Para determinar a dureza de um material, a invenção do engenheiro sueco Brinell é mais frequentemente usada - um método que mede propriedades de superfície e fornece características adicionais de metais poliméricos.
Avaliação do material
É graças a esta descoberta que o uso mais eficaz dos plásticos está agora a ser avaliado. Plásticos não muito duros são testados quanto à elasticidade e maciez para serem usados como material de vedação, vedação e amortecimento. O desenvolvimento de Brinell é um método para determinar a resistência e dureza de um material que servirá em aplicações importantes - em engrenagens e aros, rolamentos sob carga pesada, conexões rosqueadas, etc.
Este método fornece a avaliação mais precisa da força. O valor do parâmetro, que é denotado por P1B, é difícil de superestimar. O mais utilizado para esse fim é o desenvolvimento do Brinell, um método no qual uma esfera de aço de cinco milímetros é pressionada no material. De acordo com a profundidade do recuo da bola, o GOST é determinado.
Histórico
Em 1900, um engenheiro da Suécia Johan August Brinell, o método que ele propôs ao mundociência dos materiais, que ficou famosa. Não só recebeu o nome do inventor, mas tornou-se o mais amplamente utilizado, padronizado.
O que é dureza? Esta é uma propriedade especial de um material que não sofre deformação plástica por ação de contato local, que na maioria das vezes se resume à introdução de um indexador (corpo mais duro) no material.
Dureza recuperada e não recuperada
O método Brinell ajuda a medir a dureza restaurada, que é determinada pela razão entre a magnitude da carga e o volume da impressão, área de projeção ou área de superfície. Assim, a dureza pode ser volumétrica, de projeção e de superfície. Este último é determinado pela relação: carga para a área da impressão. A dureza do volume é medida pela razão entre a carga e seu volume, e a dureza de projeção é a carga na área de projeção deixada pela impressão.
A dureza não restaurada pelo método Brinell é determinada pelos mesmos parâmetros, apenas a força de resistência se torna o principal valor medido, cuja relação com a área de superfície, volume ou projeção é mostrada pelo índice embutido no material. A dureza volumétrica, de projeção e de superfície é calculada da mesma maneira: pela razão da força de resistência para a área de superfície da parte embutida do índice, ou para sua área de projeção, ou para o volume.
Determinação da dureza
A capacidade de resistir à deformação plástica e elástica quando exposta a um material mais duroO índice é uma determinação de dureza, ou seja, trata-se de um teste de indentação do material. O método de dureza Brinell é uma medida de quão profundamente um indutor penetrou em um material. Para saber o valor exato da dureza de um determinado material, é necessário medir a profundidade de penetração. Para isso, existe o método Brinell e Rockwell, o método Vickers é menos utilizado.
Se o método Rockwell determina diretamente a profundidade de penetração da bola no material, então Vickers e Brinell medem a impressão por sua área de superfície. Acontece que quanto mais profundo o índice no material, maior a área de impressão. Absolutamente qualquer material pode ser testado quanto à dureza: minerais, metais, plásticos e similares, mas a dureza de cada um deles é determinada por seu próprio método.
Como encontrar um caminho
O método de dureza Brinell é muito bom para materiais não homogêneos, para ligas que não são muito duras. Não apenas o tipo de material determina o método de medição, mas também os próprios parâmetros que precisam ser determinados. A dureza das ligas é medida, por assim dizer, em média, pois nelas coexistem materiais com características diferentes. Por exemplo, ferro fundido. Possui uma estrutura muito heterogênea, existem cementita, grafite, perlita, ferrita, e por isso a dureza medida do ferro fundido é um valor médio, consistindo na dureza de todos os componentes.
A medição da dureza dos metais pelo método Brinell é realizada utilizando um grande indexador, de modo que a impressão seja obtida em uma área maior da amostra. Assim, nestas condições, também é possível obter um valor para o ferro fundido, que é uma média para muitas e diferentes fases. Este método é muito bom para medir a dureza de ligas - ferro fundido, metais não ferrosos, cobre, alumínio e similares. Este método indica com precisão o valor da dureza dos plásticos.
Comparação Rockwell
É bom para metais duros e super duros, e o valor de dureza resultante também é calculado. A mesma esfera ou cone de aço serve como indicador, mas além deles também é usada uma pirâmide de diamante. A impressão no material quando medida pelo método Rockwell também acaba sendo grande, e o número de dureza para diferentes fases é calculado.
Os métodos Brinell e Rockwell diferem em princípio: o primeiro apresenta o resultado como um quociente após a divisão da força de indentação pela superfície da área de impressão, enquanto Rockwell calcula a razão entre a profundidade de penetração e a unidade de escala de o instrumento que mede a profundidade. É por isso que a dureza Rockwell é praticamente adimensional e, de acordo com Brinell, é claramente medida em quilogramas por milímetro quadrado.
método Vickers
Se a amostra for muito pequena ou for necessário medir um objeto menor que o tamanho da impressão do indentador, que mede a dureza Rockwell ou Brinell, devem ser utilizados métodos de microdureza, dentre os quais o método Vickers é o mais popular. O índice é uma pirâmide de diamante, e a impressão é examinada e medida por um sistema óptico semelhante a um microscópio. O valor médio também será conhecido, mas a dureza é calculada a partirárea muito menor.
Se a escala do objeto medido for muito pequena, então um testador de microdureza é usado, que pode fazer uma impressão em um grão separado, fase, camada e a carga de indentação pode ser selecionada independentemente. A ciência do metal permite usar esses métodos para determinar a dureza e a microdureza dos metais, e a ciência dos materiais da mesma forma determina a microdureza e a dureza de materiais não metálicos.
Intervalo
Existem três faixas para medir a dureza. Na faixa macro, a carga é regulada de 2 N a 30 kN. A microfaixa limita não apenas a carga no indexador, mas também a profundidade de penetração. O primeiro valor não excede 2 N e o segundo - mais de 0,2 μm. No nanorange, apenas a profundidade de incorporação do índice é regulada - menos de 0,2 µm. O resultado dá a nanodureza do material.
Os parâmetros de medição dependem principalmente da carga aplicada ao índice. Essa dependência recebeu até um nome especial - efeito de tamanho, em inglês - efeito de tamanho de recuo. A natureza do efeito de tamanho pode ser determinada pela forma do índice. Esférico - a dureza aumenta com o aumento da carga, portanto, esse efeito de tamanho é revertido. A pirâmide de Vickers ou Berkovich reduz a dureza com o aumento da carga (aqui, o efeito de tamanho usual ou direto). O cone-esfera, que é usado para o método Rockwell, mostra que o aumento da carga primeiro leva a um aumento na dureza e, em seguida, quando a parte esférica é introduzida,diminuindo.
Materiais e métodos de medição
Os materiais mais duros atualmente existentes são duas modificações de carbono: lonsdaleíta, que tem metade da dureza do diamante, e fulerita, que é duas vezes mais dura que o diamante. A aplicação prática desses materiais está apenas começando, mas por enquanto, o diamante é o mais duro dos comuns. É com sua ajuda que se estabelece a dureza de todos os metais.
Os métodos de determinação (os mais populares) foram listados acima, mas para entender suas características e entender a essência, é preciso considerar outros que podem ser divididos condicionalmente em dinâmicos, ou seja, percussão, e estáticos, que já foram considerados. O método de medição é também chamado de escala. Vale lembrar que a mais popular ainda é a escala Brinell, onde a dureza é medida pelo diâmetro da impressão, que deixa uma esfera de aço pressionada na superfície do material.
Determinação do número de dureza
O método Brinell (GOST 9012-59) permite que você escreva o número de dureza sem unidades de medida, denotando HB, onde H é dureza (dureza), e B é o próprio Brinell. A área de uma impressão é medida como parte de uma esfera, não a área de um círculo, como faz a escala Meyer, por exemplo. O método Rockwell se distingue pelo fato de que, ao determinar a profundidade de uma esfera ou cone de diamante que penetrou no material, a dureza é adimensional. É designado HRA, HRC, HRB ou HR. A fórmula de dureza calculada é assim: HR=100 (130) - kd. Aqui d é a profundidade de recuo ek é o coeficiente.
A dureza Vickers pode serdeterminado pela impressão deixada por uma pirâmide tetraédrica pressionada na superfície do material, em relação à carga que foi aplicada à pirâmide. A área da impressão não é um losango, mas parte da área da pirâmide. As unidades Vickers devem ser consideradas como kgf por mm2, denotado pela unidade HV. Existe também um método de medição segundo Shore (recuo), mais utilizado para polímeros e possui doze escalas de medição. As escalas Asker correspondentes à costa (modificação japonesa para materiais macios e elásticos) são em muitos aspectos semelhantes ao método anterior, apenas os parâmetros do dispositivo de medição são diferentes e são usados índices diferentes. Outro método de acordo com Shore - com rebote - para materiais de alto módulo, ou seja, muito duros. A partir disso, podemos concluir que todos os métodos que medem a dureza de um material são divididos em duas categorias - dinâmico e estático.
Ferramentas e eletrodomésticos
Os dispositivos para determinar a dureza são chamados de testadores de dureza, são medições instrumentais. O teste afeta um objeto de maneiras diferentes, portanto, os métodos podem ser destrutivos ou não destrutivos. Não há relação direta entre todas essas escalas, pois nenhum dos métodos reflete as propriedades fundamentais do material como um todo.
No entanto, foram construídas tabelas suficientemente aproximadas, onde escalas e métodos diferentes são conectados para categorias de materiais e seus grupos individuais. A criação dessas tabelas tornou-se possível após uma série de experimentos e testes. No entanto, as teorias quepermitido que um dos métodos de cálculo passe de um método para outro ainda não existe. O método específico pelo qual a dureza é determinada geralmente é escolhido com base no equipamento disponível, tarefas de medição, condições de medição e, claro, nas propriedades do próprio material.
