Войти
Твердость является мерой устойчивости к локализованным пластическая деформация, вызванная механическим вдавливанием или истиранием. Некоторые материалы (например, металлы ) тверже других (например, пластмасса, дерево ). Макроскопическая твердость обычно характеризуется прочными межмолекулярными связями, но поведение твердых материалов под действием силы является сложным; поэтому существуют разные измерения твердости: твердость поцарапания, твердость вдавливания и твердость отскока.
Твердость зависит от пластичности, упругости жесткости, пластичности, деформации, прочность, вязкость, вязкоупругость и вязкость.
Распространенными примерами твердого вещества являются керамика, бетон, некоторые металлы и сверхтвердые материалы, которые можно противопоставить мягкому веществу.
Твердомер по Виккерсу Существует три основных типа измерения твердости: царапина, вдавливание и отскок. Внутри каждого из этих классов измерений есть индивидуальные шкалы измерений. По практическим причинам таблицы преобразования используются для преобразования одного масштаба в другой.
Твердость к царапинам - это мера устойчивости образца к разрушению или остаточной пластической деформации из-за трения об острый предмет.. Принцип заключается в том, что предмет, сделанный из более твердого материала, будет царапать предмет, сделанный из более мягкого материала. При испытании покрытий твердость к царапинам относится к силе, необходимой для прорезания пленки на подложке. Наиболее распространенным тестом является шкала Мооса, которая используется в минералогии. Одним из инструментов для проведения этих измерений является склерометр.
. Другой инструмент, используемый для проведения этих тестов, - карманный твердомер. Этот инструмент состоит из шкалы с градуированными отметками, прикрепленной к четырехколесной каретке. Инструмент для царапин с острым ободом устанавливается под заданным углом к испытательной поверхности. Чтобы использовать его, к рычагу весов на одной из градуированных отметок добавляется гиря известной массы, затем инструмент проводится по испытательной поверхности. Использование веса и маркировки позволяет применять известное давление без необходимости использования сложного оборудования.
Твердость вдавливания измеряет сопротивление образца к деформации материала из-за постоянного сжимающая нагрузка от острого предмета. Испытания на твердость при вдавливании в основном используются в областях машиностроение и металлургия. Испытания основаны на основной посылке - измерении критических размеров вмятины, оставленной специально подобранным и нагруженным индентором.
Распространенными шкалами твердости при вдавливании, среди прочих, являются Роквелл, Виккерс, Шор и Бринелл.
Твердость отскока, также известная как динамическая твердость, измеряет высоту «отскока» молотка с алмазным наконечником, падающего с фиксированной высоты на материал. Этот тип твердости связан с эластичностью. Устройство, используемое для этого измерения, известно как склероскоп.
. Двумя шкалами, которые измеряют твердость отскока, являются испытание твердости отскока по Leeb и.
(UCI) метод определения твердости путем измерения частоты колеблющегося стержня. Стержень состоит из металлического вала с вибрирующим элементом и пирамидального алмаза, установленного на одном конце.
Существует пять процессов упрочнения: упрочнение Холла-Петча, наклеп, упрочнение твердого раствора, дисперсионное упрочнение и мартенситное превращение.
Диаграмма напряжения - кривая деформации, показывающая взаимосвязь между напряжением (сила, приложенная на единицу площади) и деформацией или деформацией пластичного металла. In механика твердого тела, твердые тела обычно имеют три реакции на силу в зависимости от величины силы и типа материала:
Прочность - это мера диапазона упругости материала или диапазонов упругости и пластичности. вместе. Это количественно выражается как прочность на сжатие, прочность на сдвиг, прочность на разрыв в зависимости от направления действующих сил. Предел прочности - это инженерная мера максимальной нагрузки, которую может выдержать часть определенного материала и определенной геометрии.
Хрупкость в техническом использовании - это склонность материала к разрушению с очень небольшой заранее обнаруживаемой пластической деформацией или без нее. Таким образом, с технической точки зрения материал может быть как хрупким, так и прочным. В повседневном использовании термин «хрупкость» обычно относится к тенденции к разрушению под действием небольшого усилия, что проявляется как в хрупкости, так и в отсутствии прочности (в техническом смысле). Для идеально хрупких материалов предел текучести и предел прочности одинаковы, поскольку они не испытывают заметной пластической деформации. Противоположностью хрупкости является пластичность.
Вязкость материала - это максимальное количество энергии, которое он может поглотить до разрушения, которое отличается от количества сила, которую можно применить. Вязкость хрупких материалов обычно мала, поскольку упругие и пластические деформации позволяют материалам поглощать большое количество энергии.
Твердость увеличивается с уменьшением размера частиц. Это известно как отношение Холла-Петча. Однако при размере зерна ниже критического твердость уменьшается с уменьшением размера зерна. Это известно как обратный эффект Холла-Петча.
Твердость материала к деформации зависит от его микропрочности или мелкомасштабного модуля сдвига в любом направлении, а не от любой жесткости или жесткости такие свойства, как его модуль объемной упругости или модуль Юнга. Жесткость часто путают с твердостью. Некоторые материалы жестче алмаза (например, осмий), но не тверже и склонны к растрескиванию и отслаиванию чешуек или игольчатых образований.
Представление кристаллической решетки, показывающее плоскости атомов. Ключом к пониманию механизма, лежащего в основе твердости, является понимание металлической микроструктуры или структуры и расположение атомов на атомном уровне. Фактически, наиболее важные металлические свойства, важные для производства современных товаров, определяются микроструктурой материала. На атомном уровне атомы в металле выстроены в упорядоченный трехмерный массив, называемый кристаллической решеткой. В действительности, однако, данный образец металла, вероятно, никогда не содержит последовательной монокристаллической решетки. Данный образец металла будет содержать много зерен, причем каждое зерно будет иметь довольно согласованный рисунок массива. В еще меньшем масштабе каждое зерно содержит неровности.
Есть два типа неровностей на уровне зерен микроструктуры, которые отвечают за твердость материала. Эти неровности являются точечными и линейными дефектами. Точечный дефект - это неровность, расположенная в единственном узле решетки внутри общей трехмерной решетки зерна. Есть три основных недостатка. Если в массиве отсутствует атом, образуется дефект вакансии . Если в узле решетки имеется другой тип атома, который обычно должен занимать атом металла, образуется дефект замещения. Если существует атом в узле, где его обычно не должно быть, образуется межузельный дефект . Это возможно, потому что существует пространство между атомами в кристаллической решетке. В то время как точечные дефекты представляют собой неровности в одном узле кристаллической решетки, линейные дефекты представляют собой неровности на плоскости атомов. Дислокации - это тип линейного дефекта, связанный с несовпадением этих плоскостей. В случае краевой дислокации полуплоскость атомов вклинивается между двумя плоскостями атомов. В случае винтовой дислокации две плоскости атомов смещены, и между ними проходит спиральный массив.
В стеклах твердость, по-видимому, линейно зависит от количества топологических ограничений, действующих между атомами сети. Следовательно, теория жесткости позволила прогнозировать значения твердости в зависимости от состава.
Плоскости атомов, расщепленные краевой дислокацией. Дислокации обеспечивают механизм скольжения атомных плоскостей и, таким образом, метод пластической или постоянной деформации. Плоскости атомов могут переворачиваться с одной стороны дислокации на другую, что позволяет дислокации проходить через материал, а материал деформироваться безвозвратно. Движение, допускаемое этими дислокациями, приводит к снижению твердости материала.
Способ подавления движения плоскостей атомов и, таким образом, их усложнения, включает взаимодействие дислокаций друг с другом и межузельными атомами. Когда дислокация пересекается со второй дислокацией, она больше не может проходить через кристаллическую решетку. Пересечение дислокаций создает точку привязки и не позволяет плоскостям атомов продолжать скользить друг по другу. Дислокация также может быть закреплена посредством взаимодействия с межузельными атомами. Если дислокация соприкасается с двумя или более атомами внедрения, скольжение плоскостей снова будет нарушено. Межузельные атомы создают опорные точки или точки закрепления так же, как пересекающиеся дислокации.
Варьируя присутствие межузельных атомов и плотность дислокаций, можно контролировать твердость конкретного металла. Хотя это может показаться нелогичным, по мере увеличения плотности дислокаций создается больше пересечений и, следовательно, больше точек привязки. Аналогичным образом, по мере добавления большего количества межузельных атомов образуется больше точек закрепления, которые препятствуют перемещению дислокаций. В результате, чем больше добавлено опорных точек, тем тверже станет материал.
|
|
 | Найдите hardness в Wiktionary, бесплатном словаре. |
