Tvrdoća je fizičko svojstvo koje mjeri sposobnost materijala da se odupre deformaciji, trošenju ili udubljenju. U znanosti o materijalima ispitivanje tvrdoće bitna je metoda za procjenu svojstava materijala. Uobičajene metode ispitivanja tvrdoće uključuju tvrdoću po Rockwellu, tvrdoću po Brinellu i tvrdoću po Vickersu, a svaka ima svoje jedinstvene principe i primjene. Ispod je detaljna analiza ove tri metode ispitivanja tvrdoće, zajedno s dodatnim uobičajenim metodama ispitivanja tvrdoće.
01 Tvrdoća po Rockwellu (tvrdoća po Rockwellu)
Načelo
Rockwellov test tvrdoće mjeri tvrdoću materijala pritiskom dijamantnog stošca ili čelične kuglice na njegovu površinu pod određenim opterećenjem. Ispitivanje se provodi u dvije faze: primjenjuje se početno lagano opterećenje (predopterećenje), nakon čega slijedi veliko opterećenje (glavno opterećenje). Vrijednost tvrdoće određena je dubinom udubljenja. Što je manja dubina udubljenja, to je veća vrijednost tvrdoće.
Karakteristike
Brzo i jednostavno: Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu zahtijeva minimalnu pripremu i prikladno je za ispitivanje serije.
Prikladno za tvrde materijale: Posebno korisno za tvrđe materijale kao što su kaljeni čelik i karbid.
Više ljestvica: Ovisno o rasponu tvrdoće materijala koriste se različite Rockwellove ljestvice. Na primjer:
HRA: Prikladno za materijale s vrlo visokom tvrdoćom, kao što je karbid.
HRB: Prikladno za materijale umjerene tvrdoće, kao što su žareni čelik i lijevano željezo.
HRC: Prikladno za vrlo tvrde materijale, kao što je kaljeni čelik.
Prijave
Tvrdoća po Rockwellu naširoko se koristi za ispitivanje metala, posebno tvrdih materijala kao što su karbid, kaljeni čelik i lijevano željezo.
02 Tvrdoća po Brinelu (tvrdoća po Brinelu)
Načelo
Ispitivanje tvrdoće po Brinellu koristi tvrdi utiskivač (obično čeličnu ili karbidnu kuglicu) utisnut u površinu materijala pod određenim opterećenjem. Vrijednost tvrdoće izračunava se na temelju promjera dobivenog udubljenja, uzimajući u obzir opterećenje i promjer kuglice. Vrijednosti Brinellove tvrdoće obično se označavaju kao HB, s različitim vrstama utiskivača koji se koriste:HBW(karbidna kugla) iHBS(čelična kugla).
Karakteristike
Točni rezultati: Tvrdoća po Brinellu daje točniji odraz tvrdoće materijala zbog većeg udubljenja.
Pogodno za mekše materijale: Kao što su žareni čelik, sivi lijev i obojeni metali.
Veliko udubljenje: Nije prikladno za ispitivanje tankih stijenki ili malih dijelova.
Relativno sporo: Proces testiranja traje više vremena u usporedbi s drugim metodama.
Prijave
Tvrdoća po Brinellu posebno je prikladna za mekše metalne materijale poput žarenog čelika, čistih metala i aluminijskih legura. Obično se koristi za ispitivanje odljevaka i materijala grube površine.
03 Vickersova tvrdoća (Vickersova tvrdoća)
Načelo
Vickersov test tvrdoće koristi dijamantni piramidalni utiskivač pod kutom od 136 stupnjeva, utisnut u površinu materijala pod određenim opterećenjem. Vrijednost tvrdoće izračunava se iz duljine dijagonale udubljenja. Vrijednosti tvrdoće po Vickersu obično se označavaju kao HV.
Karakteristike
Visoka preciznost: Zbog male veličine udubljenja, Vickersova tvrdoća omogućuje vrlo precizna mjerenja.
Širok raspon primjene: Prikladno za ispitivanje materijala od vrlo mekih do vrlo tvrdih, uključujući metale, keramiku i staklo.
Mala udubina: Idealno za testiranje tankih stijenki ili malih komponenti.
Dulje vrijeme testiranja: Za precizna mjerenja potrebno je više vremena.
Prijave
Tvrdoća po Vickersu je prikladna za različite metalne materijale, posebno za tvrde legure i kaljene čelike. Također se koristi za ispitivanje keramike, stakla i drugih nemetalnih materijala.
04 Sažetak i izbor
Tvrdoća po Rockwellu: Prikladno za brzo ispitivanje tvrdoće velikog volumena, posebno za tvrde materijale kao što su kaljeni čelik i karbid. Metoda izračuna je jednostavna, što je čini idealnom za kontrolu kvalitete u masovnoj proizvodnji.
Tvrdoća po Brinellu: Prikladno za ispitivanje mekših materijala poput žarenog čelika i obojenih metala. Pruža točne rezultate, ali nije prikladan za male ili tanke dijelove zbog veće veličine udubljenja.
Tvrdoća po Vickersu: Nudi iznimno visoku točnost i primjenjiv je na širok raspon materijala, od mekih do tvrdih. Idealan je za testiranje malih komponenti ili komponenti tankih stijenki i kada su potrebne precizne vrijednosti tvrdoće.
Odabir odgovarajuće metode ispitivanja tvrdoće ovisi o karakteristikama materijala, ciljevima ispitivanja i scenarijima primjene. U praksi je bitno odabrati najprikladniju metodu na temelju specifičnih potreba.
05 Druge uobičajene metode ispitivanja tvrdoće
Osim tvrdoće po Rockwellu, Brinellu i Vickersu, postoji nekoliko drugih uobičajenih metoda ispitivanja tvrdoće, kao što je navedeno u nastavku:
Tvrdoća po Shoru (tvrdoća po Shoru)
Tvrdoća po Shoru se uglavnom koristi za ispitivanje tvrdoće gume i plastike. Uključuje utiskivanje konusnog utiskivača u površinu materijala i prvenstveno se primjenjuje na mekane materijale.
Knoopova tvrdoća (Knoopova tvrdoća)
Slično Vickersovoj tvrdoći, Knoop test koristi dijamantni utiskivač romboedarskog oblika. Ovaj test je posebno koristan za tanke slojeve ili male dijelove, često se primjenjuje na metalne filmove, premaze i druga ispitivanja preciznosti.
Mohsova tvrdoća (Mohsova tvrdoća)
Prvenstveno se koristi za testiranje minerala, Mohsov test tvrdoće utvrđuje tvrdoću usporedbom materijala sa skupom od deset standardnih minerala. Široko se koristi u geologiji i mineralogiji.
Razumijevanjem principa, karakteristika i primjene različitih metoda ispitivanja tvrdoće, inženjeri i istraživači mogu odabrati najprikladniju metodu za svoje specifične zahtjeve, osiguravajući da materijali zadovoljavaju potrebne standarde performansi.