Твердость

ТВЕРДОСТЬ, способность материала сопротивляться плас-тич. деформации или разрушению при местном силовом воздействии; одно из осн. механических свойств материалов. Зависит от структуры материала и др. его мех. характеристик, гл. обр. модуля упругости при деформации и предела прочности при разрушении, количеств. связь с к-рыми устанавливается теорией упругости.

Экспериментально твердость определяют статич. и динамич. методами. Статич. методом твердость определяют вдавливанием в пов-сть материала к.-л. твердого предмета -инден-тора, деформацией к-рого можно пренебречь, или царапанием пов-сти образца. Твердость оценивается т. наз. числом твердости, характеризующим сопротивление материала деформации. Размерность чисел определяется принципом измерения.

Наиб. распространение получили методы измерения твердости по Бринеллю, Виккерсу и Роквеллу. При определении по Бри-неллю в испытуемую пов-сть металла вдавливают закаленный шарик диаметром d 2,5, 5 или 10 мм при заданной нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число твердости по Бринеллю (в МПа)-НВ- отношение нагрузки к площади пов-сти отпечатка. Для получения сопоставимых данных относительно твердые материалы (НВ > 1300) испытывают при отношении P/d² = 30, материалы средней твердости (НВ 300-1300)-при P/d² = 10, мягкие (НВ < 300)-при P/d² = 2,5. Испытания проводят на стационарных или переносных твердомерах при плавном приложении нагрузки и постоянстве выдержки ее в течение определенного времени (обычно 30 с). При определении твердости по Виккерсу в пов-сть материала вдавливают алмазный индентор в виде наконечника, имеющего форму правильной четырехгранной пирамиды с двугранным углом при вершине в 136°. Вдавливающая нагрузка выбирается от 50 до 1000 H в зависимости от твердости и толщины образца или изделия. Число твердости по Виккерсу-HV-определяется так же, как при измерении по Бринеллю.

При определении твердости материалов (гл. обр. металлов) по Роквеллу в пов-сть вдавливают алмазный индентор в виде конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С)-для сверхтвердых и твердых материалов или в виде стального шарика диаметром 1,588 мм или ¹/₁₆ дюйма (шкала В)-для материалов с низкой твердостью; числа твердости-соотв. HRA и HRB. За единицу твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению конуса на 0,002 мм при нагрузке 100 Н. Испытание проводят твердомерами, снабженными числовым индикатором.

При определении твердости резин, каучуков и др. эластичных материалов в их пов-сть вдавливают конусную иглу с затупленной вершиной-метод Шора. Глубину погружения измеряют во время действия нагрузки и характеризуют величиной деформации пружины, подпирающей индентор. В случае резины твердость, равная 0, соответствует полной глубине погружения иглы, твердость, равная 100,-силе выталкивания иглы из резины (8,06 H и более).

К статич. методам относят метод склерометрии - царапания пов-сти нек-рых металлов, сплавов, пластмасс и лакокрасочных материалов индентором в виде алмазной пирамиды, конуса, шара или карандашами разл. твердости. Твердость оценивают по нагрузке, необходимой для создания царапины, по ширине царапины, образующейся при данной нагрузке, или по усилию, необходимому для царапания. Для определения относительной твердости минералов используют шкалу Мооса (см. Минерал).

Динами ч. методы основаны на нанесении отпечатка шариком при ударной нагрузке, когда твердость определяется как сопротивление материала пластич. деформированию при ударе или по отскоку от материала свободно падающего бойка или маятника с бойком. В последнем случае твердость определяется как сопротивление материала упругой и упру-гопластич. деформации. Иногда используют метод определения твердости по затуханию колебаний маятника при его контакте с испытуемым материалом, по сопротивлению абразивному изнашиванию, резанию, шлифованию и др.