سختی

سختی

سختی مقاومت مواد به تغییر شکل موضعی است. این اصطلاح می تواند به تغییر شکل از توگذاری (indentation) محدودیت اعمال می شود، خراش، برش و یا خم شدن. در فلزات، سرامیک و بسیاری از پلیمرها، تغییر شکل تغییر شکل پلاستیکی از سطح در نظر گرفته است. برای الاستومرها و برخی از پلیمرها، سختی در مقاومت در برابر تغییر شکل الاستیک سطح تعریف شده است. فقدان یک تعریف اساسی نشان می دهد که سختی است نمی شود یک خاصیت اساسی ماده نیست، بلکه یک کامپوزیت با کمک از قدرت عملکرد، کار سخت شدن، استحکام کششی درست، مدول، و دیگران عوامل است.اندازه گیری سختی به طور گسترده ای برای کنترل کیفیت مواد مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا آنها سریع و در نظر گرفته می شود به تست های غیر مخرب زمانی که علائم و نشانه ها و یا دندانه های تولید شده توسط آزمون در مناطق تنش کم هستند.

انواع زیادی از روش های مورد استفاده برای تعیین سختی یک ماده وجود دارد. تعداد کمی از روش های شایع تر در زیر معرفی شده است.

موس تست ریز سختی سنج 
یکی از قدیمی ترین روش اندازه گیری سختی موس فریدریش آلمانی معدن شناس در سال 1812 طرح ریزی شده است. موس آزمون سختی شامل مشاهده اینکه آیا سطح مواد با یک ماده سختی شناخته شده یا به صورت خراشیده. برای دادن مقادیر عددی به این خاصیت فیزیکی، مواد معدنی همراه مقیاس موس، است که متشکل از 10 ماده معدنی شده اند که با توجه به ارزش سختی های خودسرانه قرار گرفت. موس تست ریز سختی سنج، در حالی که تا حد زیادی تسهیل شناسایی مواد معدنی در این زمینه، مناسب است برای دقت در اندازه گیری سختی از مواد صنعتی از قبیل فولاد یا سرامیک است.مهندسی مواد، از ابزار های مختلف در طول سال ها توسعه یافته برای اندازه گیری دقیق از سختی است. بسیاری از اعمال بار و اندازه گیری عمق و اندازه دندانه به دست آمده است. سختی می تواند بر روی ماکرو، میکرو و یا نانو در مقیاس اندازه گیری می شود.

Brinell تست ریز سختی سنج 
قدیمی ترین روش های آزمون سختی در استفاده مشترک بر روی مواد مهندسی امروز آزمون سختی Brinell است. دکتر JA Brinell آزمون Brinell در سوئد در سال 1900 اختراع شد. آزمون Brinell از یک کامپیوتر رومیزی استفاده می کند به اعمال مقدار بار مشخص شده برای حوزه سخت از قطر مشخص شده است. سختی Brinell تعداد، و یا به سادگی تعداد Brinell، با تقسیم بار استفاده می شود، به دست آمده در کیلوگرم، با سطح اندازه گیری شده از دندانه، در میلیمتر مربع، در سمت چپ سطح تست. آزمون Brinell اغلب استفاده می شود برای تعیین سختی فورج فلزی و ریخته گری که دارای ساختار دانه های بزرگ است. آزمون Brinell فراهم می کند اندازه گیری بیش از یک منطقه نسبتا بزرگ است که کمتر توسط دانه البته ساختار این مواد نسبت به تست راکول یا ویکرز تحت تاثیر قرار است.

طیف وسیعی از مواد را می توان با استفاده از آزمون Brinell به سادگی با تغییر بار تست و اندازه توپ indenter تست شده است. در ایالات متحده آمریکا، آزمایش Brinell است که به طور معمول بر روی آهن و فولاد ریخته گری با استفاده از یک نیروی آزمون 3000Kg و یک توپ به قطر 10mm و انجام می شود. 1500 کیلوگرم بار است که معمولا برای ریخته گری آلومینیوم استفاده می شود. مس، برنج و غالبا سهام نازک را آزمایش با استفاده از یک نیروی آزمون 500Kg و یک توپ 10 یا 5mm. تست Brinell در اروپا انجام شده است با استفاده از طیف بسیار گسترده تر از نیروها و اندازه توپ و آن است که مشترک برای انجام آزمون های Brinell در قطعات کوچک با استفاده از کاربید 1mm توپ و یک نیروی آزمون به عنوان کم به عنوان 1kg. این آزمایش های بار کم معمولا به عنوان تست Brinell کودک نامیده می شود. شرایط آزمون باید همراه با تعداد سختی Brinell گزارش شده است.ارزش به عنوان "60 HB 10/1500/30" این بدان معنی است که سختی Brinell از 60، با استفاده از یک توپ به قطر 10mm و با 1500 کیلوگرم بار اعمال شده به مدت 30 ثانیه به دست آمد.

راکول تست ریز سختی سنج 
آزمون سختی راکول نیز با استفاده از یک ماشین برای درخواست یک بار خاص و سپس اندازه گیری عمق این تصور به دست آمده است. indenter یا ممکن است یک توپ فولاد برخی از قطر مشخص شده و یا کروی نوک مخروط الماس 120 درجه زاویه و 0.2 میلی متر شعاع نوک، brale را به نام. یک بار جزئی از 10 کیلوگرم است برای اولین بار به کار روند، که باعث نفوذ کوچک اولیه به صندلی indenter و حذف اثرات هر گونه بی نظمی های سطحی است. سپس شماره گیری را به صفر است و بار اصلی اعمال می شود. پس از برداشتن بار عمده، خواندن عمق گرفته شده است در حالی که بار جزئی است که هنوز هم در.تعداد سختی ممکن است به طور مستقیم از مقیاس خوانده شده است. indenter و بار تست استفاده می شود، تعیین مقیاس سختی استفاده می شود که (A، B، C، و غیره).

برای مواد نرم مانند آلیاژهای مس، فولاد نرم، آلومینیوم و آلیاژهای 1/16 "توپ فولاد قطر با یک بار 100-کیلوگرم مورد استفاده قرار می گیرد و سختی است که در مقیاس" B "را خوانده است. در تست مواد سخت، چدن سخت و بسیاری از آلیاژهای فولاد، 120 درجه مخروط الماس با تا 150 کیلوگرم بار و سختی در مقیاس "C" خوانده است استفاده می شود. چندین مقیاس راکول دیگر از "B" و "C" مقیاس وجود دارد، (که نامیده می شوند مقیاس مشترک). به درستی گزارش ارزش راکول سختی به دنبال "HR" (سختی راکول) و نامه ای در مقیاس داشته باشد. به عنوان مثال، 50 HRB نشان می دهد که مواد خواندن سختی از 50 در مقیاس B است.

-کاربیدهای سیمانی، فولادی نازک و کم عمق مورد فولاد سخت 
B-آلیاژهای مس، فولادهای نرم، آلیاژهای آلومینیوم، آهن چکش خوار، و غیره 
C-فولاد، چدن سخت، pearlitic آهن چکش خوار، تیتانیوم، عمیق مورد سخت 
فولاد و مواد دیگر سخت تر از B 100 
D-فولاد نازک و سخت مورد متوسط ​​فولاد و آهن چکش خوار pearlitic 
E-چدن، آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم، تحمل فلزات 
F-هادی آلیاژهای مس، فلزات ورق نرم و نازک 
G-فسفر برنز، مس بریلیوم، چکش خوار و چدن 
H-آلومینیوم، روی، سرب 
K، L، M، P، R، S، V-باربری فلزات و دیگر مواد بسیار نرم و نازک، 
از جمله پلاستیک.

آزمون سختی سطحی راکول 
تستر سختی سطحی راکول استفاده می شود، برای آزمایش مواد نازک و به آرامی سطوح فولاد گازهای کربن دار، و یا بخش هایی است که ممکن است خم شدن و یا تحت شرایط آزمون به طور منظم خرد. این تستر با استفاده از همان indenters به ​​عنوان دستگاه استاندارد راکول اما بار کاهش می یابد. بار جزئی از 3 کیلوگرم استفاده می شود و بار بزرگ است یا 15 یا 45 کیلوگرم بسته در indenter استفاده می شود. با استفاده از 1/16 "قطر، فولاد توپ indenter،" T "(به معنی آزمایش ورقه نازک) به تعیین سختی سطحی است. نمونه ای از سختی سطحی راکول 23 HR15T، که نشان می دهد که سختی سطحی را به عنوان 23، با یک بار از 15 کیلوگرم، با استفاده از توپ فولاد.

و سختی Knoop ویکرز و آزمون 
آزمایش سختی ویکرز و Knoop به به اصلاح از آزمون Brinell و برای اندازه گیری سختی پوشش های نازک و یا سختی سطح قطعات سخت مورد استفاده می شود. با این آزمایش، یک هرم الماس کوچک را در نمونه تحت بارهای هستند که بسیار کمتر از کسانی که مورد استفاده در آزمون Brinell فشرده شده است. تفاوت بین ویکرز و تست Knoop، به سادگی شکل الماس هرم indenter. آزمون ویکرز با استفاده از یک indenter هرمی مربع است که مستعد برای شکستن مواد شکننده است. در نتیجه، آزمون Knoop با استفاده از (مورب نسبت 7.114:1) indenter لوزی مبتنی بر هرمی که دندانه های دیگر اما کم عمق توسعه داده شد. برای همین بار، Knoop دندانه در مورد 2.8 برابر طولانی تر از دندانه ویکرز.

بار اعمال شده از 10G گرفته تا 1000 گرم استفاده می شود. این مقدار کم از بار ایجاد کوچک و دندانه دار کردن است که باید در زیر میکروسکوپ اندازه گیری می باشد. برای اندازه گیری پوشش های سخت مانند قلع باید در بزرگنمایی بسیار بالا (یعنی 1000X) گرفته شده است، چرا که فاصله آن قدر کوچک هستند. سطح معمولا نیاز به جلا. قطر از برداشت اندازه گیری می شوند، و این ارزشها برای به دست آوردن تعداد سختی (VHN)، معمولا از مراجعه به یک جدول یا نمودار استفاده می شود. آزمایش ویکرز می تواند مورد استفاده برای توصیف مواد بسیار سخت است اما سختی بیش از یک منطقه بسیار کوچک اندازه گیری است.

ارزش مانند 2500 HK25 (یا HV25) به معنی 2500 سختی Knoop بار در 25 گرم نیروی بیان شده است. Knoop و سختی ویکرز مقادیر کمی متفاوت است، اما پوشش سخت، ارزش ها نزدیک به اندازه کافی به درون خطای اندازه گیری می شود و می تواند مورد استفاده قرار گیرد قابل معاوضه است.

آزمایش سختی Scleroscope و ارتجاعی 
آزمون Scleroscope یک تست بسیار قدیمی است که شامل حذف الماس مخفیگاه آنان چکش، که در داخل یک لوله شیشه ای می افتد تحت نیروی وزن خود را از ارتفاع ثابت، بر روی نمونه تست است. ارتفاع از سفر دوباره بجای اول برگشتن از چکش در مقیاس فارغ التحصیل شده اندازه گیری می شود. مقیاس دوباره بجای اول برگشتن خودسرانه انتخاب شده و در ساحل واحد، تقسیم به 100 قسمت، که نشان دهنده واکنش به طور متوسط ​​از خالص سخت فولاد با کربن بالا تشکیل شده است. مقیاس بالاتر از 100 است، ادامه داد که شامل فلزات با سختی بیشتر است. Scleroscope لبه اندازه گیری سختی از نظر خاصیت ارتجاعی مواد و تعداد سختی بستگی دارد که پرتاب ریباند چکش، مواد سخت تر، بالاتر جهش ارتفاع.

روش آزمون سختی ارتجاعی پیشرفت های اخیر که ایجاد Scleroscope است. انواع وسایل الکترونیک در بازار است که اندازه گیری از دست دادن انرژی بدن تاثیر وجود دارد. این ابزار معمولا یک فنر برای سرعت بخشیدن به استفاده از کروی، کاربید تنگستن جرم نسبت به سطح جسم آزمون مخفیگاه آنان. هنگامی که تماس با ما جرم سطح آن دارای انرژی جنبشی خاص و تاثیر تولید دندانه (تغییر شکل پلاستیکی) بر روی سطح که طول می کشد برخی از این انرژی از بدن تاثیر است. بدن تاثیر انرژی بیشتر و از دست دادن سرعت واکنش فناوری کمتر دندانه بزرگتر است در مواد نرمتر خواهد بود. سرعت از بدن تاثیر قبل و بعد از تاثیر اندازه گیری شده و از دست دادن سرعت به Brinell، راکول، و یا دیگر ارزش سختی مشترک.

Durometer تست ریز سختی سنج 
Durometer ابزار است که معمولا برای اندازه گیری سختی دندانه لاستیک / الاستومرها و پلاستیک مانند پلی اولفین، fluoropolymer، و وینیل نرم استفاده می شود. Durometer به سادگی با استفاده از فصل بهار به اعمال فشار خاصی به پا indenter کالیبره شده است. پا indenter می تواند به صورت مخروطی یا به شکل کره است. دستگاه نشان می دهد اندازه گیری عمق دندانه است. Durometers در دسترس هستند در انواع مدل ها و تست های محبوب ترین مدل برای اندازه گیری مواد نرمتر و مدل D برای مواد سخت استفاده می شود.

Barcol تست ریز سختی سنج 
آزمون سختی Barcol را بدست می آوریم یک مقدار سختی با اندازه گیری نفوذ از یک نقطه نوک تیز فولادی تحت بار بهار. نمونه تحت indenter از تستر سختی Barcol را قرار داده و فشار یکنواخت اعمال می شود تا زمانی که نشانه شماره گیری حداکثر می رسد. Barcol روش آزمون سختی برای تعیین سختی پلاستیک های تقویت شده و تقویت شده با غیر سفت و سخت و به منظور تعیین درجه از درمان و از رزین و پلاستیک استفاده می شود.

فیروز رضائی ; ٥:٢۳ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٢/۱٩