Otvoriť hlavné menu

Materiálová tvrdosť

Materiálová tvrdosť alebo aj tvrdosť je schopnosť pevného materiálu klásť odpor proti vnikaniu cudzieho telesa. Tvrdosť nie je fyzikálna veličina, pretože závisí od mnohých vlastností materiálu. Fyzikálne je hodnota tvrdosti bezrozmerné číslo, alebo pomer sily a plochy odtlačku (N.mm-2) - čo zodpovedá tlaku či napätiu. Aby nedošlo k zámene tvrdosti za pevnosť materiálu, udáva sa v bezrozmerných jednotkách závislých od meracej metódy.

Pre relatívne porovnanie tvrdosti minerálov sa používa Mohsova stupnica tvrdosti.

Tvrdosť za zisťuje niektorou z 3 skupín skúšok:

  1. skúšky vtláčaním,
  2. skúšky vrypom,
  3. skúšky odrazom.

Meranie tvrdosti vtláčanímUpraviť

Tvrdosť sa pri technických materiáloch určuje najmä nasledovnými metódami:

  1. podľa Brinella - označovaná HB
  2. podľa Vickersa - označovaná HV
  3. mikrotvrdosť podľa Vickersa - označovaná HVm
  4. podľa Rockwella - označovaná HR

Všetky metódy spočívajú v zatláčaní veľmi tuhého skúšobného telieska za definovaných podmienok do povrchu materiálu. Tvrdosť sa vyhodnotí z rozmerov odtlačku.

Príklad označovania tvrdosti: HB = 400 (tvrdosť 400 jednotiek Brinella)

 
Meranie tvrdosti podľa Brinella

Podľa BrinellaUpraviť

Bližšie informácie v hlavnom článku: Skúška tvrdosti podľa Brinella

Pri tejto metóde sa zatlačuje oceľová kalená gulička do testovaného povrchu predpísanou silou a potom sa meria priemer vytlačenej jamky.

HB je určená vzťahom:

 

kde

F je zaťažovacia sila v N
D priemer guličky
d priemer vytlačenej jamky

Touto metódou sa meria len tvrdosť do 450 HB. 451 a viac neexistujú. Väčšie tvrdosti sa merajú podla Vickersa

 
Meranie tvrdosti podľa Vickersa

Podľa VickersaUpraviť

Bližšie informácie v hlavnom článku: Skúška tvrdosti podľa Vickersa

Pri tejto metóde sa vtláča diamantový ihlan s vrcholovým uhlom medzi protiľahlými stenami 136 ° kolmo do obrobku pod silou F. Potom sa zmeria uhlopriečka otlačenej jamky.


HV je určená vzťahom:

 

kde

F je zaťažovacia sila v N
d vtlačená uhlopriečka (priemer obidvoch)

Meraný povrch musí byť rovný a hladký, alebo treba korekčné tabuľky.

Mikrotvrdosť podľa VickersaUpraviť

Pri tejto metóde sa tiež vtlačuje diamantový ihlan, ale s veľmi malým zaťažením 0,002 až 1 N. Vyhodnocovanie odtlačku sa robí špeciálnym optickým prístrojom - mikrotvrdomerom. Používa sa na meranie tvrdosti malých predmetov, napr. jednotlivých kryštálov kovu.

Podľa RockwellaUpraviť

Bližšie informácie v hlavnom článku: Skúška tvrdosti podľa Rockwella

Pri tejto metóde sa vtlačuje diamantový kužeľ s rozponom 120 ° a zaoblením hrotu 0,2 mm (môže byť aj zakalená guľôčka). Potom sa meria hĺbka otlačku.

Vzorec HR:

 

kde

K Základná hĺbka v Rockwellových jednotkách
e Hĺbka otlačku v Rockwellových jednotkách

Meranie tvrdosti vrypomUpraviť

Tieto skúšky zisťujú vrypovú tvrdosť, používajú sa na zisťovanie tvrdosti spekaných karbidov, skla, porcelánu, kalených vrstviev alebo v mineralógii.

podľa MartensaUpraviť

Skúška spočíva v pritláčaní kužeľovitého diamntového hrotu meniteľným tlakom na leštený povrch predmetu, ktorý sa pohybuje určitou rýchlosťou. Tvrdosť určuje zaťaženie hrotu (sila) potrebná na vytvorenie vrypu so šírkou 0,01 mm.

podľa StockaUpraviť

Je obdoba Martensovej skúšky, pričom zaťaženie je stále a mierou tvrdosti je šírka vrypu.

podľa MohsaUpraviť

Metóda sa používa na zisťovanie tvrdosti nerastov. Hodnota takto zistenej tvrdosti sa označuje symbolom HMo. Mohsova stupnica tvrdosti má 10 stupňov, každému zodpovedá jeden materíál.

Skúška spočíva vo vzájomnom poškrabávaní skúmanej látky materiálom z Mohsovej stupnice. Ak sa látky navzájom nepoškriabu, majú podľa tejto metódy rovnakú tvrdosť. Nevýhodou metódy je nízka presnosť, pretože výsledok nezávisí iba od vlastností materiálu, ale aj od rýchlosti a tvaru hrán.

Meranie tvrdosti odrazomUpraviť

Táto metóda udáva odskokom závažia od skúšaného kovu spusteného zo stanovenej výšky. Na meranie sa používa špeciálny prístroj - Shoreho skleroskop. Hodnota takto zistenej tvrdosti sa označuje symbolom HSh a nazýva sa tvrdosť podľa Shoreho.