Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Тве́рдість — властивість матеріалу протидіяти проникненню в нього іншого тіла.
| Твердість | |
 | |
| Протилежне | d |
|---|---|
 Твердість у Вікісховищі | |
Загальний опис
За ДСТУ 2825-94: твердість — здатність матеріалу чинити опір деформуванню та руйнуванню під дією місцевих контактних зусиль.
Найтвердішим із відомих матеріалів є ультратвердий фулерит (приблизно в 1,17—1,52 разів твердіший за алмаз). Однак цей матеріал доступний лише у мікроскопічних кількостях. Найтвердішою з поширених речовин є алмаз (10 одиниць за шкалою Мооса, див. нижче).
Твердість не є фізичною величиною, оскільки не входить в жодне з фізичних рівнянь, а лише у емпіричні формули, тобто є порядковою величиною. Тому, в Міжнародній системі одиниць SI, яка побудована на базі Міжнародної системи фізичних величин, немає одиниці для вимірювання твердості. Твердість вимірюється за різними порядковими шкалами. Характерною особливістю таких шкал є відсутність одиниці вимірювання, тобто ці шкали є неметричними.
Область вимірювання
Розрізняють область вимірювання: нано-, мікротвердість, твердість за малих навантажень, макротвердість.
| Область вимірювання | Навантаження | Діагональ відбитку, мк | Об'єм невідновленого відбитку, мк3 |
|---|---|---|---|
| Мікротвердість | 1 ÷ 200 гс (5 ÷ 100 гс) | 3 ÷ 50 | 1 ÷ 3000 |
| Твердість за малих навантажень | 0,2 ÷ 5 кгс (0,2 ÷ 2 кгс) | 30 ÷ 300 | 640 ÷ 640000 |
| Макротвердість | Понад 5 кгс | Понад 300 | Понад 640000 |
Методи вимірювання твердості
Для вимірювання твердості є кілька шкал (методів вимірювання):
- Метод Брінелля — твердість визначається за діаметром відбитка, який залишає металева кулька, що втискується у поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, прикладеного до кульки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини сфери, а не як площа кола). Твердість, визначена за цим методом, позначається HB, де H = hardness (твердість, анг.), B — найменування шкали. Вимірювання проводяться відповідно до стандарту ДСТУ ISO 6506-1:2007.
- Метод Роквелла — твердість визначається за глибиною відбитка металевої кульки чи алмазного конуса у поверхні тестованого матеріалу. Твердість, визначена за цим методом, є безрозмірнісною і позначається HR, HRB, HRC і HRA; твердість обчислюється за такою формулою HR = 100 − kd, де d — глибина втиснення наконечника після зняття основного навантаження, а k — коефіцієнт. Отже, нескінченній твердості відповідає HR 100; м'які матеріали можуть мати негативні значення твердості.
- Метод Віккерса — твердість визначається за величиною відбитка, залишеного чотирикутною алмазною пірамідкою, яка втискується у поверхню. Твердість обчислюється як відношення зусилля, докладеного до пірамідки, до площі відбитка (причому площа відбитка береться як площа частини поверхні піраміди, а не як площа квадрата); одиницею твердості служить кгс/мм². Твердість, визначена за цим методом, позначається HV.
- Метод Шора:
- Твердість за Шором (метод втискання) — твердість визначається за глибиною проникнення в матеріал спеціальної загартованої стальної голки (індентера) під дією каліброваної пружини. У цьому методі вимірювальний прилад має назву «». Зазвичай метод Шора використовується для визначення твердості низькомодульних матеріалів (полімерів). Найчастіше використовуються шкали A (для м'яких матеріалів) або D (для твердіших). Твердість, визначена цим методом, позначається буквою типу шкали, що записується після числа і з вказанням назви методу. Наприклад: «Твердість за Шором 80A».
- Твердість за Шором (метод відскоку) — метод визначення твердості твердих (високомодульних) матеріалів, переважно металів, за висотою відскоку стандартного бійка (основна частина — вимірювального приладу для даного методу), що падає з певної висоти. Твердість за цим методом оцінюється в умовних одиницях, що пропорційна висоті відскоку. Основні шкали — C і D. Твердість позначається, відповідно, HSC та HSD (наприклад, 85HSD).
- — твердість визначається часом загасання коливань маятника, опорою якого є досліджуваний метал.
- Шкала Мооса — використовується головним чином як індикатор твердості мінералів. Визначається за тим, який із десяти стандартних мінералів дряпає тестований, і який матеріал із десятка стандартних шкрябається тестованим.
- Шкала Янка — шкала, що використовується для оцінки твердості деревини. Метод оцінки полягає у визначенні сили, необхідної для впровадження сталевої кульки діаметром 11,28 мм (0,444 дюйма) в деревину на глибину, що дорівнює половині її діаметра. Діаметр таким було обрано, щоб площа круга відбитку у плані становила 100 мм².
Для інструментального визначення твердості методом втиснення використовуються твердоміри. Великим плюсом твердості як характеристики матеріалу є те, що методи визначення твердості не руйнують досліджуваний матеріал і не вимагають багато часу.
Найпоширенішими і такими, що мають практичне значення, є твердість при пластичному втискуванні: кульки — твердість за Брінеллем та Роквеллом (шкала В);
конуса — твердість за Роквелом (шкала С);
піраміди — твердість за Вікерсом.
Позначення твердості відповідають буквам: НВ — твердість за Брінелем; HV — твердість за Вікерсом; HRB — твердість за шкалою В Роквела; HRC — твердість за шкалою С Роквела, HK — твердість за Кнупом.
Примітки
- ДСТУ 2825-94 Розрахунки та випробовування на міцність. Терміни та визначення основних понять.
- ГОСТ 24621-91 (ISO 868-85) Определение твёрдости при вдавливании с помощью дюрометра (твёрдость по Шору).
- ГОСТ 23273-78 Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору).
- Новый Политехнический Словарь / Гл. ред. А. Ю. Ишлинский. — М: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000. — 671 с. — 15000 прим. —
Див. також
Література
- Дрозд М. С. Новое число твердости и константы Мейера для стали //Заводская лаборатория. — 1960. — T.XXVI, N1.- C.90-93.
- Бернштейн М. Л., Займовский В. А. Механические свойства металлов. — М.: Металлургия, 1979. — 495 с.
- Гудков А., Славский Ю. Методы измерений твердости металлов и сплавов. М.: Металургия, 1982. — 168 c.
- Геллер Ю. А., Рахштадт А. Г. Материаловедение. М.: Металлургия, 1989.
- Асланян Э. Г., Козлов В. И., Кочин О. М., Дмитриев Г. П., Мироненко А. В. Совершенствование государственного эталона единиц твердости по шкалам Роквелла и Супер-Роквелла. — Методы и средства определения твердости материалов и изделий. Сб. материалов Всесоюзной н/т конференции. — Иваново, 1990/ — с. 162.
- Davis, J. R. (Ed.). (2002). Surface hardening of steels: Understanding the basics. Materials Park, OH: ASM International.
- Revankar, G. (2003). Introduction to hardness testing. Mechanical testing and evaluation, ASM Online Vol. 8.
- Колесников Ю. В., Морозов Е. М. Механика контактного разрушения. Изд.2, 2007. — 224 с.
- Chinn, R. L. (2009). Hardness, bearings, and the Rockwells. Advanced Materials & Processes, 167 (10), 29-31.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
Посилання
- Твердість // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 186. — .
- Переведення одиниць твердості (таблиця) [ 29 жовтня 2021 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Tverdist znachennya Tve rdist vlastivist materialu protidiyati proniknennyu v nogo inshogo tila TverdistProtilezhned Tverdist u VikishovishiZagalnij opisZa DSTU 2825 94 tverdist zdatnist materialu chiniti opir deformuvannyu ta rujnuvannyu pid diyeyu miscevih kontaktnih zusil Najtverdishim iz vidomih materialiv ye ultratverdij fulerit priblizno v 1 17 1 52 raziv tverdishij za almaz Odnak cej material dostupnij lishe u mikroskopichnih kilkostyah Najtverdishoyu z poshirenih rechovin ye almaz 10 odinic za shkaloyu Moosa div nizhche Tverdist ne ye fizichnoyu velichinoyu oskilki ne vhodit v zhodne z fizichnih rivnyan a lishe u empirichni formuli tobto ye poryadkovoyu velichinoyu Tomu v Mizhnarodnij sistemi odinic SI yaka pobudovana na bazi Mizhnarodnoyi sistemi fizichnih velichin nemaye odinici dlya vimiryuvannya tverdosti Tverdist vimiryuyetsya za riznimi poryadkovimi shkalami Harakternoyu osoblivistyu takih shkal ye vidsutnist odinici vimiryuvannya tobto ci shkali ye nemetrichnimi Oblast vimiryuvannyaRozriznyayut oblast vimiryuvannya nano mikrotverdist tverdist za malih navantazhen makrotverdist Oblast vimiryuvannya Navantazhennya Diagonal vidbitku mk Ob yem nevidnovlenogo vidbitku mk3Mikrotverdist 1 200 gs 5 100 gs 3 50 1 3000Tverdist za malih navantazhen 0 2 5 kgs 0 2 2 kgs 30 300 640 640000Makrotverdist Ponad 5 kgs Ponad 300 Ponad 640000Metodi vimiryuvannya tverdostiPrilad dlya viznachennya tverdosti za Vikkersom Fragment priladu dlya viznachennya tverdosti za Vikkersom Dlya vimiryuvannya tverdosti ye kilka shkal metodiv vimiryuvannya Metod Brinellya tverdist viznachayetsya za diametrom vidbitka yakij zalishaye metaleva kulka sho vtiskuyetsya u poverhnyu Tverdist obchislyuyetsya yak vidnoshennya zusillya prikladenogo do kulki do ploshi vidbitka prichomu plosha vidbitka beretsya yak plosha chastini sferi a ne yak plosha kola Tverdist viznachena za cim metodom poznachayetsya HB de H hardness tverdist ang B najmenuvannya shkali Vimiryuvannya provodyatsya vidpovidno do standartu DSTU ISO 6506 1 2007 Metod Rokvella tverdist viznachayetsya za glibinoyu vidbitka metalevoyi kulki chi almaznogo konusa u poverhni testovanogo materialu Tverdist viznachena za cim metodom ye bezrozmirnisnoyu i poznachayetsya HR HRB HRC i HRA tverdist obchislyuyetsya za takoyu formuloyu HR 100 kd de d glibina vtisnennya nakonechnika pislya znyattya osnovnogo navantazhennya a k koeficiyent Otzhe neskinchennij tverdosti vidpovidaye HR 100 m yaki materiali mozhut mati negativni znachennya tverdosti Metod Vikkersa tverdist viznachayetsya za velichinoyu vidbitka zalishenogo chotirikutnoyu almaznoyu piramidkoyu yaka vtiskuyetsya u poverhnyu Tverdist obchislyuyetsya yak vidnoshennya zusillya dokladenogo do piramidki do ploshi vidbitka prichomu plosha vidbitka beretsya yak plosha chastini poverhni piramidi a ne yak plosha kvadrata odiniceyu tverdosti sluzhit kgs mm Tverdist viznachena za cim metodom poznachayetsya HV Metod Shora Tverdist za Shorom metod vtiskannya tverdist viznachayetsya za glibinoyu proniknennya v material specialnoyi zagartovanoyi stalnoyi golki indentera pid diyeyu kalibrovanoyi pruzhini U comu metodi vimiryuvalnij prilad maye nazvu Zazvichaj metod Shora vikoristovuyetsya dlya viznachennya tverdosti nizkomodulnih materialiv polimeriv Najchastishe vikoristovuyutsya shkali A dlya m yakih materialiv abo D dlya tverdishih Tverdist viznachena cim metodom poznachayetsya bukvoyu tipu shkali sho zapisuyetsya pislya chisla i z vkazannyam nazvi metodu Napriklad Tverdist za Shorom 80A Tverdist za Shorom metod vidskoku metod viznachennya tverdosti tverdih visokomodulnih materialiv perevazhno metaliv za visotoyu vidskoku standartnogo bijka osnovna chastina vimiryuvalnogo priladu dlya danogo metodu sho padaye z pevnoyi visoti Tverdist za cim metodom ocinyuyetsya v umovnih odinicyah sho proporcijna visoti vidskoku Osnovni shkali C i D Tverdist poznachayetsya vidpovidno HSC ta HSD napriklad 85HSD tverdist viznachayetsya chasom zagasannya kolivan mayatnika oporoyu yakogo ye doslidzhuvanij metal Shkala Moosa vikoristovuyetsya golovnim chinom yak indikator tverdosti mineraliv Viznachayetsya za tim yakij iz desyati standartnih mineraliv dryapaye testovanij i yakij material iz desyatka standartnih shkryabayetsya testovanim Shkala Yanka shkala sho vikoristovuyetsya dlya ocinki tverdosti derevini Metod ocinki polyagaye u viznachenni sili neobhidnoyi dlya vprovadzhennya stalevoyi kulki diametrom 11 28 mm 0 444 dyujma v derevinu na glibinu sho dorivnyuye polovini yiyi diametra Diametr takim bulo obrano shob plosha kruga vidbitku u plani stanovila 100 mm Dlya instrumentalnogo viznachennya tverdosti metodom vtisnennya vikoristovuyutsya tverdomiri Velikim plyusom tverdosti yak harakteristiki materialu ye te sho metodi viznachennya tverdosti ne rujnuyut doslidzhuvanij material i ne vimagayut bagato chasu Najposhirenishimi i takimi sho mayut praktichne znachennya ye tverdist pri plastichnomu vtiskuvanni kulki tverdist za Brinellem ta Rokvellom shkala V konusa tverdist za Rokvelom shkala S piramidi tverdist za Vikersom Poznachennya tverdosti vidpovidayut bukvam NV tverdist za Brinelem HV tverdist za Vikersom HRB tverdist za shkaloyu V Rokvela HRC tverdist za shkaloyu S Rokvela HK tverdist za Knupom PrimitkiDSTU 2825 94 Rozrahunki ta viprobovuvannya na micnist Termini ta viznachennya osnovnih ponyat GOST 24621 91 ISO 868 85 Opredelenie tvyordosti pri vdavlivanii s pomoshyu dyurometra tvyordost po Shoru GOST 23273 78 Metally i splavy Izmerenie tverdosti metodom uprugogo otskoka bojka po Shoru Novyj Politehnicheskij Slovar Gl red A Yu Ishlinskij M Nauchnoe izdatelstvo Bolshaya Rossijskaya enciklopediya 2000 671 s 15000 prim ISBN 5 85270 322 2Div takozhSklerometriya Tverdist mineraliv Tverdist girskih porid Tverdist vugillya Tverdist vodiLiteraturaDrozd M S Novoe chislo tverdosti i konstanty Mejera dlya stali Zavodskaya laboratoriya 1960 T XXVI N1 C 90 93 Bernshtejn M L Zajmovskij V A Mehanicheskie svojstva metallov M Metallurgiya 1979 495 s Gudkov A Slavskij Yu Metody izmerenij tverdosti metallov i splavov M Metalurgiya 1982 168 c Geller Yu A Rahshtadt A G Materialovedenie M Metallurgiya 1989 Aslanyan E G Kozlov V I Kochin O M Dmitriev G P Mironenko A V Sovershenstvovanie gosudarstvennogo etalona edinic tverdosti po shkalam Rokvella i Super Rokvella Metody i sredstva opredeleniya tverdosti materialov i izdelij Sb materialov Vsesoyuznoj n t konferencii Ivanovo 1990 s 162 Davis J R Ed 2002 Surface hardening of steels Understanding the basics Materials Park OH ASM International Revankar G 2003 Introduction to hardness testing Mechanical testing and evaluation ASM Online Vol 8 Kolesnikov Yu V Morozov E M Mehanika kontaktnogo razrusheniya Izd 2 2007 224 s Chinn R L 2009 Hardness bearings and the Rockwells Advanced Materials amp Processes 167 10 29 31 Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s PosilannyaTverdist Terminologichnij slovnik dovidnik z budivnictva ta arhitekturi R A Shmig V M Boyarchuk I M Dobryanskij V M Barabash za zag red R A Shmiga Lviv 2010 S 186 ISBN 978 966 7407 83 4 Perevedennya odinic tverdosti tablicya 29 zhovtnya 2021 u Wayback Machine