Twardość

Metody pomiaru twardości:

Twardościomierz do metalu, w swojej długiej historii, ulegał wielu modyfikacjom, zależnym od tego, jaki był materiał badany, jakiego pomiaru twardości (spodziewany zakres, dokładność) chciano dokonać i czy możliwy do zastosowania był przenośny przyrząd pomiarowy czy też metoda dopuszczała tylko stosowanie stacjonarnego przyrządu do pomiaru twardości. Dążono też do tego, aby jak najłatwiej odczytać wynik pomiaru.

Najczęściej stosowane urządzenia, które umożliwiają dokonanie pomiarów twardości to:

Twardościomierz Brinella – metoda polega na wciskaniu w próbkę stalową stempla wyposażonego w kulkę ze stali hartowanej lub z węglików spiekanych pod zadanym obciążeniem w określonym czasie w zależności od rodzaju oraz grubości badanego materiału. Mierzone wgłębienie odczytuje się za pomocą mikroskopu optycznego. Wprowadzając otrzymane dane do wzoru otrzymujemy wynik w skali: HBS (dla kulki ze stali hartowanej) oraz HBW (dla kulki z węglików spiekanych).

Twardościomierz Rockwella – ta metoda polega na pomiarze głębokości wcisku stożka diamentowego o kącie wierzchołkowym 120°, promień zaokrąglenia wynosi 0,2 mm, możliwe jest również zastosowanie kulki węglowej o średnicy wyrażonej w calach: 1/16”, 1/8” itp. Metoda polega na dwustopniowym zadaniu obciążenia wstępnego oraz głównego w badany materiał przy określonych warunkach i pomiarze przyrostu głębokości odcisku za pomocą czujnika zegarowego z którego możemy odczytać wynik na podziałce, wyrażony w HRC lub w HRB. Istnieje również przenośny przyrząd pomiarowy, dokonujący pomiaru twardości zgodnie z tą metoda, w postaci specjalnych kleszczy.

Twardościomierz Vickersa – pomiar twardości przeprowadza się za pomocą stempla zakończonego foremnym czworobocznym ostrosłupem wykonanym z diamentu o kącie wierzchołkowym 136°. Obiekt badany obciąża się statyczną siłą znormalizowaną dla tej metody. Twardość HV oblicza się jako stosunek siły wgłębnika do pola powierzchni bocznej odcisku.

Młotek Poldiego – hartowaną kulę stalową o średnicy 10 mm umieszcza się między badanym elementem, a kalibrowaną płytką stalową o określonej wytrzymałości na rozciąganie. Pojedyncze silne uderzenie młotkiem powinno spowodować odciśnięcie kuli jednocześnie w próbce kontrolnej i próbce badanej. Średnice obu odcisków muszą być dokładnie zmierzone przy użyciu lupy dostarczonej wraz z testerem. Na podstawie zmierzonych wartości można odczytać z tabeli twardość Brinella i wytrzymałość na rozciąganie badanego elementu.

Metoda UCI – Przenośny przyrząd pomiarowy wyposażony w sondę z wbudowanym prętem zakończony diamentem tak jak w metodzie Vickersa, w momencie wcisku w badany materiał dochodzi do zmiany częstotliwości oscylacji rdzenia. Aby ocenić wartość twardości, porównuje się różnicę pomiędzy częstotliwością, gdy wgłębnik znajduje się w powietrzu, a częstotliwością pod obciążeniem testowym. Ta zmiana częstotliwości zależy od twardości i właściwości sprężystych badanego materiału. Oprogramowanie twardościomierza porównuje dwie częstotliwości i matematycznie przelicza na wartość wyrażoną w skali twardości Vickersa.

Twardościomierz Leeba – Dynamiczna próba twardości oparta na pomiarze sprężystości materiału. Masa udarowa jest wypchnięta przez siłę sprężyny w kierunku badanej powierzchni po czym odbija się. Twardość Leeba (HL) jest to stosunek prędkości odbicia do prędkości uderzenia pomnożony razy 1000. Pomiar prędkości uderzenia oraz odbicia zachodzi poprzez zjawisko indukcji elektromagnetycznej, gdzie masa udarowa w której jest zamontowany stały magnes przechodzi przez uzwojenie tulei bijaka. Pomiary przechowywane są w rejestratorze, z którego możemy odczytać wynik uśredniony dla każdej serii. Urządzenie pomiarowe zawiera ponadto w pamięci krzywe konwersyjne skali Leeba na pozostałe, powszechnie stosowane skale twardości.