Однією з найбільш поширених характеристик, що визначають якість металів і сплавів, можливість їх застосування в різних конструкціях і при різних умовах роботи, є твердість. Твердість - властивість матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердого тіла - індентора. Зазвичай випробування на твердість виробляються частіше, ніж визначення інших механічних характеристик металів: деформації, міцності, відносного подовження, пластичності та інше.

Твердістю матеріалу називають здатність чинити опір механічному проникненню в його поверхневий шар іншого твердого тіла. Для визначення твердості в поверхню матеріалу з певною силою вдавлюють тіло (индентор *), виконане у вигляді сталевої кульки, алмазного конуса, піраміди або голки. За розмірами одержуваного на поверхні відбитка судять про твердість матеріалу. Таким чином, під твердістю розуміють опір матеріалу місцевої пластичної деформації, що виникає при впровадженні в нього більш твердого тіла - індентора. Залежно від способу вимірювання твердості матеріалу, кількісно її характеризують числами твердості по Бринеллю (НВ), Роквеллу (HRC) або Віккерсу (HV).

Існує кілька способів вимірювання твердості, що розрізняються за характером впливу наконечника. Твердість можна вимірювати вдавленням індентора (спосіб вдавлення), ударом або ж по відскоку наконечника - кульки. Твердість, певна царапаньем, характеризує опір руйнуванню, по відскоку - пружні властивості, вдавленням - опір пластичної деформації. Перспективним і високоточним методом є метод безперервного вдавлення, при якому записується діаграма переміщення, що виникає при впровадженні індентора, з одночасною реєстрацією зусиль. Залежно від швидкості прикладання навантаження на индентор твердість розрізняють статичну (навантаження прикладається плавно) і динамічну (навантаження прикладається ударом).

Таблиця 1 - Особливості різних методів вимірювання твердості.

Далі, ми коротко розглянемо класичні методи вимірювання твердості металів:

Твердість за методом Брінелля (ГОСТ 9012-59) вимірюють вдавленням в випробовуваний зразок сталевої кульки певного діаметра під дією заданого навантаження протягом певного часу. В результаті вдавлення кульки на поверхні зразка виходить відбиток (лунка). Число твердості по Брінеллю, що позначається HB (при застосуванні сталевої кульки для металів з твердістю не більше 450 одиниць) або HBW (при застосуванні кульки з твердого сплаву для металів з твердістю не більше 650 одиниць).
Для вимірювання твердості за методом Брінелля, в нашому каталозі представлений сучасний стаціонарний твердомер TH-600 і HB-3000B - більш покращений твердомер, може бути використаний для визначення твердості загартованих і незагартованих сталей, чавуну, кольорових сплавів, м'яких матеріалів для вкладишів підшипників. Все твердомери сертифіковані в РФ і можуть бути застосовані на виробництві.

Твердість за методом Роквелла - твердість, обумовлена різницею між умовним максимальною глибиною проникнення індентора і залишкової глибиною його впровадження під дією основного навантаження, після зняття цього навантаження, але при збереженні попереднього навантаження. При цьому методі індентором є алмазний конус або сталевий загартований кульку. На відміну від вимірювань за методом Брінелля твердість визначають по глибині відбитка, а не по його площі. Глибина відбитка вимірюється в самому процесі вдавлення, що значно спрощує випробування. Навантаження додається послідовно в дві стадії (ГОСТ 9013-59): спочатку попередня, зазвичай рівна 10 кгс (для усунення впливу пружної деформації і різного ступеня шорсткості), а потім основна.
Твердомер Роквелла TH-320 вимірює різницю між глибиною відбитків, отриманих від вдавлення наконечника під дією основної та попередньої навантажень.

При вимірюванні твердості методом Роквелла необхідно, щоб на поверхні зразка не було окалини, тріщин, вибоїн і ін. Необхідно контролювати перпендикулярність програми навантаження і поверхні зразка і стійкість його положення на столику приладу. Відстань відбитка має бути не менше 1,5 мм при вдавливании конуса і не менше 4 мм при вдавливании кульки. Товщина зразка повинна не менше ніж в 10 разів перевищувати глибину впровадження наконечника після зняття основного навантаження. Твердість слід вимірювати не менше 3 разів на одному зразку, усредняя отримані результати.

Твердість за методом Віккерса в поверхню матеріалу вдавлюється алмазна чотиригранна піраміда з кутом при вершині рівним 136 градусів. Після зняття навантаження вдавлення вимірюється діагональ відбитка. Число твердості по Віккерсу HV підраховується як відношення навантаження до виміряного значення діагоналі відбитка:
Число твердості по Віккерсу позначається символом HV із зазначенням навантаження і часу витримки під навантаженням, причому розмірність числа твердості (кгс / мм2) не ставиться. Тривалість витримки индентора під навантаженням приймають для сталей 10 - 15 с, а для кольорових металів - 30 с.

При вимірі твердості по Віккерсу повинні бути дотримані наступні умови:
• плавне зростання навантаження до необхідного значення;
• забезпечення перпендикулярності додатки чинного зусилля до випробуваної поверхні;
• поверхню випробуваного зразка повинна мати шорсткість не більше 0,16 мкм;
• підтримання сталості прикладеного навантаження протягом встановленого часу;
• відстань між центром відбитка і краєм зразка або сусіднього відбитка має бути не менше 2,5 довжини діагоналі відбитка;
• мінімальна товщина зразка повинна бути для сталевих виробів більше діагоналі відбитка в 1,2 рази; для виробів з кольорових металів - в 1,5 рази.
Перевага методу Віккерса в порівнянні з методом Брінелля полягає в тому, що методом Віккерса можна випробовувати матеріали більш високої твердості через застосування алмазної піраміди.

У нашому каталозі представлена ​​ціла лінійка стаціонарних твердомірів за методом Віккерса: HV-10 , HV-30 і HV-50 .
Твердоміри серії HV являють собою механічні твердоміри, що володіють високою точністю і зручністю в експлуатації і обслуговуванні. Дані твердомери широко застосовуються на виробництві, в науково-дослідних інститутах і лабораторіях. Унікальний пристрій перетворення і мікро окулярное пристрій зчитування вимірювань, що дозволяють поєднувати в приладі легкість використання і високу точність вимірювань.

* Індентора (англ. Indenter від indent - вдавлювати) - виготовлений з алмаза, твердого сплаву або загартованої сталі наконечник приладу, що використовується для вимірювання твердості. Іноді індентора (Nanoindenter) називають самі прилади для вимірювання нанотвердості.