Твердость

Твёрдость – это способность материалов сопротивляться упругой и пластической деформации или разрушению в поверхностном слое, вызванному воздействием внешних сил. Это способность материала сопротивляться царапанию, истиранию, проникновению и другим видам механического воздействия.

Измерение твердости является одним из широко распространенных видов механических испытаний металлов.

Твердость следует знать для уверенности в надежности и долговечности изделия, она является одним из важных параметров материалов, так как может влиять на их прочность, износостойкость и другие механические свойства. Широкое распространение твердость получила в металлургии, машиностроении, энергетике, строительстве, почти во всех сферах промышленности.

Существует несколько методов измерения твердости, включая методы, основанные на измерении глубины впадинки, оставленной твердым индентором на поверхности материала, и методы, основанные на измерении сопротивления материала к индентации.

Твердость материала может зависеть от его структуры, так как различные структуры могут иметь различные связи между атомами или молекулами, что влияет на их способность сопротивляться деформации. Например, кристаллические материалы обычно более твердые, чем аморфные материалы.

Факторы, влияющие на твердость материала, включают его химический состав, структуру, температуру, скорость нагружения и др. Некоторые материалы могут быть твердыми при низких температурах, но стать мягкими при повышении температуры.

Твердость материала имеет широкое применение в материаловедении. Она может быть использована для выбора материала для конкретного применения, контроля качества материалов, оценки износостойкости и прочности материалов, а также для исследования свойств материалов и их взаимодействия с другими материалами.

По способу и продолжительности вдавливания идентора (элемент прибора, вдавливаемый в испытываемый материал) в металл методы делятся на группы:

  • Статические

Статические методы – это неразрушающие способы, позволяющие определить свойства металлов. Методы основаны на плавном вдавливании и дальнейшей выдержке в течение некоторого времени.

Статические методы осуществляются в таких способах: по Бринеллю, по Роквеллу, по Кнупу, во Виккерсу.

  • Динамические

Динамический метод — измерительный инструмент воздействует на деталь, обратная реакция позволяет рассчитать затраченную кинетическую энергию. Данный метод позволяет проводить испытание на твердость не только поверхности, но и объема металла.

Выполняются такими способами: по Бауману, по Шору, по Шварцу, по Граве, по Морину, по Польди.

Основными методами для измерения твердости являются: Бринелль, Роквелл, Виккерс и Шора.

Преимущества метода:

  1. Измерение твердости проводится без разрушения изделияи, следовательно, может проводиться непосредственно на готовой детали. Габариты деталей при этом могут варьироваться в очень широких пределах – от нескольких десятых и сотых долей миллиметра до нескольких метров;
  2. Способы измерения твердости и подготовки испытуемых образцов сравнительно просты и эффективны;
  3. Приборы и оборудование для измерения твердости можно установить в любой лаборатории или в участке цеха;
  4. Измерение твердости позволяет судить о наличии или отсутствии в деталях упрочненных участков в результате различных видов термической обработки сплавов, связанной с изменением структуры по сечению детали.

Контроль твердости металла необходим при оценке важных характеристик металла. Испытания выполняются для измерения качества изделий практически  на любом этапе производства.