Bir malzemenin sertliğini belirlemek için en sık İsveçli mühendis Brinell'in icadı kullanılır - yüzey özelliklerini ölçen ve polimer metallerin ek özelliklerini veren bir yöntem.
Malzeme değerlendirmesi
Plastiklerin en etkili kullanımı artık bu keşif sayesinde değerlendiriliyor. Sızdırmazlık, sızdırmazlık ve yastıklama malzemesi olarak kullanılmaları için çok sert olmayan plastikler esneklik ve yumuşaklık açısından test edilir. Brinell'in geliştirmesi, önemli uygulamalarda - dişlilerde ve jantlarda, ağır yük altındaki yataklarda, dişli bağlantılarda vb. - hizmet edecek bir malzemenin mukavemetini ve sertliğini belirlemeye yönelik bir yöntemdir.
Bu yöntem, gücün en doğru değerlendirmesini verir. P1B ile gösterilen parametrenin değerini abartmak zordur. Bu amaç için en yaygın olarak kullanılan, beş milimetrelik bir çelik bilyenin malzemeye preslendiği bir yöntem olan Brinell'in geliştirilmesidir. Topun girinti derinliğine göre GOST belirlenir.
Tarih
1900'de İsveçli bir mühendis Johan August Brinell, dünyaya önerdiği yöntemmalzeme bilimi, ünlü yaptı. Sadece mucitten sonra isimlendirilmedi, aynı zamanda en yaygın kullanılan, standart hale geldi.
Sertlik nedir? Bu, çoğunlukla malzemeye bir indeksleyicinin (daha sert gövde) eklenmesiyle ortaya çıkan, yerel temas eyleminden kaynaklanan plastik deformasyon yaşamayan bir malzemenin özel bir özelliğidir.
Kurtarılan ve geri kazanılmayan sertlik
Brinell yöntemi, yükün büyüklüğünün baskı hacmine, projeksiyon alanına veya yüzey alanına oranıyla belirlenen, geri yüklenen sertliği ölçmeye yardımcı olur. Böylece sertlik hacimsel, izdüşüm ve yüzey olabilir. İkincisi, orana göre belirlenir: baskı alanına yük. Toplu sertlik, yükün hacmine oranı ile ölçülür ve projeksiyon sertliği, baskının bıraktığı projeksiyon alanına olan yüktür.
Brinell yöntemiyle geri yüklenmemiş sertlik aynı parametrelerle belirlenir, yalnızca direnç kuvveti ana ölçülen değer haline gelir, bunun yüzey alanına, hacme veya projeksiyona oranı malzemeye gömülü indeks tarafından gösterilir. Hacimsel, projeksiyon ve yüzey sertliği aynı şekilde hesaplanır: direnç kuvvetinin indeksin gömülü kısmının yüzey alanına veya projeksiyon alanına veya hacme oranıyla.
Sertlik tayini
Bir malzemeye daha sert maruz kaldığında plastik ve elastik deformasyona direnme yeteneğiİndeks bir sertlik tayinidir, yani aslında bu, malzemenin bir girinti testidir. Brinell sertlik yöntemi, bir indüktörün bir malzemeye ne kadar derinden nüfuz ettiğinin bir ölçümüdür. Belirli bir malzemenin sertliğinin tam değerini bilmek için penetrasyon derinliğini ölçmek gerekir. Bunu yapmak için Brinell ve Rockwell yöntemi var, Vickers yöntemi daha az kullanılıyor.
Rockwell yöntemi topun malzemeye nüfuz etme derinliğini doğrudan belirlerse, Vickers ve Brinell baskıyı yüzey alanına göre ölçer. Malzemedeki indeks ne kadar derin olursa, baskı alanı o kadar büyük olur. Kesinlikle herhangi bir malzeme sertlik açısından test edilebilir: mineraller, metaller, plastikler ve benzerleri, ancak her birinin sertliği kendi yöntemiyle belirlenir.
Nasıl bir yol bulunur
Brinell sertlik yöntemi homojen olmayan malzemeler, çok sert olmayan alaşımlar için çok iyidir. Yalnızca malzeme türü ölçüm yöntemini belirlemez, aynı zamanda belirlenmesi gereken parametrelerin de kendisini belirler. Alaşımların sertliği, ortalama olarak ölçülür, çünkü içlerinde farklı özelliklere sahip malzemeler bir arada bulunur. Örneğin, dökme demir. Çok heterojen bir yapıya sahiptir, sementit, grafit, perlit, ferrit vardır ve bu nedenle dökme demirin ölçülen sertliği, tüm bileşenlerin sertliğinden oluşan ortalama bir değerdir.
Brinell yöntemiyle metallerin sertliğinin ölçümü, büyük bir indeksleyici kullanılarak gerçekleştirilir, böylece baskı, numunenin daha geniş bir alanında elde edilir. Böylece, bu koşullar altında, birçok ve farklı faz için bir ortalama olan dökme demir için de bir değer elde etmek mümkündür. Bu yöntem, alaşımların sertliğini ölçerken çok iyidir - dökme demir, demir dışı metaller, bakır, alüminyum ve benzerleri. Bu yöntem, plastiklerin sertlik değerini doğru bir şekilde gösterir.
Rockwell karşılaştırması
Sert ve süper sert metaller için iyidir ve elde edilen sertlik değerinin de ortalaması alınır. Aynı çelik bilye veya koni bir gösterge görevi görür, ancak bunlara ek olarak bir elmas piramit de kullanılır. Rockwell yöntemiyle ölçüldüğünde malzeme üzerindeki baskının da büyük olduğu ortaya çıkıyor ve farklı fazlar için sertlik sayısının ortalaması alındı.
Brinell ve Rockwell yöntemleri prensipte farklılık gösterir: ilki, girinti kuvvetini baskı alanının yüzeyine böldükten sonra sonucu bir bölüm olarak sunarken, Rockwell penetrasyon derinliğinin ölçek birimine oranını hesaplar. derinliği ölçen alet. Bu nedenle Rockwell sertliği pratik olarak boyutsuzdur ve Brinell'e göre açıkça milimetre kare başına kilogram olarak ölçülür.
Vickers yöntemi
Numune çok küçükse veya Rockwell veya Brinell sertliğini ölçen indenter baskısının boyutundan daha küçük bir nesneyi ölçmek gerekiyorsa, mikrosertlik yöntemleri kullanılmalıdır, bunların arasında en popüler olanı Vickers yöntemidir. İndeks bir elmas piramittir ve baskı, mikroskop benzeri bir optik sistem tarafından incelenir ve ölçülür. Ortalama değer de bilinecektir, ancak sertlik şu şekilde hesaplanır:çok daha küçük alan.
Ölçülen nesnenin ölçeği çok küçükse, ayrı bir tane, faz, katmanda baskı yapabilen bir mikrosertlik test cihazı kullanılır ve girinti yükü bağımsız olarak seçilebilir. Metal bilimi, metallerin hem sertliğini hem de mikrosertliğini belirlemek için bu yöntemlerin kullanılmasına izin verir ve malzeme bilimi aynı şekilde metalik olmayan malzemelerin mikrosertliğini ve sertliğini belirler.
Aralık
Sertliği ölçmek için üç aralık vardır. Makro aralığında, yük 2 N ila 30 kN arasında düzenlenir. Mikro aralık, yalnızca indeksleyici üzerindeki yükü değil, aynı zamanda penetrasyon derinliğini de sınırlar. İlk değer 2 N'yi geçmez ve ikincisi - 0,2 μm'den fazla. Nano aralıkta, yalnızca indeksin dahil edilme derinliği düzenlenir - 0,2 µm'den az. Sonuç, malzemenin nanosertliğini verir.
Ölçüm parametreleri öncelikle dizine uygulanan yüke bağlıdır. Bu bağımlılık özel bir isim bile aldı - İngilizce'de boyut etkisi - girinti boyutu etkisi. Boyut etkisinin doğası, endeksin şekli ile belirlenebilir. Küresel - artan yük ile sertlik artar, bu nedenle bu boyut etkisi tersine çevrilir. Vickers veya Berkovich piramidi, artan yükle sertliği az altır (burada normal veya doğrudan boyut etkisi). Rockwell yöntemi için kullanılan koni küre, yükün arttırılmasının önce sertlikte bir artışa yol açtığını ve daha sonra küresel parça tanıtıldığında,azalan.
Malzemeler ve ölçüm yöntemleri
Şu anda var olan en sert malzemeler, karbonun iki modifikasyonudur: elmasın yarısı kadar sert olan lonsdaleit ve elmasın iki katı kadar sert olan fullerit. Bu malzemelerin pratik uygulaması daha yeni başlıyor, ancak şimdilik elmas, yaygın olanlardan en zoru. Tüm metallerin sertliği onun yardımıyla belirlenir.
Belirleme yöntemleri (en popüler) yukarıda listelenmiştir, ancak özelliklerini anlamak ve özü anlamak için, koşullu olarak dinamik, yani vurmalı ve statik olarak ayrılabilecek diğerlerini göz önünde bulundurmanız gerekir. çoktan düşünülmüştür. Ölçüm yöntemine aksi halde ölçek denir. En popüler olanın, sertliğin, malzemenin yüzeyine preslenmiş bir çelik bilye bırakan baskının çapıyla ölçüldüğü Brinell ölçeği olduğu unutulmamalıdır.
Sertlik numarasının belirlenmesi
Brinell yöntemi (GOST 9012-59), H sertlik (sertlik) ve B'nin Brinell'in kendisi olduğu HB olarak belirterek, sertlik numarasını ölçüm birimleri olmadan yazmanıza olanak tanır. Bir damganın alanı, örneğin Meyer ölçeğinin yaptığı gibi bir dairenin alanı değil, bir kürenin parçası olarak ölçülür. Rockwell yöntemi, malzemeye giren bir elmas topun veya koninin derinliğini belirleyerek sertliğin boyutsuz olması gerçeğiyle ayırt edilir. HRA, HRC, HRB veya HR olarak belirlenmiştir. Hesaplanan sertlik formülü şöyle görünür: HR=100 (130) - kd. Burada d girinti derinliği ve k katsayıdır.
Vickers sertliğipiramide uygulanan yüke bağlı olarak, malzemenin yüzeyine bastırılan bir tetrahedral piramidin bıraktığı iz ile belirlenir. Baskının alanı bir eşkenar dörtgen değil, piramidin alanının bir parçasıdır. Vickers birimleri, HV birimi ile gösterilen mm2 başına kgf olarak kabul edilmelidir. Ayrıca, daha çok polimerler için kullanılan ve on iki ölçüm ölçeğine sahip olan Shore'a (indentasyon) göre bir ölçüm yöntemi vardır. Shore karşılık gelen Asker ölçekleri (yumuşak ve elastik malzemeler için Japon modifikasyonu) birçok yönden önceki yönteme benzerdir, yalnızca ölçüm cihazının parametreleri farklıdır ve farklı indeksler kullanılır. Shore'a göre - bir geri tepme ile - yüksek modüllü, yani çok sert malzemeler için başka bir yöntem. Bundan, bir malzemenin sertliğini ölçen tüm yöntemlerin iki kategoriye ayrıldığını söyleyebiliriz - dinamik ve statik.
Aletler ve aletler
Sertliği belirleyen cihazlara sertlik test cihazları denir, bunlar aletsel ölçümlerdir. Test, bir nesneyi farklı şekillerde etkiler, bu nedenle yöntemler yıkıcı veya yıkıcı olmayabilir. Yöntemlerin hiçbiri bir bütün olarak malzemenin temel özelliklerini yansıtmadığından, tüm bu ölçekler arasında doğrudan bir ilişki yoktur.
Yine de, malzeme kategorileri ve bireysel grupları için ölçeklerin ve farklı yöntemlerin bağlantılı olduğu yeterince yaklaşık tablolar oluşturulmuştur. Bu tabloların oluşturulması, bir dizi deney ve testten sonra mümkün oldu. Ancak teoriler,hesaplama yöntemlerinden birinin bir yöntemden diğerine geçmesine izin henüz mevcut değil. Sertliğin belirlendiği özel yöntem genellikle mevcut ekipmana, ölçüm görevlerine, ölçüm koşullarına ve tabii ki malzemenin özelliklerine göre seçilir.
