Твердость материалов, сравнение по различной шкале измерений.

Разработка изделий — сложный многоступенчатый процесс, включающий много важных факторов, один из важнейших, это выбор материала.
Каждый материал имеет различные механические свойства, возможности и особенности обработки. Чтобы сделать правильный выбор, нужно точно знать не только необходимые свойства детали, но и нагрузки, испытываемые при обработке заготовки.
Например, если нужно спроектировать деталь (или узел), которые будут взаимодействовать с другими компонентами или испытывать ударную нагрузку, то необходимо выбрать материал с достаточной твердостью. В этой статье будут рассмотрены вопросы твёрдости материалов и методы её измерения.

Твердость материала — это способность выдерживать локальную пластическую деформацию от сконцентрированных в одной точке силовых нагрузок.
Когда речь идёт о том, что материал имеет высокую твердость это значит — он может сохранить свою форму при воздействии внешних сил, таких как царапание, сдавливание и трение. Таким образом, материалы подобные титану и алмазу, конечно, не сравнимо твёрже пластика
При сравнении алмаза и пластика очевидно: какой материал твёрже. Но, когда нужно делать выбор между близкородственными металлами/сплавами, очень трудно найти верное решение без тестирования на твердость и сравнения результатов.
Существует несколько общепринятых методик определения твёрдости материалов в зависимости от типов твёрдости определённых групп материалов.

Как и тест на твердость по Бринеллю, тест на твердость по Роквеллу также используется для измерения твердости при вдавливании и обычно включает использование индентора (стального шарика или сферического конуса с алмазным наконечником).
В тесте на твердость по Бринеллю индентор удерживается на месте путем приложения небольшой нагрузки (обычно 10 кг или 100 Н) перед приложением основной испытательной нагрузки. Затем, после снятия основной нагрузки, измерьте глубину вмятины, пока еще действует второстепенная нагрузка.
После этого число твердости можно рассчитать, используя различные шкалы Роквелла (A, B, C и т. д.). Идеальная шкала зависит от типа используемого индентора и испытательной нагрузки, приложенной к материалу. Например, нужно измерить твердость стальных сплавов, для этого придется использовать индентор с алмазным конусом и максимальной нагрузкой до 140 кг. В таком случае число твердости вычисляется по шкале «С».
Для более мягких металлов, таких как медные сплавы, специалисты по контролю качества используют шарик из алмазной стали (с максимальной нагрузкой до 100 кг) и вычисляют значение твердости по шкале «В».

Тест на твердость по шкале Мооса идеально подходит для измерения устойчивости материала к царапинам. В этом методе испытаний вы царапаете поверхность тестируемого материала, используя эталонный материал с заданной твердостью. Значение твердости вычисляется с использованием шкалы Мооса, состоящей из 10 минералов, которым присвоены произвольные значения твердости.
Диаграмму твёрдости для шкалы Мооса можно найти на ресурсах типа Alan' Factory Outlet, там также указываются примеры устойчивости к царапинам различных металлов и их сплавов.

Шор-склероскоп — это прибор, используемый для измерения твердости материала по отскоку пробника от испытуемых веществ. Устройство представляет собой градуированную стеклянную трубку, установленную на подставке. Чтобы определить твердость вашего материала по отскоку, молоток с алмазным наконечником резко сбрасывается через стеклянную трубку на материал.
Значение твердости пропорционально высоте, на которую отскакивает молоток после удара по образцу. Например, материал с большей твердостью вызывает большую высоту отскока, чем материал с меньшей степенью твердости.
Конечно, важно знать твердость различных материалов, чтобы определить идеальный материал для дизайна вашего продукта. Но даже после того, как вы выберете подходящий материал для своего изделия, вам все равно придется найти подходящие предприятие, механическую мастерскую или слесаря, способного точно и качественно изготовить ваши детали.