Przeszukaj dokumentację
Twardość – definicja
Twardość jest miarą odporności mechanicznej materiału (badanego przedmiotu) na mechaniczną penetrację innego, twardszego obiektu (wgłębnika). Definicja twardości różni się od definicji wytrzymałości, która opisuje odporność materiału na odkształcenie i separację. Pomiary twardości wykonywane są za pomocą urządzeń nazywanych twardościomierzami.
Najtwardszym naturalnym materiałem jest diament. Diament jest zatem stosowany jako wgłębnik (diament przemysłowy).
Należy pamiętać, że twardość nie jest stałą materiałową. Wartość twardości dla danego materiału można zmienić np. poprzez obróbkę cieplną lub mechaniczną.
Pomiary twardości
Badanie twardości jest niezbędnym narzędziem do rozróżniania materiałów oraz do analizy, rozwoju i doskonalenia materiałów i technologii w kontekście badań podstawowych (inżynieria materiałowa, kontrola jakości). Jest to obecnie jedna z najczęściej stosowanych metod mechanicznego badania materiałów, w szczególności metali.
Pomiary twardości mają kluczowe znaczenie dla oceny wykorzystania materiałów w przemyśle (przydatności materiału do części istotnej technicznie), ich akceptacji podczas kontroli w ramach zapewnienia jakości (towary przychodzące i wychodzące) kontrole towarów), w celu rozróżnienia materiałów (np. w przypadku pomyłki materiałowej) oraz w celu wyjaśnienia przypadków uszkodzeń/zniszczeń (analiza uszkodzeń, ekspertyzy materiałowe).
Rodzaje metod pomiaru twardości
Metody pomiarów twardości możemy podzielić na statyczne i dynamiczne (pod względem zadawanej siły obciążającej). W metodach statycznych (które są najczęściej stosowane) siła obciążająca wzrasta stopniowa w jednostce czasu określonej przez normy. W przypadku metod dynamicznych siła jest przykładana gwałtownie – próbka poddawana jest obciążeniu udarowemu.
Metoda Rockwella jest jedyną znormalizowaną metodą pomiaru twardości, opartą na pomiarze różnicy zagłębienia wgłębnika pod wpływem dwóch różnych obciążeń badawczych (normy ISO 6508, ASTM E18). Istnieją również inne, niestandardowe metody pomiaru głębokości: Brinell i Vickers (HBT, HVT).
Optyczne metody opierają się na pomiarze rozmiaru odcisku pozostawionego przez wgłębnik. Znormalizowane metody optyczne to Brinell (ISO 6506, ASTM E10), Knoop (ISO 4545, ASTM E92, ASTM E384) i Vickers (ISO 6507, ASTM E92, ASTM E384).
Istnieją również wspomniane wcześniej metody polegające na przykładaniu siły dynamicznej, takie jak metoda odbicia Leeba, w której mierzona jest wysokość odbicia kuli. Metody te są zazwyczaj stosowane do dużych elementów, z których nie można pobrać próbek do standardowych badań. Wyniki najczęściej konwertuje się do powszechnie stosowanych skal, jak Rockwell czy Vickers.