няма количествено правило, което да се следва.
След 2003 г. моята страна прие еквивалентно международни стандарти, отмени индентора със стоманена топка и прие карбидни сферични глави. Следователно HBS вече не се използва, а HBW се използва за представяне на символа за твърдост по Бринел. В много случаи твърдостта по Бринел се представя само от HB, което се отнася до HBW. Въпреки това HBS все още се среща в литературни статии.
Методът за измерване на твърдостта по Бринел е подходящ за чугун, цветни сплави, различни отгряти и закалени стомани. Не е подходящ за измерване на проби или детайли, които са твърде твърди, твърде малки, твърде тънки и не позволяват големи вдлъбнатини по повърхността. Rockwell Hardness използва диамантен конус с ъгъл на върха на конуса от 120 градуса или топка от закалена стомана Ø1,588 mm и Ø3,176 mm като индентор и товар. Образецът се притиска в изпитваната част под действието на първоначално натоварване от 10 kgf и общо натоварване от 60, 100 или 150 kgf (т.е. първоначално натоварване плюс основно натоварване). След прилагане на общото натоварване твърдостта се изразява чрез разликата между дълбочината на вдлъбнатината, когато основното натоварване е отстранено, но основното натоварване се запазва, и дълбочината на вдлъбнатината под действието на първоначалното натоварване. Тестът за твърдост по Рокуел използва три тестови сили и три индентора, които имат общо 9 комбинации, съответстващи на 9-те скали на твърдост по Рокуел. Приложението на тези 9 скали обхваща почти всички често използвани метални материали. Често използваните са HRA, HRB и HRC, сред които HRC е най-широко използваният. Обхватът на използване на HRC скалата е 20~70HRC. Когато стойността на твърдостта е по-малка от 20HRC, тъй като коничната част на индентора е натисната твърде много, чувствителността намалява и вместо това трябва да се използва скалата HRB; когато твърдостта на пробата е по-голяма от 67HRC, натискът върху върха на индентора е твърде голям, диамантът лесно се поврежда и животът на индентора ще бъде значително съкратен, така че обикновено трябва да се използва HRA скалата.
Тестът за твърдост по Рокуел е прост, бърз и има малка вдлъбнатина. Може да тества повърхността на готови продукти и по-твърди и тънки детайли. Поради малката вдлъбнатина стойността на твърдостта се колебае значително за материали с неравномерна структура и твърдост и точността не е толкова висока, колкото твърдостта по Бринел. Твърдостта по Рокуел се използва за измерване на твърдостта на стомана, цветни метали, циментиран карбид и др.
Викърска твърдост Викерс Твърда принципът на измерване на твърдостта на Викерс е подобна на твърдостта на Бринел. Диамантен редовен тетраедрон индентор с относителен ъгъл от 136 градуса се използва за натискане в повърхността на материала с определена тестова сила F. Тестовата сила се отстранява след поддържането му за определено време. Стойността на твърдостта се изразява от средното налягане на единична повърхност на редовното тетраедрон вдлъбнатина, а символът е HV. Твърдостта на Vickers има широк диапазон на измерване и може да измерва материали с диапазон на твърдост 10 ~ 1000HV. Той има малко вдлъбнатина и обикновено се използва за измерване на по -тънки материали и слоеве за втвърдяване на повърхността като карбуризация и азотиране.
Leeb Hardness използва определена маса на ударно тяло, оборудвано със сферична глава от волфрамов карбид, за да удари повърхността на тестовото парче под определена сила и след това да отскочи. Поради различната твърдост на материалите, скоростта на отскок след удара също е различна. На ударното устройство е монтиран постоянен магнитен материал. Когато ударното тяло се движи нагоре и надолу, неговата периферна намотка ще индуцира електромагнитен сигнал, пропорционален на скоростта, който след това се преобразува в стойност на твърдостта на Leeb чрез електронна схема, а символът се маркира като HL.
Тестерът за твърдост на Leeb не изисква работна маса. Неговият сензор за твърдост е толкова малък като химикалка и може да се управлява директно на ръка. Може лесно да се открие, независимо дали е голям, тежък детайл или детайл със сложни геометрични размери.
Друго предимство на твърдостта на Leeb е, че причинява малко увреждане на повърхността на продукта и понякога може да се използва като тест без разрушаване; той е уникален при тестване на твърдост във всички посоки, тесни пространства и специални части.
