Materiálová tvrdosť

Materiálová tvrdosť dokáže urobiť ryhu aj v iných telesách ako napríklad diamant sklo ku pružnosťi patrí: pružina,plast, guma preto,lebo su pružné. Dokažu skákať su dlhšie natahovacie ku tvarnosťi : cesto plastelina hlina lebo sa naťahuju dokáže sa spraviť nejaký tvar .Alebo aj tvrdosť je schopnosť pevného materiálu klásť odpor proti vnikaniu cudzieho telesa. Tvrdosť nie je fyzikálna veličina, pretože závisí od mnohých vlastností materiálu. Fyzikálne je hodnota tvrdosti bezrozmerné číslo, alebo pomer sily a plochy odtlačku (N.mm^-2) - čo zodpovedá tlaku či napätiu. Aby nedošlo k zámene tvrdosti za pevnosť materiálu, udáva sa v bezrozmerných jednotkách závislých od meracej metódy.

Pre relatívne porovnanie tvrdosti minerálov sa používa Mohsova stupnica tvrdosti.

Tvrdosť za zisťuje niektorou z 3 skupín skúšok:

1. skúšky vtláčaním,
2. skúšky hrabaním,
3. skúšky odrazom.

Meranie tvrdosti vtláčaním

Tvrdosť sa pri technických materiáloch určuje najmä nasledovnými metódami:

1. podľa Brinella - označovaná HB
2. podľa Vickersa - označovaná HV
3. mikrotvrdosť podľa Vickersa - označovaná HVm
4. podľa Rockwella - označovaná HR

Všetky metódy spočívajú v zatláčaní veľmi tuhého skúšobného telieska za definovaných podmienok do povrchu materiálu. Tvrdosť sa vyhodnotí z rozmerov odtlačku.

Príklad označovania tvrdosti: HB = 400 (tvrdosť 400 jednotiek Brinella)

Podľa Brinella

Meranie tvrdosti podľa Brinella

Pri tejto metóde sa zatlačuje oceľová kalená gulička do testovaného povrchu predpísanou silou a potom sa meria priemer vytlačenej jamky.

HB je určená vzťahom:

$HB={\frac {0,1022F}{D(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}})}}\left[{\frac {N}{m^{2}}}\right]$

kde

F je zaťažovacia sila v N

D priemer guličky

d priemer vytlačenej jamky

Touto metódou sa meria len tvrdosť do 450 HB. 451 a viac neexistujú. Väčšie tvrdosti sa merajú podla Vickersa

Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Podľa Vickersa

Pri tejto metóde sa vtláča diamantový ihlan s vrcholovým uhlom medzi protiľahlými stenami 136 ° kolmo do obrobku pod silou F. Potom sa zmeria uhlopriečka otlačenej jamky.

HV je určená vzťahom:

$HV=0.189{\frac {F}{d^{2}}}\left[{\frac {N}{m^{2}}}\right]$

kde

F je zaťažovacia sila v N

d vtlačená uhlopriečka (priemer obidvoch)

Meraný povrch musí byť rovný a hladký, alebo treba korekčné tabuľky.

Mikrotvrdosť podľa Vickersa

Pri tejto metóde sa tiež vtláča diamantový ihlan, ale s veľmi malým zaťažením 0,002 až 1 N. Vyhodnocovanie odtlačku sa robí špeciálnym optickým prístrojom - mikrotvrdomerom. Používa sa na meranie tvrdosti malých predmetov, napr. jednotlivých kryštálov kovu.

Podľa Rockwella Rudda

Pri tejto metóde sa do povrchu materiálu vtláča diamantový kužeľ s vrcholovým uhlom 120 ° a zaoblením hrotu 0,2 mm (HRC), alebo diamantová guľôčka s priemerom 1,587 mm (HRA). Potom sa meria hĺbka otlačku.

Vzorec HR:

$HR=K-e$

kde

K Základná hĺbka v Rockwellových jednotkách

e Hĺbka otlačku v Rockwellových jednotkách

Meranie tvrdosti vrypom

Tieto skúšky zisťujú vrypovú tvrdosť, používajú sa na zisťovanie tvrdosti spekaných karbidov, skla, porcelánu, kalených vrstviev alebo v mineralógii.

podľa Martensa Renora

Skúška spočíva v pritláčaní kužeľovitého diamntového hrotu meniteľným tlakom na leštený povrch predmetu, ktorý sa pohybuje určitou rýchlosťou. Tvrdosť určuje zaťaženie hrotu (sila) potrebná na vytvorenie vrypu so šírkou 0,01 mm.

podľa Stocka Pokenora

Je obdoba Martensovej skúšky, pričom zaťaženie je stále a mierou tvrdosti je šírka vrypu.

podľa Mohsa Pokašana

Metóda sa používa na zisťovanie tvrdosti nerastov. Hodnota takto zistenej tvrdosti sa označuje symbolom HMo. Mohsova stupnica tvrdosti má 10 stupňov, každému zodpovedá jeden materíál.

Skúška spočíva vo vzájomnom poškrabávaní skúmanej látky materiálom z Mohsovej stupnice. Ak sa látky navzájom nepoškriabu, majú podľa tejto metódy rovnakú tvrdosť. Nevýhodou metódy je nízka presnosť, pretože výsledok nezávisí iba od vlastností materiálu, ale aj od rýchlosti a tvaru hrán.

Meranie tvrdosti odrazom

Táto metóda udáva odskokom závažia od skúšaného kovu spusteného zo stanovenej výšky. Na meranie sa používa špeciálny prístroj - Shoreho skleroskop. Hodnota takto zistenej tvrdosti sa označuje symbolom HSh a nazýva sa tvrdosť podľa Shoreho.