Untuk menentukan kekerasan suatu material, penemuan insinyur Swedia Brinell paling sering digunakan - metode yang mengukur sifat permukaan dan memberikan karakteristik tambahan dari logam polimer.
Evaluasi materi
Berkat penemuan inilah penggunaan plastik yang paling efektif sekarang sedang dievaluasi. Plastik yang tidak terlalu keras diuji elastisitas dan kelembutannya untuk digunakan sebagai bahan sealing, sealing dan bantalan. Pengembangan Brinell adalah metode untuk menentukan kekuatan dan kekerasan material yang akan digunakan dalam aplikasi penting - di roda gigi dan pelek, bantalan di bawah beban berat, fitting berulir, dll.
Metode ini memberikan penilaian kekuatan yang paling akurat. Nilai parameter, yang dilambangkan dengan P1B, sulit untuk ditaksir terlalu tinggi. Yang paling umum digunakan untuk tujuan ini adalah pengembangan Brinell, sebuah metode di mana bola baja lima milimeter ditekan ke dalam material. Menurut kedalaman lekukan bola, GOST ditentukan.
Sejarah
Pada tahun 1900, seorang insinyur dari Swedia Johan August Brinell, metode yang ia usulkan kepada duniailmu material, menjadi terkenal. Itu tidak hanya dinamai menurut penemunya, tetapi menjadi yang paling banyak digunakan, distandarisasi.
Apa itu kekerasan? Ini adalah sifat khusus dari bahan yang tidak mengalami deformasi plastis dari tindakan kontak lokal, yang paling sering terjadi karena pengenalan pengindeks (benda yang lebih keras) ke dalam bahan.
Kekerasan pulih dan tidak pulih
Metode Brinell membantu mengukur kekerasan yang dipulihkan, yang ditentukan oleh rasio besarnya beban dengan volume cetakan, area proyeksi, atau luas permukaan. Dengan demikian, kekerasan dapat berupa volumetrik, proyeksi dan permukaan. Yang terakhir ditentukan oleh rasio: memuat ke area jejak. Kekerasan curah diukur dengan rasio beban terhadap volumenya, dan kekerasan proyeksi adalah beban terhadap area proyeksi yang ditinggalkan jejak.
Kekerasan yang tidak dipulihkan dengan metode Brinell ditentukan oleh parameter yang sama, hanya gaya resistansi yang menjadi nilai pengukuran utama, rasionya terhadap luas permukaan, volume, atau proyeksi ditunjukkan oleh indeks yang tertanam dalam material. Volumetrik, proyeksi, dan kekerasan permukaan dihitung dengan cara yang sama: dengan rasio gaya resistansi baik terhadap luas permukaan bagian indeks yang disematkan, atau dengan area proyeksinya, atau dengan volume.
Penentuan kekerasan
Kemampuan untuk menahan deformasi plastik dan elastis saat terkena material lebih kerasIndeks adalah penentuan kekerasan, yaitu, pada kenyataannya, ini adalah tes indentasi material. Metode kekerasan Brinell adalah pengukuran seberapa dalam sebuah induktor telah menembus suatu material. Untuk mengetahui nilai kekerasan yang tepat dari suatu bahan, perlu dilakukan pengukuran kedalaman penetrasi. Untuk melakukan ini, ada metode Brinell dan Rockwell, metode Vickers lebih jarang digunakan.
Jika metode Rockwell secara langsung menentukan kedalaman penetrasi bola ke dalam material, maka Vickers dan Brinell mengukur jejak dengan luas permukaannya. Ternyata semakin dalam indeks pada bahan, semakin besar area cetak. Benar-benar semua bahan dapat diuji kekerasannya: mineral, logam, plastik, dan sejenisnya, tetapi kekerasan masing-masing ditentukan dengan metodenya sendiri.
Cara menemukan jalan
Metode kekerasan Brinell sangat baik untuk bahan yang tidak homogen, untuk paduan yang tidak terlalu keras. Tidak hanya jenis bahan yang menentukan metode pengukuran, tetapi juga parameter itu sendiri yang perlu ditentukan. Kekerasan paduan diukur, seolah-olah, rata-rata, karena bahan dengan karakteristik berbeda hidup berdampingan di dalamnya. Misalnya besi tuang. Ini memiliki struktur yang sangat heterogen, ada sementit, grafit, perlit, ferit, oleh karena itu kekerasan yang diukur dari besi cor adalah nilai rata-rata, yang terdiri dari kekerasan semua komponen.
Pengukuran kekerasan logam dengan metode Brinell dilakukan dengan menggunakan pengindeks besar, sehingga diperoleh cetakan pada area sampel yang lebih besar. Jadi, di bawah kondisi ini, juga dimungkinkan untuk mendapatkan nilai untuk besi tuang, yang merupakan rata-rata untuk banyak fase dan berbeda. Metode ini sangat baik ketika mengukur kekerasan paduan - besi tuang, logam non-ferrous, tembaga, aluminium dan sejenisnya. Metode ini secara akurat menunjukkan nilai kekerasan plastik.
Perbandingan Rockwell
Ini bagus untuk logam keras dan super keras, dan nilai kekerasan yang dihasilkan juga dirata-ratakan. Bola baja atau kerucut yang sama berfungsi sebagai indikator, tetapi selain itu, piramida berlian juga digunakan. Jejak pada material saat diukur dengan metode Rockwell juga ternyata besar, dan angka kekerasan untuk fase yang berbeda dirata-ratakan.
Metode Brinell dan Rockwell pada prinsipnya berbeda: yang pertama menyajikan hasil sebagai hasil bagi setelah membagi gaya lekukan dengan permukaan area cetakan, sementara Rockwell menghitung rasio kedalaman penetrasi dengan unit skala alat yang mengukur kedalaman. Itulah sebabnya kekerasan Rockwell praktis tidak berdimensi, dan menurut Brinell, kekerasan itu jelas diukur dalam kilogram per milimeter persegi.
Metode Vickers
Jika sampel terlalu kecil atau perlu untuk mengukur objek yang lebih kecil dari ukuran cetakan indentor, yang mengukur kekerasan Rockwell atau Brinell, metode kekerasan mikro harus digunakan, di antaranya metode Vickers yang paling populer. Indeksnya adalah piramida berlian, dan jejaknya diperiksa dan diukur dengan sistem optik yang mirip dengan mikroskop. Nilai rata-rata juga akan diketahui, tetapi kekerasan dihitung dariarea yang jauh lebih kecil.
Jika skala objek yang diukur sangat kecil, maka penguji kekerasan mikro digunakan, yang dapat membuat jejak dalam butir, fase, lapisan, dan beban lekukan yang terpisah dapat dipilih secara independen. Ilmu logam memungkinkan penggunaan metode ini untuk menentukan kekerasan dan kekerasan mikro logam, dan ilmu material dengan cara yang sama menentukan kekerasan mikro dan kekerasan bahan non-logam.
Rentang
Ada tiga rentang untuk mengukur kekerasan. Dalam rentang makro, beban diatur dari 2 N hingga 30 kN. Microrange tidak hanya membatasi beban pada pengindeks, tetapi juga kedalaman penetrasi. Nilai pertama tidak melebihi 2 N, dan yang kedua - lebih dari 0,2 m. Dalam nanorange, hanya kedalaman penggabungan indeks yang diatur - kurang dari 0,2 m. Hasilnya memberikan kekerasan nano material.
Parameter pengukuran terutama bergantung pada beban yang diterapkan ke indeks. Ketergantungan ini bahkan menerima nama khusus - efek ukuran, dalam bahasa Inggris - efek ukuran lekukan. Sifat efek ukuran dapat ditentukan oleh bentuk indeks. Bulat - kekerasan meningkat dengan meningkatnya beban, oleh karena itu, efek ukuran ini terbalik. Piramida Vickers atau Berkovich mengurangi kekerasan dengan meningkatnya beban (di sini, efek ukuran biasa atau langsung). Bola kerucut, yang digunakan untuk metode Rockwell, menunjukkan bahwa peningkatan beban pertama-tama menyebabkan peningkatan kekerasan, dan kemudian, ketika bagian bola dimasukkan,menurun.
Bahan dan metode pengukuran
Bahan terkeras yang ada saat ini adalah dua modifikasi karbon: lonsdaleite, yang setengah keras seperti berlian, dan fullerite, yang dua kali lebih keras dari berlian. Aplikasi praktis dari bahan-bahan ini baru saja dimulai, tetapi untuk saat ini, berlian adalah yang paling sulit dari yang umum. Dengan bantuannya, kekerasan semua logam terbentuk.
Metode penentuan (paling populer) tercantum di atas, tetapi untuk memahami fitur-fiturnya dan memahami esensinya, Anda perlu mempertimbangkan yang lain yang secara kondisional dapat dibagi menjadi dinamis, yaitu perkusi, dan statis, yang sudah dipertimbangkan. Metode pengukuran sebaliknya disebut skala. Harus diingat bahwa yang paling populer masih skala Brinell, di mana kekerasan diukur dengan diameter cetakan, yang meninggalkan bola baja ditekan ke permukaan material.
Penentuan angka kekerasan
Metode Brinell (GOST 9012-59) memungkinkan Anda untuk menuliskan angka kekerasan tanpa satuan pengukuran, yang menunjukkan itu HB, di mana H adalah kekerasan (kekerasan), dan B adalah Brinell itu sendiri. Luas jejak diukur sebagai bagian dari bola, bukan luas lingkaran, seperti skala Meyer, misalnya. Metode Rockwell dibedakan oleh fakta bahwa dengan menentukan kedalaman bola berlian atau kerucut yang telah memasuki material, kekerasannya tidak berdimensi. Hal ini ditunjuk HRA, HRC, HRB atau HR. Rumus kekerasan yang dihitung terlihat seperti ini: HR=100 (130) - kd. Di sini d adalah kedalaman lekukan dan k adalah koefisien.
Kekerasan Vickers bisaditentukan oleh jejak yang ditinggalkan oleh piramida tetrahedral yang ditekan ke permukaan material, sehubungan dengan beban yang diterapkan pada piramida. Luas tapak tersebut bukanlah belah ketupat, melainkan bagian dari luas piramida. Satuan Vickers harus dianggap sebagai kgf per mm2, dilambangkan dengan satuan HV. Ada juga metode pengukuran menurut Shore (lekukan), lebih sering digunakan untuk polimer dan memiliki dua belas skala pengukuran. Timbangan Asker yang sesuai dengan pantai (modifikasi Jepang untuk bahan lunak dan elastis) dalam banyak hal mirip dengan metode sebelumnya, hanya parameter alat pengukur yang berbeda dan indeks yang berbeda digunakan. Metode lain menurut Shore - dengan rebound - untuk modulus tinggi, yaitu bahan yang sangat keras. Dari sini kita dapat menyimpulkan bahwa semua metode yang mengukur kekerasan material dibagi menjadi dua kategori - dinamis dan statis.
Alat dan peralatan
Perangkat untuk menentukan kekerasan disebut penguji kekerasan, ini adalah pengukuran instrumental. Pengujian mempengaruhi suatu objek dengan cara yang berbeda, sehingga metode dapat bersifat destruktif atau non-destruktif. Tidak ada hubungan langsung antara semua skala ini, karena tidak ada metode yang mencerminkan sifat dasar material secara keseluruhan.
Namun demikian, tabel perkiraan yang cukup telah dibuat, di mana skala dan metode yang berbeda dihubungkan untuk kategori bahan dan kelompok masing-masing. Pembuatan tabel ini menjadi mungkin setelah serangkaian percobaan dan pengujian. Namun, teori yangmemungkinkan salah satu metode perhitungan untuk berpindah dari satu metode ke metode lainnya belum ada. Metode spesifik untuk menentukan kekerasan biasanya dipilih berdasarkan peralatan yang tersedia, tugas pengukuran, kondisi pengukuran, dan, tentu saja, dari sifat material itu sendiri.
