Tvrdost je fyzikální vlastnost, která měří schopnost materiálu odolávat deformaci, opotřebení nebo vtlačení. Ve vědě o materiálech je testování tvrdosti základní metodou pro hodnocení vlastností materiálu. Mezi běžné metody testování tvrdosti patří tvrdost podle Rockwella, tvrdost podle Brinella a tvrdost podle Vickerse, každá se svými jedinečnými principy a aplikacemi. Níže je podrobná analýza těchto tří metod testování tvrdosti spolu s dalšími běžnými metodami testování tvrdosti.
01 Tvrdost podle Rockwella (Tvrdost podle Rockwella)
Princip
Rockwellova zkouška tvrdosti měří tvrdost materiálu přitlačením diamantového kužele nebo ocelové kuličky do jeho povrchu při specifickém zatížení. Zkouška se provádí ve dvou fázích: aplikuje se počáteční mírné zatížení (předpětí), po kterém následuje velké zatížení (hlavní zatížení). Hodnota tvrdosti je určena hloubkou vtisku. Čím menší je hloubka vtisku, tím vyšší je hodnota tvrdosti.
Charakteristika
Rychlé a jednoduché: Rockwellova zkouška tvrdosti vyžaduje minimální přípravu a je vhodná pro dávkové testování.
Vhodné pro tvrdé materiály: Zvláště užitečné pro tvrdší materiály, jako je kalená ocel a karbid.
Více vah: Používají se různé Rockwellovy stupnice v závislosti na rozsahu tvrdosti materiálu. Například:
HRA: Vhodné pro materiály s velmi vysokou tvrdostí, jako je karbid.
HRB: Vhodné pro materiály se střední tvrdostí, jako je žíhaná ocel a litina.
HRC: Vhodné pro velmi tvrdé materiály, jako je kalená ocel.
Aplikace
Rockwellova tvrdost se široce používá pro testování kovů, zejména tvrdých materiálů, jako je karbid, kalená ocel a litina.
02 Tvrdost podle Brinella (Tvrdost podle Brinella)
Princip
Zkouška tvrdosti podle Brinella využívá tvrdé indentor (obvykle ocelová nebo karbidová kulička) zalisovaný do povrchu materiálu pod stanoveným zatížením. Hodnota tvrdosti se vypočítá na základě průměru výsledného vtisku s ohledem na zatížení a průměr kuličky. Hodnoty tvrdosti podle Brinella se obvykle označují jako HB, přičemž se používají různé typy indentorů:HBW(karbidová kulička) aHBS(ocelová koule).
Charakteristika
Přesné výsledky: Tvrdost podle Brinella poskytuje přesnější odraz tvrdosti materiálu díky většímu vtisku.
Vhodné pro měkčí materiály: Jako je žíhaná ocel, šedá litina a neželezné kovy.
Velké odsazení: Nevhodné pro testování tenkostěnných nebo malých dílů.
Relativně pomalé: Proces testování zabere ve srovnání s jinými metodami více času.
Aplikace
Tvrdost podle Brinella je vhodná zejména pro měkčí kovové materiály, jako je žíhaná ocel, čisté kovy a slitiny hliníku. Běžně se používá pro testování odlitků a hrubých povrchových materiálů.
03 Tvrdost podle Vickerse (Tvrdost podle Vickerse)
Princip
Zkouška tvrdosti podle Vickerse používá diamantový pyramidový vtlačovač s úhlem 136 stupňů, zalisovaný do povrchu materiálu pod specifikovaným zatížením. Hodnota tvrdosti se vypočítá z délky úhlopříčky vtisku. Hodnoty tvrdosti podle Vickerse se obvykle označují jako HV.
Charakteristika
Vysoká přesnost: Díky malé velikosti vtisku poskytuje tvrdost podle Vickerse velmi přesná měření.
Široký rozsah použití: Vhodné pro testování materiálů od velmi měkkých po velmi tvrdé, včetně kovů, keramiky a skla.
Malé odsazení: Ideální pro testování tenkostěnných nebo malých součástí.
Delší doba testování: Přesné měření vyžaduje více času.
Aplikace
Tvrdost podle Vickerse je vhodná pro různé kovové materiály, zejména tvrdé slitiny a kalené oceli. Používá se také pro testování keramiky, skla a dalších nekovových materiálů.
04 Shrnutí a výběr
Rockwellova tvrdost: Vhodné pro rychlé, velkoobjemové testování tvrdosti, zejména pro tvrdé materiály, jako je kalená ocel a karbid. Metoda výpočtu je jednoduchá, takže je ideální pro kontrolu kvality v hromadné výrobě.
Tvrdost podle Brinella: Vhodné pro testování měkčích materiálů, jako je žíhaná ocel a neželezné kovy. Poskytuje přesné výsledky, ale není vhodný pro malé nebo tenké díly z důvodu větší velikosti vtisku.
Tvrdost podle Vickerse: Nabízí extrémně vysokou přesnost a je použitelný pro širokou škálu materiálů, od měkkých po tvrdé. Je ideální pro testování malých nebo tenkostěnných součástí a tam, kde jsou vyžadovány přesné hodnoty tvrdosti.
Výběr vhodné metody testování tvrdosti závisí na vlastnostech materiálu, cílech testování a scénářích použití. V praxi je nezbytné vybrat nejvhodnější metodu na základě konkrétních potřeb.
05 Další běžné metody zkoušení tvrdosti
Kromě tvrdosti podle Rockwella, Brinella a Vickerse existuje několik dalších běžných metod testování tvrdosti, jak je uvedeno níže:
Tvrdost Shore (Tvrdost Shore)
Tvrdost Shore se používá především pro testování tvrdosti pryže a plastů. Jedná se o vtlačení kuželovitého indentoru do povrchu materiálu a aplikuje se především na měkké materiály.
Knoopova tvrdost (Knoopova tvrdost)
Podobně jako u tvrdosti podle Vickerse používá Knoopův test diamantový indentor s romboedrickým tvarem. Tento test je zvláště užitečný pro tenké vrstvy nebo malé díly, často aplikované na kovové filmy, povlaky a další testy přesnosti.
Mohsova tvrdost (Mohsova tvrdost)
Mohsův test tvrdosti, který se používá především pro testování minerálů, určuje tvrdost porovnáním materiálů se sadou deseti standardních minerálů. Je široce používán v geologii a mineralogii.
Díky pochopení principů, charakteristik a aplikací různých metod testování tvrdosti mohou inženýři a výzkumníci vybrat nejvhodnější metodu pro jejich specifické požadavky a zajistit, aby materiály splňovaly potřebné výkonové normy.
