Keménységmérések

Keménység és keménységmérés A keménység a szilárd anyagok az alakváltozással szemben tanúsított ellenállása, amelyet egy nála keményebb test behatolásával szemben kifejt. Keménységmérés során szabványos anyagú, alakú és méretű kemény testet meghatározott ideig ható terheléssel a mérendő anyag felületébe nyomunk, és vagy a terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosával, vagy a benyomódás mélységéből képzett számmal jellemezzük a keménységet.

Brinnel (1900) Statikus keménységmérés Keményre edzett acélgolyó benyomása; Átm. 1,25; 2,5; 5; vagy 10 mm 15,65-3000 kg; Képlékeny lenyomat keletkezik

Brinnel

Brinnel keménység Jele: HB A gömbsüveg felülete Dh F terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosát értjük. A keménység mértékegység nélküli szám.

Brinnel keménység számítása Ha a benyomódás mélységét mérjük: Ha a benyomódás átmérőjét mérjük:

Brinnel tulajdonságai A mérésnél használt golyó keményfém (wolfram karbid), vagy edzett acél, átmérője D=10 5 2,5 és 1,25mm. Méretét a mérendő anyag vastagságának, és a mérési körülményeknek megfelelően választjuk meg. A terhelő erőt a mérendő anyag és a golyóátmérő függvényében választhatjuk meg. A terhelés idejének megválasztása az alakváltozást követő stabil állapot megfelelő elérését befolyásolja.

Anyagvastagság szerint ajánlott golyóátmérők V, mm Golyóátmérő D, mm V<3 1,25 vagy 2,5 3<v<6 5 V>6 10

A terhelési idő ajánlott értékei Brinnel keménység HB Terhelés időtartama t, s HB > 100 10-15 35 < HB < 100 27-30 10 < HB < 35 115-125 HB <10 170-190

A mérés menete Előkészítő műveletek A terhelés ráadása A terhelés megszüntetése után a lenyomat két egymásra merőleges átmérőjének lemérése A két érték átlagának, és a terhelő erőnek a függvényében a keménység táblázatból való kikeresése Mérési jegyzőkönyv elkészítése

Brinnel alkalmazása Öntöttvasak, könnyű-és színesfémek, kisebb keménységű, lágyított normalizált acélok keménységének mérésére Csak korlátozott értékig lehet mérni, nagy keménységnél a golyó deformációja miatt rossz lesz az eredmény Nem alkalmas vékony lemezek mérésére, (túl nagy a benyomódás

Poldi keménységmérés Brinnelhez hasonló, de dinamikus keménységmérés. Egyszerű, könnyen hordozható, viszont kevésbé megbízható Összehasonlító mérés, etalon rúd is szükséges a méréshez. Nem ismerjük az alakváltozást létrehozó erőt.

Poldi keménységmérés A két lenyomat átmérőjének méretét nagyítón lemérve kapjuk meg. Az etalon keménysége ismert.

Vickers keménységmérés (1925) Keményebb anyagok vizsgálata is 136  csúcsszögű négyzet alapú gyémánt gúlát nyomunk F terheléssel a próbadarab felületébe Kevésbé függ az eredmény a terhelő erőtől

Vickers keménység A terhelő erő és a lenyomat felületének hányadosa. A lenyomat felületének meghatározásához a terhelés megszüntetése után a négyzet alakú lenyomat átlóit mérjük.

Vickers

A mérés menete Előkészítő műveletek Terhelés ráadása A terhelés megszüntetése után a lenyomat két egymásra merőleges átlójának mérése A két érték átlagának, és a terhelő erőnek a függvényében a keménységet táblázatból való keresése

Mikro-Vickers eljárás Kisebb terhelő erő, a lenyomat mérete is kisebb. A felület kevésbé roncsolódik. Az eredmények leolvasása nagy felbontású optikai rendszer segítségével Gondosan előkészített próbatestet igényel Helyi keménységértéket ad Jele HVM

Rockwell keménységmérés (1922) Különbözik a Brinnel és Vickers mérésektől különböző benyomó szerszámokkal létrehozott lenyomat mélységéből következtet a keménységre. Elő-, és főterhelés segítségével jön létre a lenyomat.

Rockwell fajtái A benyomó szerszám 1,59 mm (1/16 ") átmérőjű edzett acél golyó (HRB) 120  csúcsszögű gyémánt kúp ( HRA és HRC).

A mérés elve

A Rockwell alkalmazási területei

Műanyagok keménységmérése Következtethetünk a folyáshatár és a rugalmassági modulus értékére. A hőmérséklet és a terhelési idő nagy mértékben befolyásolja a maradandó alakváltozást.

Lágy műanyagok Polietilén, polipropilén, PVC Legelterjedtebbek a golyóbenyomódás elvén alapuló vizsgálatok. 5 mm átmérőjű edzett acélgolyó hozza létre a lenyomatot meghatározott erővel.

Kemény műanyagok Ceruza keménységi vizsgálat: egyszerű összehasonlítás. Értekei 6B-9H. Rockwell-féle eljárás műanyagokra. Műanyagok Ceruzakeménységi fokozat Rockwell keménység Öntött polimetil-metakrillát Polisztirol Polikarbonát Polipropilén Nagysűrűségű polietilén Kis sűrűségű polietilén 8H-9H 3H 2H-3H H-2H 2B-3B 120-125 115-120 100 40 10

Kerámiák Az egyik legfontosabb tulajdonságuk a keménység, amely az alakváltozással, zömítéssel, töréssel szembeni ellenállásuk mértéke. Leggyakrabban a Vickers-eljárást alkalmazzák. Fontos a megfelelő terhelő erő megválasztása. Nagy szórás van a mért értékek között.