5 روش برای اندازه گیری سختی مواد

 

در این مقاله قصد داریم به بررسی اندازه گیری سختی مواد بپردازیم. اول از همه باید به تعریف سختی بپردازیم.

سختی مواد چیست؟

سختی مواد به عنوان مقاومت یک ماده خاص در برابر تغییر شکل. یا فرورفتگی پلاستیک موضعی تعریف می شود.

 این اصطلاح همچنین ممکن است. برای توصیف مقاومت مواد در برابر خراشیدگی، سایش یا برش استفاده شود.

سختی فلزات:

در فلزات، سختی معمولاً برای ارزیابی توانایی آن. در مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی ناشی از بارهای اعمال شده متمرکز استفاده می شود. هرچه سختی فلز بیشتر باشد، توانایی آن برای حفظ شکل خود در حضور نیروهای خارجی بیشتر است.

سختی فلزات تا حد زیادی به پارامترهای دیگری مانند سختی، استحکام، کرنش، شکل پذیری و استحکام تسلیم بستگی دارد. دانستن سختی یک فلز بسیار مفید است. زیرا به انتخاب مواد مناسب برای کاربردهای خاص کمک می کند. دانش قبلی در مورد درجه سختی یک فلز به ارزیابی اینکه فلز چقدر می تواند به راحتی ماشین کاری شود. یا اینکه چگونه در عملیات عمل می کند، کمک می کند.

 

 

 

روش های تست سختی

برخلاف سایر خواص مواد که به خوبی تعریف شده اند. هیچ مقیاس استانداردی برای اندازه گیری سختی وجود ندارد.

 مواد با استفاده از روش‌های مختلف آزمایش می‌شوند. که هر آزمون سختی را با استفاده از مقیاس دلخواه تعریف شده خود بیان می‌کند. در این مقاله ما پنج مورد از متداول‌ترین روش‌های تست برای اندازه‌گیری سختی یک ماده را بررسی خواهیم کرد. این که چگونه آن ها متفاوت هستند و در چه موقعیت‌هایی مناسب‌تر هستند.

تست سختی برینل

تست سختی برینل مستلزم اندازه گیری قطر فرورفتگی ناشی از نیروی متمرکز ثابت اعمال شده توسط یک فرورفتگی کروی فولادی یا کاربید بر روی نمونه آزمایشی است.

 فرورفتگی توپ فولادی ابتدا قبل از اعمال نیروی ثابت در تماس با مواد قرار می گیرد. و برای مدت 10 تا 15 ثانیه که به عنوان زمان ماندگاری شناخته می شود. حفظ می شود. پس از اتمام زمان ماندگاری، فرورفتگی کروی برداشته می شود. و یک فرورفتگی گرد شکل روی نمونه باقی می ماند.

تست سختی راکول

تست سختی راکول سختی یک ماده را. با اندازه گیری عمق دائمی فرورفتگی ناشی از بار متمرکز اعمال شده ارزیابی می کند. هرچه این عدد در مقیاس سختی راکول بیشتر باشد. ماده سخت‌تر است. این آزمایش با اعمال نیروی جزئی 10 کیلوگرم با استفاده از یک مخروط الماس یا یک فرورفتگی توپ فولادی بر روی سطح ماده انجام می شود. عمق فرورفتگی از این بار اولیه ثبت شده و به عنوان نقطه مرجع استفاده می شود.

سپس یک بار اصلی مشخص شده برای مدت زمان ماندگاری مشخص اعمال می شود. و نمونه آزمایشی را بیشتر فرورفته می کند. تفاوت بین موقعیت مرجع و عمق فرورفتگی ناشی از بار اصلی به عنوان عمق دائمی فرورفتگی محاسبه و ثبت می شود.

تست سختی ویکرز

تست سختی ویکرز شامل استفاده از یک فرورفتگی هرمی چهار وجهی. با نیروی ثابت دقیقاً تعریف شده بر روی نمونه آزمایشی برای ارزیابی مساحت سطح فرورفتگی است. نمونه ابتدا بلند می شود تا زمانی که با فرورفتگی تماس پیدا کند. سپس نیروی آزمایش توسط فرورفتگی به نمونه آزمایشی اعمال می شود. و به آرامی افزایش می یابد تا به مقدار مشخص شده خود برسد. سپس این نیرو برای مدت زمان ماندگاری مناسب نگه داشته می شود. و مساحت سطح فرورفتگی الماس یا مربع شکل محاسبه می شود.

تست سختی Knoop

تست سختی Knoop بسیار شبیه به تست سختی ویکرز است. زیرا یک فرورفتگی الماس/هرم شکل برای مدت زمان ماندگاری خاصی روی مواد آزمایشی اعمال می‌شود. با این حال، فرورفتگی Knoop یک الماس دراز است. بنابراین به آن اجازه می دهد مواد شکننده و لایه های نازک را بدون ترک خوردگی آزمایش کند.

فرورفتگی Knoop دارای یک مورب اصلی است. که تقریباً سه برابر بیشتر از مورب ویکرز است و در حدود نیمی از عمق آزمایش ویکرز به مواد نفوذ می کند. و آن را برای آزمایش مواد شکننده مانند سرامیک ها مناسب تر می کند.

تست سختی Knoop یک فرورفتگی لوزی شکل ایجاد می کند. که یک مورب آن هفت برابر بیشتر از دیگری است.

 

 

 

 

تست سختی Mohs

تست سختی Mohs، بر خلاف آزمایش‌های ذکر شده قبلی. شامل اعمال نیرو از طریق یک دندانه نمی‌شود. این آزمایش سختی نسبی یک ماده را با تعیین میزان مقاومت آن در برابر خراش توسط مواد دیگر اندازه گیری می کند. سختی یک ماده که توسط زمین‌شناس و کانی‌شناس آلمانی، فردریش موهس ابداع شد. با مشاهده اینکه آیا سطح آن می‌تواند. توسط ماده دیگری با سختی شناخته‌شده خراشیده شود. تعیین می‌شود.

مقادیر عددی با رتبه بندی کانی ها در امتداد مقیاس سختی (مقیاس Mohs) که از 10 کانی تشکیل شده است. به این ویژگی اختصاص داده می شود. هر چه عدد در مقیاس بالاتر باشد. کانی سخت تر است. به عنوان مثال، اگر ماده ای با سختی نامشخص توسط ارتوکلاز خراشیده شود اما آپاتیت خراشیده شود. سختی Mohs آن بین 5 تا 6 است.

افزایش سختی در مقیاس سختی Mohs بسیار دلخواه است. و خطی یا متناسب نیست. به همین دلیل است که این آزمایش بیشتر برای تعیین سختی نسبی مواد معدنی مورد استفاده قرار می گیرد. و روی مواد دیگر مانند فلزات استفاده نمی شود.

 

 

نگارنده: مهناز معصومی راد

منبع: https://www.corrosionpedia.com