27. Определение твердости материалов по Виккерсу.

Твердость по этому методу (HV) определяют вдавливанием в образец правильной четырехгранной алмазной пирамиды с углом при вершине между противоположными гранями 136 и выражают числом, полученным делением величины нагрузки (F), приложенной в течение определенного времени, на площадь поверхности отпечатка. Поверхность отпечатка определяют используя среднюю величину двух диагоналей его основания , где F – величина нагрузки;  - угол между гранями пирамиды (136); d – средняя длина диагонали отпечатка. Метод Виккерса обладает рядом преимуществ: отпечатки получаются геометрически подобными с четко очерченным контуром в форме квадрата, диагонали которого могут быть точно измерены. Метод пригоден для измерения твердости как мягких, так и твердых материалов. Величина нагрузки составляет F =10-1000 Н, время действия 10-15 секунд. Существует аналогичный методу Виккерса, метод определения микротвердости, в котором также используется правильная четырехгранная алмазная пирамида малых размеров с углом при вершине 136, которая вдавливается в поверхность при нагрузках 0,5 – 5 Н. Данный метод применяют для малых объектов – проволоки, ленты, покрытий, поверхностных слоев и т.д.

28. Определение твердости материалов по Роквеллу.

Твердость по этому методу определяют путем вдавливания в поверхность образца стандартного наконечника под действием двух нагрузок - предварительной (F₁) и общей (F), которая равна сумме предварительной и основной (F₂) нагрузок (рисунок 2.10). В качестве наконечника используют алмазный конус с образующим углом при вершине 120 (может также применяться стальной шарик диаметром 1/16 дюйма (1,588 мм)). Твердость по Роквеллу выражают в единицах условной шкалы. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению h наконечника на 0,002 мм. Твердость по Роквеллу определяют как линейную функцию глубин, на которые последовательно вдавливают наконечник под действием предварительной и основной нагрузок. Остаточную деформацию измеряют при снятии основной нагрузки, но при наличии предварительной, величина которой составляет 98 Н. Величина основной нагрузки задается в зависимости от применяемого наконечника. Глубину погружения наконечника отсчитывают по шкале индикатора прибора, а твердость определяют по формуле: ‑ при использовании алмазного конуса , ‑ при использовании стального шарика , Число твердости может обозначаться различными буквами: HRC (алмазный конус, F₂ = 1372 Н); HRA (алмазный конус, F₂ = 490 Н); HRВ (стальной шарик, F₂ = 883 Н). Шкала HRС применяется для термически обработанной стали, шкала HRА для твердых сплавов и листового материала, шкала HRВ для металлов средней твердости.

29. Определение твердости материалов по Шору и Моосу.

Существуют динамические методы определении твердости, например, метод упругой отдачи или метод Шора. При определении твердости по данному методу измеряется высота отскока бойка, свободно падающего на поверхность образца с определенной высоты. В методе упругой отдачи используется стальной боек цилиндрической формы, на нижнем конце которого помещен наконечник с вмонтированным алмазом в форме усеченного конуса со сферическим закруглением. Если испытуемый материал имеет большую твердость и упругость, то при ударе бойка только небольшая часть энергии затрачивается на деформацию материала, остальная часть возвращается бойку и подбрасывает его вверх. Если испытуемый материал мягкий, то большая часть энергии тратится на пластическую деформацию. Вследствие этого стандартный боек отскакивает от различных материалов на различную высоту, и данная высота принимается за показатель твердости. По Шору определяют твердость не только металлов, но и весьма мягких материалов, таких как резины и эластомеры. Для определения твердости керамики, природных и искусственных камней, ситаллов, стекла и других материалов применяют минералогическую шкалу (метод Мооса). В методе Мооса твердость поверхности контролируют с помощью пробных минералов, каждому из которых присвоена определенная цифра твердости по шкале Мооса: тальк – 1; гипс – 2; известняк – 3; флюорит – 4; апатит – 5; полевой шпат – 6; кварц – 7; топаз – 8; корунд – 9; алмаз – 10. Острой гранью пробного минерала легким и равномерным нажатием проводят по поверхности испытуемого образца, затем образец осматривают. Твердость поверхности образца соответствует твердости того пробного минерала, который предшествует минералу, повреждающему поверхность испытуемого образца.