- •1 Цель работы
- •2 Материальное обеспечение
- •3 Задание на работу
- •4 Краткие теоретические сведения
- •4.1 Основные сведения о твердомере
- •4.1.1 Назначение и принцип действия
- •4.1.2 Устройство, характеристики и свойства
- •4.1.2.1 Общее устройство твердомера
- •4.1.2.2 Основные характеристики твердомера итбрв-187,5-м
- •4.1.2.3 Свойства твердомера итбрв-187,5-м
- •4.2 Методы измерения твердости
- •4.2.1 Историческая справка
- •4.2.2 Метод измерения твердости по Роквеллу
- •4.2.2.1 Принцип метода Роквелла
- •4.2.2.2 Инденторы, шкалы Роквелла и их применение
- •4.2.2.3 Подготовка к измерениям, методика измерения твердости по Роквеллу и особенности
- •4.2.3 Метод измерения твердости по Бринеллю
- •4.2.3.1 Принцип метода Бринелля
- •4.2.3.2 Инденторы, нагрузки и шкала Бринелля
- •4.2.3.3 Подготовка к измерениям, методика измерения твердости по Бринеллю и особенности
- •4.2.4 Метод измерения твердости по Виккерсу
- •4.2.4.1 Принцип метода Виккерса
- •4.2.4.2 Индентор, нагрузки и шкала Виккерса
- •4.3 Методика калибровки твердомера
- •4.3.1 Подготовка к калибровке
- •4.3.2 Процедура калибровки
- •4.3.3 Проверка калибровки
- •4.3.4 Периодичность калибровки
- •5 Инструктаж по технике безопасности при работе с твердомером
- •5.1 Общие требования безопасности
- •5.2 Требования безопасности перед началом работы
- •5.3 Требования безопасности во время работы
- •5.4 Требования безопасности по окончании работы
- •5.5 Меры безопасности при возникновении нештатных ситуаций
- •1. **Общие требования безопасности:**
- •2. **Требования безопасности перед началом работы:**
- •3. **Требования безопасности во время работы:**
- •4. **Требования безопасности по окончании работы:**
- •5. **Меры безопасности при возникновении нештатных ситуаций:**
- •6 Задание для студентов: Исследование влияния дефектов на твердость материалов
4.2 Методы измерения твердости
4.2.1 Историческая справка
Интерес к определению твердости материалов возник в глубокой древности, когда люди столкнулись с необходимостью сравнивать свойства различных камней и металлов для изготовления инструментов, оружия и других предметов. Однако систематическое изучение и измерение твердости началось значительно позже.
Шкала Мооса (1812): Одним из первых подходов к сравнительной оценке твердости стала шкала Мооса, предложенная немецким минералогом Фридрихом Моосом. Эта шкала является качественной и основана на способности одного минерала царапать другой. Минералы располагаются в шкале по возрастанию твердости от 1 (тальк) до 10 (алмаз). Шкала Мооса была важна для минералогии и геологии, но она не предоставляла количественных данных и не подходила для технических целей.
Метод Бринелля (1900): В начале XX века, с бурным развитием промышленности и машиностроения, возникла потребность в количественных методах определения твердости материалов. Шведский инженер Юхан Август Бринелль предложил метод, основанный на вдавливании стального шарика в поверхность материала с определенной нагрузкой. После снятия нагрузки измерялся диаметр отпечатка, и твердость определялась по эмпирической формуле. Метод Бринелля стал первым стандартизированным методом измерения твердости и был широко распространен для контроля качества металлов.
Метод Роквелла (1908): Метод Роквелла, разработанный австрийским инженером Людвигом Роквеллом, стал более удобной и быстрой альтернативой методу Бринелля. Метод Роквелла отличается от метода Бринелля использованием инденторов разных форм (алмазный конус или стальной шарик) и измерением глубины вдавливания, а не диаметра отпечатка. Метод Роквелла также позволяет использовать разные нагрузки и шкалы, что позволяет измерять твердость различных материалов, включая закаленные стали, мягкие металлы и полимеры.
Метод Виккерса (1921): В 1921 году британские инженеры Роберт Смит и Джордж Э. Сандленд предложили метод Виккерса, в котором в качестве индентора используется алмазный наконечник в форме четырехгранной пирамиды. Метод Виккерса позволяет измерять твердость на малых участках поверхности и подходит для широкого спектра материалов, включая тонкие покрытия, закаленные стали и керамику. Измерение твердости проводится путем измерения диагоналей отпечатка, и твердость рассчитывается по формуле. Метод Виккерса также считается одним из наиболее точных методов измерения твердости.
Дальнейшее развитие: Развитие методов измерения твердости не остановилось на этих основных методах. В XX и XXI веках были разработаны новые методы, включая методы микротвердости, ультразвуковые методы, а также методы измерения твердости при высоких и низких температурах. Современные твердомеры оснащаются электронными системами сбора и обработки данных, что повышает точность и скорость измерений.
Таким образом, история измерений твердости отражает развитие науки и техники, а также возрастающие требования к качеству и надежности материалов, используемых в различных отраслях промышленности и науки.