ДРУГИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

Помимо определения твердости методами статического вдавливания индентора, ограниченно применяют также методы царапания и динамические способы определения твердости.

Метод царапаниясостоит в нанесении царапины на поверхности образца алмазным или другим недеформирующимся индентором, находящимся под постоянной нагрузкой. Метод не стандартизирован и на практике используют различные критерии твердости, определяемые царапанием Н_ц. Часто за Н_ц принимают одну из следующих характеристик:

1) величину нагрузки Р, при которой получается царапина заданной
ширины (обычно b= 10 мкм);

2) ширину царапины при заданной нагрузке;

3) величину обратно пропорциональную ширине или квадрату ширины царапины при определенной нагрузке.

В качестве индентора используются обычно либо конус с углом при вершине 90° (реже 120°), либо трех- или четырехгранную пирамиду. Образцы перед испытанием полируют. Для измерения ширины царапины, не превышающей обычно несколько десятков микрометров, применяют измерительный микроскоп.

Твердость царапанием определяют в условиях местного разрушения металла, а не в условиях упругого или пластического деформирования. При образовании царапины металл сначала пластически деформируется, а затем, когда напряжения достигают величины, соответствующей сопротивлению разрушению, происходит разрыв. Так как для одного и того же металла сопротивление разрыву S_к практически не зависит от степени предварительного наклепа, величина Н_ц не связана со способом подготовки поверхности.

Величина Н_цхарактеризует также износостойкость материала, его обрабатываёмость резанием.

Из динамических методовопределения твердости наиболее известен метод упругого отскока бойка(твердость по Шору, ГОСТ 2373 - 78). Твердость определяется при помощи бойка с алмазным наконечником, который падает на поверхность образца с фиксированной высоты. Энергия бойка расходуется на упругую и пластическую деформацию в месте удара и на последующее поднятие бойка. Чем больше высота подъема бойка после удара, тем, следовательно, меньшая энергия израсходована на деформацию образца и тем больше должна быть его твердость. Число твердости по Шору НSD измеряют в условных единицах, соответствующих высоте подъема бойка, причем НSD = 100 принято для закаленной на мартенсит эвтектоидной инструментальной стали.

При комнатной температуре метод Шора используют для сравнения твердых металлических сплавов с близкими упругими характеристиками. Кратковременность соприкосновения образца с бойком и простота метода делают его перспективным для оценки твердости при высоких температурах (> 1400К), когда существующие материалы инденторов уже, не позволяют проводить статические испытания.

Из других динамических методов следует отметить метод ориентировочного определения твердости при помощи переносного прибора путем динамического вдавливания шарового или конического индентора (для стали этот метод стандартизирован, ГОСТ 18771 - 73). Принцип действия прибора сводится к тому, что шарик под действием наносимого вручную удара одновременно вдавливается в испытываемую, поверхность и эталонный образец с известной твердостью.

Результаты испытаний получаются тем точнее, чем больше по твердости эталон и образец.

Метод используют для контроля крупногабаритных изделий и деталей, установка которых на специальных приборах затруднена.