Твердость металла: диаграммы, процессы и испытания

Твердость материала — это свойство, позволяющее определить устойчивость поверхности к вдавливанию и царапинам. Измерение твердости определяет устойчивость к вмятинам при ударе. Это связано с пластичностью и твердостью материала. Материал будет менее пластичным, если твердость высока. измерение может осуществляться по разной шкале твердости. Он также определяет изменение степени твердости материала при термической обработке, осаждении и старении, отпуске и многом другом.

Понимание твердости металла

Измерение твердости показывает способность материала противостоять локализованной пластической деформации и устойчивости к царапинам. Некоторые металлы, такие как вольфрам, по своей природе тверды. Она также известна как инструментальная сталь, поэтому важно противостоять износу при более высоких или низких температурах. или цементированный карбид также является режущим инструментом, который является одним из самых твердых материалов. Некоторые металлы мягкие или менее закаленные, например чистое золото, серебро, медь, алюминий. Их можно согнуть или поцарапать без особых усилий. Термическую обработку проводят для повышения твердости материала. Это повышает твердость поверхности без снижения других механических свойств металла. Для получения лучших результатов используется другая таблица преобразования твердости.

Твердомер

Таблица твердости металла

Различные металлы выдерживают разные условия нагрузки в зависимости от типа используемого метода измерения твердости. Ниже приводится твердость обычных металлов по устойчивости к вмятинам и царапинам. Чтобы узнать другую шкалу твердости, необходимо использовать таблицу преобразования твердости.

Шкала твердости Мооса

Шкала твердости по Моосу является точной и достоверной характеристикой микроструктурной твердости. Он определяет твердость материала тонких или слоистых металлических образцов при использовании высоких нагрузок. Испытание твердости по шкале Мооса можно проводить на крошечных и небольших образцах. Все образцы с тонким и замысловатым дизайном можно оценить по шкале Мооса.

Шкала твердости Роквелла

Шкала твердости Роквелла измеряет прочность и долговечность металлов. Это один из распространенных методов измерения твердости в шкалах твердости. Эта шкала твердости измеряет устойчивость к деформации, устойчивость к вдавливанию и устойчивость к царапинам. Это быстрый метод измерения глубины проникновения.

Шкала твердости по Бринеллю

Шкала твердости по Бринеллю – один из старейших методов измерения твердости. Он специально используется для литья, ковки, обработки больших площадей поперечного сечения и обработки грубых материалов. Используется большой индентор, который уменьшает влияние локализованных структурных неровностей на поверхность материала.

Шкала твердости по Виккерсу

Это наиболее точный и точный метод измерения твердости, который можно использовать для различных материалов. Сюда входят металлы, керамика и полимеры. Он также подходит для измерения твердости мягких и тонких материалов.

Таблица перевода твердости

Измерение твердости материала может меняться в зависимости от типа нагрузки. Нагрузками могут быть микротвердость или твердость по шкале Мооса, Бринелля, Виккерса или Роквелла. Таблица преобразования твердости приведена ниже:

Процессы повышения твердости металлов

Существует несколько процессов, которые могут повысить твердость металла без ущерба для других свойств.

Деформационное упрочнение (деформационное упрочнение)

Это относится к холодному или деформационному упрочнению. Это включает в себя многократное изгибание или деформацию металла для уменьшения пластичности материала. Тогда материал становится упрочненным и менее пластичным. Проводится при комнатной температуре. Некоторые металлы, такие как никель-титан, не подвергаются нагрузкам, но их можно снять.

Анодирование

Анодирование марок алюминия создает эффект упрочнения. Завершающим этапом анодирования является закалка и герметизация поверхности солевым герметиком. При этом поры закрываются оксидной пленкой и в конечном итоге создают упрочнение поверхности. Герметизация также обеспечивает однородность свойств поверхности.

Укрепление твердого раствора

Это относится к процессу легирования, при котором в материал вводится легирующий агент. это вводится в материал при нагревании, но в твердом материале. Материал охлаждается путем закалки, что увеличивает твердость материала и снижает пластичность.

Возрастная закалка (осаждающая закалка)

Это относится к процессу, проводимому после нескольких дней отливки металла, которая длится неделю. Это естественный процесс закаливания с возрастом. Другой способ – кратковременно нагреть металл при повышенных температурах. Это стабилизирует свойства и упрочняет сплав за счет увеличения твердости материала.

Упрочнение корпуса

Это продукт для обработки поверхности, повышающий твердость материала, устойчивость к вмятинам и царапинам. сюда входят цементация, пламенная закалка, цианирование, азотирование для повышения устойчивости материала к деформации.

Отпуск

Это относится к процессу термической обработки холоднообработанных материалов. Зерна подвергаются холодной формовке, а затем растягиваются. Повышает твердость материала и устойчивость поверхности к вдавливанию. это также зависит от природы зерен, предела текучести и кристаллизации материала.

обратная очистка  

Это относится к выравниванию металла и увеличению твердости материала и устойчивости к деформации. Рекомендуется проводить этот процесс после формовки, чтобы повысить устойчивость металла к царапинам и твердость.

Измерение твердости металлов: методы и шкалы

Измерение твердости можно проводить методами Роквелла, Виккерса, Бринелля и микротвердости. Каждый метод имеет свои преимущества и подходит для уникальных целей.

Обзор распространенных испытаний на твердость

Выбор правильного теста на твердость

В зависимости от условий нагрузки необходимо выбрать следующую шкалу твердости.

Проблемы измерения твердости металлов

При измерении твердости существует несколько проблем.

Вариативность материала

Каждый тип материала не может быть проверен ни по какой шкале твердости. Виккерс подходит для настоящего материала. Но в зависимости от размера, формы и типа материала необходимо подбирать измерение твердости.

Состояние поверхности

Поверхность материала необходимо очистить для измерения устойчивости к деформации. Большинство измерений твердости используются для плоских поверхностей, поэтому изогнутую поверхность нелегко измерить.