твердость

ТВЕРДОСТЬ

способность материала сопротивляться пластич. 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 которыми устанавливается теорией упругости.

Экспериментально Т. определяют статич. и динамич. методами. Статич. методом Т. определяют вдавливанием в поверхность материала к.-л. твердого предмета — инден-тора, деформацией которого можно пренебречь, или царапанием поверхности образца. Т. оценивается т. наз. числом твердости, характеризующим сопротивление материала деформации. Размерность чисел определяется принципом измерения.

Наиб. распространение получили методы измерения Т. по Бринеллю, Виккерсу и Роквеллу. При определении по Бри-неллю в испытуемую поверхность металла вдавливают закаленный шарик диаметром d 2,5, 5 или 10 мм при заданной нагрузке P от 625 H до 30 кН. Число Т. по Бринеллю (в МПа)-НВ- отношение нагрузки к площади поверхности 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 Т. по Виккерсу в поверхность 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 Т. по Виккерсу-HV-определяется так же, как при измерении по Бринеллю.

При определении Т. материалов (гл. обр. металлов) по Роквеллу в поверхность 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 Т.; числа Т. — соотв. HRA и HRB. За единицу Т. принята величина, соответствующая осевому перемещению конуса на 0,002 мм при нагрузке 100 Н. Испытание проводят твердомерами, снабженными числовым индикатором.

При определении Т. резин, каучуков и др. эластичных материалов в их поверхность 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 Т., равная 0, соответствует полной глубине погружения иглы, Т., равная 100,-силе выталкивания иглы из резины (8,06 H и более).

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

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