Tutti i metodi per determinare la durezza dell'acciaio. Misurazione della durezza dei metalli

Durezza– la proprietà di un metallo di resistere alla penetrazione di un altro corpo più duro al suo interno, almeno 10 volte. Per determinare la durezza vengono utilizzati i seguenti metodi: metodi Brinnell, Rockwell e Vickers.

Metodo Brinell: una sfera di acciaio temprato di un certo diametro viene pressata nel materiale di prova sotto un certo carico e la durezza viene giudicata dal diametro dell'impronta della sfera. La stampa ha la forma di un segmento sferico. La durezza Brinell (HH) è determinata dall'espressione HH=P/F, dove P è il carico, F è la superficie dell'impronta sferica. Gli svantaggi del metodo B. includono l'impossibilità di testare metalli con una durezza inferiore a 450 MPa o uno spessore superiore a 2 mm. Quando si esegue il test con una durezza superiore a 450 MPa, la sfera potrebbe deformarsi e i risultati saranno imprecisi.

Metodo Rockwell: basato sul fatto che nel campione in esame viene pressato un cono di diamante con angolo al vertice di 120° oppure una sfera di acciaio temprato del diametro di 1,59 mm. Cono diamantato - per metalli duri, sfera - per metalli teneri. Il cono sferico/diamantato viene premuto nel campione di prova sotto l'azione di due carichi applicati in sequenza: preliminare (0,1 kN) e principale. In base a questi carichi, sull'indicatore del dispositivo sono contrassegnate le scale: nera A e C e rossa B. Scala A – misurazione della durezza di prodotti con uno strato superficiale molto duro; scala C – per misurare la durezza degli acciai temprati; scala B - acciai non temprati, metalli non ferrosi e leghe con durezza HRB 100. Il metodo R è caratterizzato da semplicità e alta velocità di misurazione, garantisce la conservazione di una superficie di alta qualità dopo il test, consente di testare metalli di sia a bassa che ad alta durezza, con uno spessore del prodotto fino a 0,8 mm. Questo metodo è sconsigliato per le leghe a struttura eterogenea (ghise grigie, malleabili e ad alta resistenza).

Metodo Vickers: il dispositivo TP-2 (tipo Vickers) può testare la durezza di prodotti con uno spessore di 0,15 mm e superiore, nonché strati superficiali di metallo di quasi tutti i materiali. La misurazione con il metodo B consiste nel premere una punta a forma di piramide diamantata tetraedrica regolare nel prodotto da testare sotto carico per un certo tempo. Determinazione della durezza utilizzando il dispositivo TP-2: ottenimento di una stampa, misurazione ottica di una stampa, determinazione del numero di durezza. Quando si determina la durezza, è necessario osservare le seguenti regole: il carico deve aumentare gradualmente fino al valore richiesto; la superficie del campione in esame deve essere lucida e priva di inclusioni estranee; la superficie del campione deve essere asciutta e pulita; la punta deve essere perpendicolare alla superficie del campione.

Durezza dei metalli

resistenza dei metalli alla rientranza. Tm non è una costante fisica, ma è una proprietà complessa che dipende sia dalla resistenza e dalla duttilità, sia dal metodo di misurazione. T. m. è caratterizzato da un numero di durezza. Molto spesso, il metodo dell'indentazione viene utilizzato per misurare T. In questo caso il valore di durezza è uguale al carico applicato sulla superficie dell'impronta, oppure è inversamente proporzionale alla profondità dell'impronta ad un certo carico fisso. L'impronta viene solitamente realizzata con una sfera di acciaio temprato (metodi Brinell, Rockwell), un cono di diamante (metodo Rockwell) o una piramide di diamante (metodo Vickers, misurazione della microdurezza (Vedi Microdurezza)). Meno utilizzati sono i metodi di misurazione dinamici, in cui la misura della durezza è l'altezza del rimbalzo di una sfera d'acciaio dalla superficie del metallo in studio (ad esempio il metodo Shor) o il tempo di smorzamento dell'oscillazione di un pendolo , il cui supporto è il metallo in studio (metodo Kuznetsov-Herbert-Rehbinder). Si sta diffondendo il metodo di misurazione della resistenza alla temperatura mediante vibrazioni ultrasoniche, che si basa sulla misurazione della risposta del sistema oscillatorio (cambiamenti nella sua frequenza naturale) alla durezza del metallo da testare. I numeri di durezza sono indicati in unità NV(metodo Brinell), H.V.(metodo Vickers), risorse umane(metodo Rockwell), dove N dall'inglese durezza - durezza. Poiché quando si determina la durezza con il metodo Rockwell, vengono utilizzate sia una sfera d'acciaio che un cono diamantato, vengono spesso introdotte designazioni aggiuntive: IN(palla), CON E UN(cono, carichi diversi). Utilizzando tabelle o diagrammi speciali, è possibile ricalcolare i numeri di durezza (ad esempio, il numero di durezza Rockwell può essere convertito nel numero di durezza Brinell). La scelta del metodo per determinare la durezza dipende dal materiale studiato, dalle dimensioni e dalla forma del campione o del prodotto e da altri fattori.

La durezza è molto sensibile ai cambiamenti nella struttura del metallo. Al variare della temperatura o dopo vari trattamenti termici e meccanici, il valore della Tm e delle leghe varia nella stessa direzione del carico di snervamento; Pertanto, quando si monitorano le variazioni delle proprietà meccaniche dopo vari trattamenti, spesso il metallo viene caratterizzato dalla durezza, che viene misurata più facilmente e velocemente. Le misurazioni della microdurezza vengono utilizzate per studiare le proprietà meccaniche dei singoli grani, nonché i componenti strutturali (vedere Componente strutturale) di leghe complesse.

Per una valutazione relativa della resistenza al calore dei materiali metallici, viene talvolta utilizzata la cosiddetta durezza a lungo termine (o microdurezza), che viene misurata a temperature elevate per un lungo periodo (minuti, ore).

Illuminato.: Geller Yu. A., Rakhstadt A. G., Scienza dei materiali, 4a ed., M., 1975, p. 167-90.

VM Rosenberg.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Scopri cos'è la "Durezza dei metalli" in altri dizionari:

La resistenza del materiale alla rientranza o ai graffi. T. non è una costante fisica, ma è una proprietà complessa che dipende sia dalla resistenza e duttilità del materiale che dal metodo di misurazione. Per ulteriori dettagli, vedere Durezza... ...

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Questo termine ha altri significati, vedi Durezza (significati). La durezza è la capacità di un materiale di resistere alla penetrazione di un altro corpo penetratore più duro durante l'intero intervallo di carico: dal momento del contatto con... ... Wikipedia

Leghe metalliche, leghe metalliche, sistemi solidi e liquidi formati principalmente dalla lega di due o più metalli, nonché metalli con vari non metalli. I termini." originariamente si riferiva a materiali con metalli... ... Grande Enciclopedia Sovietica

Metallo in un forno termico Il trattamento termico di metalli e leghe è il processo di trattamento termico di prodotti metallici, il cui scopo è modificare la struttura e le proprietà in una determinata direzione ... Wikipedia

Durezza Rockwell- Metodo Rockwell [dal nome del metallurgista americano S. Rockwell, che sviluppò questo metodo] un metodo per determinare la durezza dei materiali (principalmente metalli) premendo un penetratore di diamante nella superficie di prova con un angolo a ... ... Dizionario metallurgico- Metodi di misurazione della durezza Shore: Durezza Shore (metodo dell'indentazione) per materiali a basso modulo (polimeri). Durezza Shore (metodo Rebound) per materiali ad alto modulo (metalli) ... Wikipedia

Rinvenimento dei metalli, un tipo di trattamento termico che consiste nel riscaldare una lega indurita a una temperatura inferiore al punto critico inferiore, nel mantenimento e nel successivo raffreddamento. Il termine "O." applicata principalmente agli acciai. Processi di decadimento... ... Grande Enciclopedia Sovietica

2.1. Determinazione della durezza Brinell

La durezza viene determinata premendo una sfera d'acciaio di un certo diametro (D) con un certo carico (P) nel prodotto.

Il numero di durezza Brinell HB (N/m2) è uguale al rapporto tra il carico e l'area della rientranza (F).

НВ = Р/ F = Р/ π D h = 2P/ π (D – D 2 – d 2)

dove d è il diametro dell'impronta misurato dopo aver rimosso il carico, h è la profondità dell'impronta calcolata da D e d.

Per determinare la durezza di un metallo vengono utilizzate sfere dei seguenti diametri: 2,5 mm; 5 mm e 10 mm, rispettivamente per metalli con spessore fino a 3 mm; 3-6 mm; più di 6 mm.

Esiste una certa relazione tra il diametro della palla e il carico:

Per metalli ferrosi P = 30 D 2;

Per rame, ottone, bronzo P = 10 D 2;

Per l'alluminio e le sue leghe P = 2,5 D 2.

2.2. Determinazione della durezza Rockwell.

La punta viene premuta sulla superficie del materiale di prova sotto l'azione di carichi preliminari (P 1 = 100 N) e finali (P 2). Come punte per i metalli duri si utilizza un cono diamantato con un angolo al vertice di 120º o una sfera di acciaio temprato con un diametro di 1,59 mm per i metalli teneri. A seconda del tipo di materiale da testare viene selezionato il tipo di punta e assegnato il carico finale. (vedi tabella 1.1). Le letture vengono effettuate su una delle scale dello strumento (A, B o C). A seconda della scala con cui viene determinato il numero di durezza, sono accettate le seguenti denominazioni: HRA, HRB e HRC.

Tabella 1.1.

La durezza Rockwell è determinata dalla formula:

FC = K – (h 2 – h 1) / b

dove h 1 e h 2 sono le profondità di penetrazione della punta sotto l'azione dei carichi preliminari (P 1) e finali (P 2), rispettivamente, mm; K è un numero costante con dimensioni in mm; b – valore di divisione della scala dell'indicatore corrispondente ad un incavo della punta di 0,002 mm.

2.3. Determinazione della durezza Vickers.

Per determinare la durezza, nel materiale di prova viene pressata una piramide di diamante tetraedrica con un angolo al vertice di 136º. In questo caso vengono utilizzati carichi da 50 a 1200 N. Dopo l'applicazione del carico, sul campione rimane un'impronta a forma di quadrato.

Il numero di durezza è definito come il carico per unità di superficie della stampa.

ÍV = 2 P sin 0,5α / d 2

dove P è il carico sulla piramide; α – angolo al vertice della piramide; d – stampa la lunghezza della diagonale.

3. MISURA DELLA RESISTENZA E DELLA PLASTICITÀ DEL RINFORZO

CON METODO DI ALLUNGAMENTO STATICO

Le prove di trazione vengono eseguite su macchine per prove di trazione con registrazione automatica della curva di trazione.

I campioni di prova sono classificati in base all'area della sezione trasversale normale E proporzionale . I campioni normali hanno un'area della sezione trasversale di 314 mm 2 (d 0 = 20 mm). Sono di due tipi:

lungo (lunghezza della parte di progettazione ℓ 0 = 200 mm e rapporto ℓ 0 / d 0 = 10);

corto (ℓ 0 = 100 mm, ℓ 0 / d 0 = 5);

L'area della sezione trasversale dei campioni proporzionali può essere arbitraria e la lunghezza del progetto è determinata dalla formula:

ℓ 0 = 11,3 F 0 o ℓ 0 = 6,65 F 0

dove F 0 è l'area della sezione trasversale iniziale dei campioni, mm 2 .

I campioni fusi e i campioni di materiali fragili sono realizzati con una lunghezza di progetto ℓ 0 = 2,82 F 0 .

Il carico P è tracciato sull'asse verticale del diagramma e l'allungamento assoluto del campione Δℓ è tracciato lungo l'asse orizzontale.

Nella sezione OR p, l'allungamento Δℓ del campione aumenta in modo direttamente proporzionale al carico P p, chiamato carico limite proporzionale. In quest’area si verificano deformazioni elastiche (reversibili) del campione e la legge di Hooke è preservata (ε = σ / E). Limite di proporzionalità σ p è la sollecitazione massima fino alla quale l'allungamento relativo del provino rimane direttamente proporzionale al carico P p.

σ р = à р / F 0

Il carico Pe al quale il provino riceve un allungamento residuo pari allo 0,005% della lunghezza calcolata è detto carico limite elastico. Limite elastico σ e è la tensione alla quale l'allungamento residuo è pari allo 0,005% della lunghezza originale del provino.

σ e = P e / F 0

Il carico P t al quale il metallo inizia a scorrere è chiamato carico di snervamento e la sezione orizzontale della curva è chiamata plateau di snervamento.

σ t = Р t / F 0

Forza di rendimento σ t è la sollecitazione più bassa alla quale il campione viene deformato senza un notevole aumento del carico.

Oltre il limite di snervamento, il carico aumenta nuovamente fino ad un certo valore massimo P in, dopo il quale inizia la formazione di un restringimento locale (collo) sul campione. Una diminuzione della sezione trasversale nella zona del collo provoca una diminuzione del carico e nel punto K sotto carico P z il campione si rompe. Il carico più alto P al quale inizia la strizione è chiamato carico di resistenza alla trazione.

Resistenza alla trazione è il rapporto tra il carico più alto al quale inizia la strizione e l'area della sezione trasversale del campione.

σin = Pin / F0

Vera resistenza allo strappo σ z è determinato dalla formula

σ z = Р z / F 1

dove F 1 è l'area della sezione trasversale del campione nel sito della frattura.

La deformazione totale del campione Δℓ p è costituita dal residuo Δℓ a riposo e dalla deformazione elastica Δℓ ex. Per determinare tali deformazioni è necessario tracciare una linea retta dal punto K del diagramma di trazione, parallela al tratto rettilineo della curva (Fig. 1) fino ad intersecare l'asse delle ascisse.

R

Riso. 1. Diagramma di tensione

Allungamento relativo δ è il rapporto tra l'incremento della lunghezza del campione dopo la rottura e la sua lunghezza calcolata, espresso in percentuale

δ = 100 (ℓ 1 – ℓ 0) / ℓ 0 (%)

dove ℓ 1 è la lunghezza del campione dopo la rottura, mm; ℓ 0 – lunghezza stimata del campione, mm.

La contrazione relativa ψ è il rapporto tra la riduzione dell'area della sezione trasversale dopo la rottura e l'area della sezione trasversale iniziale, espresso in percentuale.

Ψ = 100 (F 0 – F 1) / F 0 (%)

dove F 0 è l'area della sezione trasversale iniziale del campione, mm 2 ; F 1 – area della sezione trasversale finale del campione, mm 2.

PROCEDURA SPERIMENTALE

Familiarizzare con la parte teorica del lavoro. Definire la macroanalisi metallografica. Annotare cosa determina la struttura fibrosa dell'acciaio. Annotare i principali difetti della saldatura. Definire la carburazione, per quale scopo e come viene effettuata la carburazione degli acciai. Definire la segregazione e l'effetto della segregazione di zolfo e fosforo sulle proprietà degli acciai.

Descrivere la metodologia per la preparazione di sezioni sottili destinate allo studio della fibrosità dell'acciaio, dei difetti nei giunti saldati, della profondità di carburazione e della segregazione di zolfo e fosforo. Disegna sezioni sottili dei prodotti studiati in classe.

Acquisisci familiarità con il principio di funzionamento dei durometri Rockwell e Vickers e usali per determinare la durezza di tre campioni metallici di riferimento. Inserisci i risultati del test nella tabella.

DOMANDE DI CONTROLLO

Come si chiama la macroanalisi metallografica?

Cosa causa la struttura fibrosa dei metalli? Metodo per determinare il contenuto di fibre di acciaio?

Come viene determinata la profondità di carburazione dell'acciaio?

L'influenza della segregazione di zolfo e fosforo sulle proprietà dell'acciaio.

Metodo per la determinazione della segregazione dello zolfo e del fosforo negli acciai.

La struttura della saldatura e metodi per il suo esame.

Metodi per determinare la durezza dei metalli.

Qual è la differenza tra durezza HRC, HRB, HRA?

Come si determina la resistenza, la duttilità e la fluidità di un metallo?

Le parti e i meccanismi di ingegneria meccanica, nonché gli strumenti destinati alla loro lavorazione, hanno una serie di caratteristiche meccaniche. La durezza gioca un ruolo significativo tra le caratteristiche. La durezza dei metalli mostra chiaramente:

• resistenza all'usura del metallo;
• possibilità di lavorazione tramite taglio, molatura;
• resistenza alla pressione locale;
• capacità di tagliare altri materiali e altri.

In pratica è stato dimostrato che la maggior parte delle proprietà meccaniche dei metalli dipendono direttamente dalla loro durezza.

Concetto di durezza

La durezza di un materiale è la sua resistenza alla distruzione quando un materiale più duro viene introdotto nello strato esterno. In altre parole, la capacità di resistere alle forze deformanti (deformazione elastica o plastica).

La durezza dei metalli viene determinata introducendo un corpo solido chiamato penetratore in un campione. Il ruolo del penetratore è svolto da: una sfera metallica di elevata durezza; cono o piramide di diamante.

Dopo l'esposizione al penetratore, sulla superficie del campione o della parte rimane un'impronta, la cui dimensione determina la durezza. In pratica vengono utilizzati metodi cinematici, dinamici e statici per la misurazione della durezza.

Il metodo cinematico si basa sulla compilazione di un diagramma basato su letture registrate continuamente che cambiano quando lo strumento viene premuto nel campione. Qui viene tracciata la cinematica dell’intero processo, e non solo il risultato finale.

Il metodo dinamico è il seguente. Lo strumento di misura agisce sul pezzo. La reazione inversa consente di calcolare l'energia cinetica spesa. Questo metodo consente di testare la durezza non solo della superficie, ma anche di un certo volume di metallo.

I metodi statici sono metodi non distruttivi che consentono di determinare le proprietà dei metalli. I metodi si basano su una rientranza uniforme e su una successiva permanenza per un certo periodo. I parametri sono regolati da metodi e standard.

• premendo;
• graffiare;
• taglio;
• rimbalzo

Le imprese di costruzione di macchine attualmente utilizzano i metodi Brinell, Rockwell, Vickers, nonché il metodo della microdurezza, per determinare la durezza dei materiali.

Sulla base delle prove effettuate viene compilata una tabella indicante i materiali, i carichi applicati ed i risultati ottenuti.

Unità di durezza

Ogni metodo per misurare la resistenza di un metallo alla deformazione plastica ha la propria metodologia, nonché unità di misura.

La durezza dei metalli teneri viene misurata utilizzando il metodo Brinell. I metalli non ferrosi (rame, alluminio, magnesio, piombo, stagno) e le leghe a base di essi, la ghisa (ad eccezione del bianco) e l'acciaio ricotto sono sottoposti a questo metodo.

La durezza Brinell è determinata dalla rientranza di una sfera temprata e lucidata in acciaio per cuscinetti a sfera ShKh15. La circonferenza della sfera dipende dal materiale da testare. Per materiali duri - tutti i tipi di acciaio e ghisa - 10 mm, per materiali più morbidi - 1 - 2 - 2,5 - 5 mm. Carico richiesto applicato alla palla:

• leghe di ferro – 30 kgf/mm2;
• rame e nichel – 10 kgf/mm2;
• alluminio e magnesio – 5 kgf/mm2.

L'unità di misura della durezza è un valore numerico seguito da un indice numerico HB. Ad esempio, 200 NV.

La durezza Rockwell è determinata dalla differenza dei carichi applicati alla parte. Innanzitutto viene applicato un carico preliminare, quindi un carico generale, al quale il penetratore viene introdotto nel campione e mantenuto.

Nel campione di prova viene introdotta una piramide (cono) di diamante o una sfera di carburo di tungsteno (acciaio temprato). Dopo aver rimosso il carico, viene misurata la profondità della rientranza.

L'unità di misura della durezza è l'unità convenzionale. È generalmente accettato che uno sia l'entità dello spostamento assiale del cono, pari a 2 μm. La designazione della durezza è contrassegnata con tre lettere HR (A, B, C) e un valore numerico. La terza lettera nella marcatura indica la scala.

La tecnica riflette il tipo di penetratore e il carico ad esso applicato.

Fondamentalmente vengono utilizzate le scale di misura A e C. Ad esempio, la durezza dell'acciaio è HRC 26...32, HRB 25...29, HRA 70...75.

I prodotti di piccolo spessore o le parti con uno strato superficiale sottile e duro vengono misurati mediante la durezza Vickers. La lama utilizzata è una piramide tetraedrica regolare con un angolo al vertice di 136°. La visualizzazione dei valori di durezza è la seguente: 220 HV.

La misurazione della durezza con il metodo Shore viene effettuata misurando l'altezza di rimbalzo di un percussore caduto. Indicato da numeri e lettere, ad esempio 90 HSD.

La microdurezza viene determinata quando è necessario ottenere i valori di piccole parti, rivestimenti sottili o singole strutture di leghe. La misurazione viene effettuata misurando l'impronta di una punta di una certa forma. La notazione del valore è simile alla seguente:

N □ 0,195 = 2800, dove

□ — forma della punta;

2800 – valore numerico della durezza, N/mm 2.

Durezza dei metalli vili e delle leghe

Il valore di durezza viene misurato sui pezzi finiti inviati al montaggio. Il controllo viene effettuato per la conformità con il disegno e il processo tecnologico. Sono già state compilate tabelle dei valori di durezza per tutti i materiali di base, sia nello stato iniziale che dopo il trattamento termico.

Metalli non ferrosi

La durezza Brinell del rame è di 35 HB, i valori dell'ottone sono di 42-60 unità HB, a seconda della marca. Per l'alluminio, la durezza è compresa tra 15 e 20 HB e per il duralluminio è già 70 HB.

Metalli neri

La durezza Rockwell della ghisa SCH20 HRC è 22, che corrisponde a 220 HB. Acciaio: utensile – 640-700 HB, acciaio inossidabile – 250 HB.

Per la conversione da un sistema di misura all'altro si utilizzano le tabelle. I valori in essi contenuti non sono veri, perché sono di derivazione imperiale. Nella tabella non è presentato l'intero volume.

I valori di durezza, anche se prodotti con lo stesso metodo, dipendono dal carico applicato. Minore è il carico, maggiore è la lettura.

Metodi di misurazione della durezza

Tutti i metodi per determinare la durezza dei metalli utilizzano l'azione meccanica sul campione di prova: l'indentazione di un penetratore. Ma questo non distrugge il campione.

Il metodo della durezza Brinell è stato il primo ad essere standardizzato nella scienza dei materiali. Il principio del test dei campioni è descritto sopra. È soggetto a GOST 9012. Ma puoi calcolare il valore utilizzando la formula se misuri accuratamente l'impronta sul campione:

HB=2P/(πD*√(D 2 -d 2),

• D – circonferenza della sfera, mm;
• d – circonferenza dell'impronta, mm.
  La palla viene selezionata in relazione allo spessore del campione. Il carico è precalcolato in base agli standard accettati per i materiali pertinenti:
  leghe di ferro - 30D 2;
  rame e sue leghe - 10D 2;
  Babbitt, bronzi al piombo - 2.5D 2.

Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa

Istituzione educativa statale di istruzione professionale superiore

"Università pedagogica statale di Krasnoyarsk

loro. V.P.Astafieva"

Filiale a Zheleznogorsk

Dipartimento di Informatica e Tecnologia

“Metodi per determinare la durezza dei metalli”

Completato:

Pirozhkov V.P.

Controllato:

Culo. Eliseev D.V.

Zheleznogosk, 2010

Introduzione e nozioni di base 3

Prova di durezza Brinell 7

Prova di durezza Vickers 10

Prova di durezza Rockwell 11

Durezza dei materiali abrasivi 12

Controllo della durezza dell'utensile abrasivo 14

Elenco delle fonti utilizzate 15

INTRODUZIONE e informazioni di base

Una delle caratteristiche più comuni che determinano la qualità dei metalli e delle leghe e la possibilità del loro utilizzo in varie strutture e in varie condizioni operative è la durezza. I test di durezza vengono eseguiti più spesso della determinazione di altre caratteristiche meccaniche dei metalli: resistenza, allungamento, ecc.

Durezza del materiale chiamata la capacità di resistere alla penetrazione meccanica di un altro corpo solido nel suo strato superficiale. La durezza è definita come la quantità di carico necessaria per avviare la distruzione di un materiale. Esistono durezze relative e assolute. Relativo: la durezza di un materiale rispetto a un altro. È la proprietà diagnostica più importante. L'assoluto, noto anche come strumentale, viene misurato mediante metodi di indentazione.

La durezza dipende da:

Distanze interatomiche.

Numero di coordinazione: maggiore è il numero, maggiore è la durezza.

Valenza.

Natura del legame chimico

Dalla direzione (ad esempio, il minerale kistene - la sua durezza lungo il cristallo è 4 e attraverso di esso - 7)

Fragilità e malleabilità

Flessibilità: il minerale si piega facilmente, la curva non si raddrizza (ad esempio il talco)

Elasticità: il minerale si piega, ma si raddrizza (ad esempio, la mica)

Tenacità: il minerale è difficile da rompere (ad esempio giadeite)

Scollatura

I materiali più duri esistenti oggi sono due modifiche allotropiche del carbonio: la lonsdaleite, che è il 58% più dura del diamante e la fullerite (circa 2 volte più dura del diamante). Tuttavia, l’uso pratico di queste sostanze è ancora raro. La sostanza comune più dura è il diamante.

Esistono diverse scale (metodi di misurazione) per misurare la durezza:

Metodo Brinell- la durezza è determinata dal diametro dell'impronta lasciata da una sfera metallica premuta sulla superficie. La durezza viene calcolata come il rapporto tra la forza applicata alla palla e l'area dell'impronta (e l'area dell'impronta viene considerata come l'area di parte di una sfera e non come l'area di ​un cerchio); dimensione delle unità di durezza Brinell kgf/mm². La durezza determinata con questo metodo è indicata con HB, dove H = durezza, B - Brinell;

Metodo Rockwell- la durezza è determinata dalla profondità relativa della rientranza di un cono di metallo o diamante nella superficie del materiale da testare. La durezza determinata con questo metodo è adimensionale ed è denominata HR, HRB, HRC e HRA; la durezza è calcolata con la formula HR = 100 − kd, dove d è la profondità di rientranza della punta dopo aver rimosso il carico principale e k è il coefficiente. Pertanto la durezza Rockwell massima corrisponde a HR 100.

Metodo Vickers- la durezza è determinata dall'area dell'impronta lasciata da una piramide di diamante tetraedrica pressata sulla superficie. La durezza viene calcolata come il rapporto tra la forza applicata alla piramide e l'area dell'impronta (e l'area dell'impronta viene considerata come l'area di parte della superficie della piramide e non come l'area area del rombo); dimensione delle unità di durezza Vickers kgf/mm². La durezza determinata con questo metodo è denominata HV;

Fig. 1 Metodi per determinare la durezza di un materiale.

a) secondo Brinell; b) secondo Rockwell; c) secondo Vickers

Metodi di Shore:

Durezza Shore (metodo di indentazione)- la durezza è determinata dalla profondità di penetrazione nel materiale di uno speciale ago (penetratore) in acciaio temprato sotto l'azione di una molla calibrata. In questo metodo di misurazione, il dispositivo è chiamato durometro. Tipicamente, il metodo Shore viene utilizzato per determinare la durezza dei materiali a basso modulo (polimeri). Il metodo Shore, descritto da ASTM D2240, specifica 12 scale di misurazione. Le opzioni più comunemente utilizzate sono A (per materiali morbidi) o D (per materiali più duri). La durezza determinata con questo metodo è indicata dalla lettera della scala utilizzata, scritta dopo il numero con l'indicazione esplicita del metodo. Ad esempio, la gomma di un pneumatico di un'autovettura ha una durezza di circa 70 A, una gomma da cancellare ha una durezza di circa 50 A;

Durezza Shore (metodo di rimbalzo)- un metodo per determinare la durezza di materiali molto duri, principalmente metalli, in base all'altezza alla quale, dopo un impatto, uno speciale percussore (la parte principale dello scleroscopio - un dispositivo di misurazione per questo metodo) rimbalza, cadendo da una certa altezza . La durezza secondo questo metodo Shore viene valutata in unità convenzionali proporzionali all’altezza del rimbalzo del percussore. È designato HSx, dove H è Durezza, S è Shore e x è una lettera latina che indica il tipo di scala utilizzata nella misurazione.

Metodo del richiedente("Asker" è il nome di un'azienda giapponese che produce misuratori di durezza - durometri) - la durezza è determinata dalla profondità di inserimento di una semisfera di acciaio sotto l'azione di una molla. Utilizzato per gomme morbide. Secondo il principio di misurazione corrisponde al metodo Shore, ma differisce per la forma della superficie della sonda. Asker S utilizza una semisfera dal diametro di 2,54 mm.

Metodo Kuznetsov-Herbert-Rehbinder- la durezza è determinata dal tempo di smorzamento delle oscillazioni del pendolo, il cui supporto è il metallo studiato;

Metodo Poldi (impronta doppia palla)- la durezza viene valutata rispetto alla durezza dello standard, la prova viene eseguita mediante impatto premendo contemporaneamente una sfera d'acciaio nel campione e nello standard;

Scala di Mohs- determinato da quale dei dieci minerali standard graffia il materiale di prova e quale dei dieci minerali standard graffia il materiale di prova.

In Russia le prime quattro scale di durezza sono state standardizzate. I primi tre metodi elencati si riferiscono ai metodi di indentazione, i metodi Shor e Kuznetsov-Herbert-Rehbinder si riferiscono a metodi dinamici per determinare la durezza. I valori di durezza determinati utilizzando metodi di indentazione possono essere convertiti da una scala all'altra. Un metodo specifico per determinare la durezza viene selezionato in base alle proprietà del materiale, all'attrezzatura disponibile, ecc.

I durometri vengono utilizzati per la determinazione strumentale della durezza utilizzando il metodo di indentazione. I metodi per determinare la durezza, a seconda del grado di impatto sull'oggetto, possono riguardare sia metodi non distruttivi che distruttivi.

Le caratteristiche meccaniche sono interconnesse, quindi i loro valori specifici possono essere trovati mediante calcoli basati sui dati di durezza utilizzando formule ottenute per un materiale specifico con un determinato trattamento termico. Quindi, ad esempio, il limite di resistenza a flessione degli acciai con durezza 180-350 HB è di circa 1,8 HB, con durezza 45-55 HRC - 18 HRC+150, il rapporto tra limite di fatica e resistenza a trazione dell'acciaio è descritto dalle relazioni:

Campioni specifici di materiali strutturali, nonché i prodotti da essi realizzati, hanno resistenza individuale e caratteristiche elastiche. La diffusione dei loro valori per diversi campioni costituiti dallo stesso materiale è dovuta alla natura statistica della resistenza dei solidi e alla differenza nelle strutture di campioni esternamente identici. A causa dell'incertezza delle effettive caratteristiche meccaniche del materiale, dell'incertezza di alcuni carichi esterni che agiscono su un oggetto tecnico e degli errori di calcolo, per garantire il funzionamento sicuro delle strutture progettate, è necessario adottare misure precauzionali corrispondenti alla fase di progettazione di garantendo affidabilità. Questa misura viene utilizzata retrocessione nel n tempi relativi alla sollecitazione pericolosa del materiale (resistenza a trazione, carico di snervamento, limite di fatica o limite di proporzionalità) il valore delle sollecitazioni massime ammissibili utilizzate nella condizione di resistenza. Grandezza N ricevuto nome del fattore di sicurezza standard , che viene selezionato dalla tabella o calcolato come prodotto

N = N 1 * N 2 * N 3 ,

Dove N 1 -tiene conto dell'accuratezza media della determinazione dello stress, N 2 - tiene conto dell'incertezza delle caratteristiche meccaniche del materiale, N 3 -tiene conto del grado medio di responsabilità della parte progettata.

Come abbiamo scoperto in precedenza, esistono diversi modi per misurare la durezza, che differiscono nella natura dell'impatto della punta. La durezza può essere misurata mediante la rientranza del penetratore (metodo di pressatura), l'impatto o il rimbalzo della sfera della punta. La durezza, determinata dal graffio, caratterizza la resistenza alla frattura, dal rimbalzo - proprietà elastiche, dal rientro - resistenza alla deformazione plastica. A seconda della velocità di applicazione del carico sul penetratore, la durezza si distingue tra statica (il carico viene applicato in modo fluido) e dinamica (il carico viene applicato con un impatto).

L'uso diffuso delle prove di durezza è spiegato da una serie di vantaggi rispetto ad altri tipi di prove:

semplicità delle misurazioni che non richiedono un campione speciale e possono essere eseguite direttamente sulle parti in prova;

alte prestazioni;

la misurazione della durezza di solito non comporta la distruzione della parte e, dopo la misurazione, può essere utilizzata per lo scopo previsto;

la capacità di stimare approssimativamente altre caratteristiche del metallo in base alla durezza, principalmente la resistenza alla trazione.

Ad esempio, conoscendo la durezza Brinell (HB), è possibile determinare la resistenza alla trazione (resistenza alla trazione).

,

dove k è un coefficiente dipendente dal materiale;

k = 0,34 – acciaio HB 120 ... 175;

k = 0,35 – acciaio HB 175 ... 450;

k = 0,55 – rame ricotto, ottone e bronzo;

k = 0,33 ... 0,36 – alluminio e sue leghe.

Il metodo più utilizzato consiste nel misurare la durezza premendo un penetratore a forma di sfera, cono e piramide nel metallo di prova (rispettivamente metodi Brinell, Rockwell e Vickers). A causa della rientranza dovuta a un carico sufficientemente grande, gli strati superficiali del metallo situati sotto e vicino alla punta vengono deformati plasticamente. Dopo aver rimosso il carico, rimane un'impronta. La penetrazione della punta nella superficie metallica sarà tanto minore quanto più duro sarà il materiale da testare.determinazione dell'antimonio……………13 Quantitativa definizione antimonio………………17 Metodi deposizione... di questo, l'antimonio conferisce alla lega tipografica durezza e la resistenza all'usura sono proprietà molto importanti se...