Способы измерения твердости

Было разработано большое количество методов измерения твердости, которые обычно основываются на том, что в испытуемый материал вдавливают индентор, и образующуюся при этом пластическую и (или) упругую деформацию рассматривают как меру твердости материала.

Первая шкала твердости (табл.1) была составлена Моосом в 1822г для минералов.

В этом эмпирически подобранном ряду каждым последующим минералом можно нанести царапину на поверхности предыдущего. Характеристику твердости по Моосу еще и сегодня применяют в минералогии. Однако для измерения твердости металлов этот способ не подходит, потому что разрыв между отдельными ступенями твердости велик и неравномерен.

Существующие методы измерения твердости отличаются друг от друга по форме применяемого индентора, условиям приложения нагрузки и способу расчета чисел твердости. Способы определения твердости делятся на статические и динамические – в зависимости от скорости приложения нагрузки, в зависимости от способа ее приложения – на вдавливания и царапания, в зависимости от действующей на индентор нагрузки – на макро, микро и нано. Наиболее распространены методы определения твердости, в которых используется статическое вдавливание индентора нормально поверхности образца. Эти методы отличаются друг от друга формой индентора (шарик, пирамида, конус), его материалом (закаленная сталь, твердый сплав, алмаз), величиной приложенной нагрузки и способом выражения характеристик твердости. В табл.2 представлены наиболее распространенные способы определения твердости.

Название метода	Форма индентора	Материал индентора	Измеряемые величины	Расчет твердости
Бринелль	Шарик	Закаленная сталь, твердый сплав	d – диаметр отпечатка, мм; D – диаметр индентора, мм; F – нагрузка, Н
Виккерс	Четырехгранная пирамида с углом при вершине 136о	алмаз	d – диагональ отпечатка, мм; F – нагрузка, Н
Роквелл	Конус, шарик	Алмаз, сталь	tmax – максимальная глубина вдавливаия; tb – глубина вдавливания
Кнуп	Пирамида с ромбическим основание	алмаз	d - большая диагональ, мм; F – нагрузка, Н;