Основные теоретические представления и приемы измерения твердости и микротвердости металлов

Твердость как характеристика механических свойств представляет собой способность материалов сопротивляться местной упругой или пластической деформации при воздействии (вдавливании, царапании, падении и отскоке) более твердых тел. Твердость, определяемая по отскоку (твердость по Шору), характеризует упругие свойства; твердость, определяемая царапанием (твердость по- Моосу), сопротивление разрушению (для большинства металлов путем среза); твердость, определяемая вдавливанием (твердость по Бринеллю, по Виккерсу, по Роквеллу)_; сопротивление пластической деформации. Методом вдавливания также определяется микротвердость – твердость микроскопических объемов материала, как правило, отдельных фаз или структурных составляющих.

Наибольшее применение получили методы измерения твердости путем вдавливания более твердых тел, заключающиеся во вдавливании под большой нагрузкой наконечника из более твердого материала – индентора в виде шарика, конуса или пирамиды, пластически деформирующего поверхностные слои металла под ним и вокруг него, и получении после её снятия отпечатка. Геометрические характеристики отпечатка (площадь, глубина) и используемая нагрузка являются исходными для определения твердости металлов. Особенность происходящей при этом пластической деформации состоит в том, что она протекает в небольшом объеме (определенном месте), окруженном недеформированным металлом. В таких условиях, близких к всестороннему неравномерному сжатию, возникают главным образом касательные напряжения, а доля растягивающих напряжений незначительна по сравнению с получаемыми при других видах механических испытаний (на растяжение, изгиб, кручение, сжатие). Поэтому при измерении твердости вдавливанием пластическую деформацию испытывают не только пластичные сплавы, но и сплавы (например, чугуны), разрушающиеся при обычных механических испытаниях хрупко, почти без макроскопически заметной пластической деформации. Таким образом, твердость по методу вдавливания характеризует сопротивление местной пластической деформации, а ее измерение является местным механическим испытанием поверхностных свойства материала.