Մետաղի կարծրություն

Մետաղների կարծրություն, մետաղների՝ ներճնշմանը դիմադրելու հատկություն։ Կարծր մետաղը ֆիզիկական հատկություն չէ, այլ բարդ հատկություն, որը կախված է ինչպես ամրությունից ու պլաստիկությունից, այնպես էլ չափման մեթոդից։ Բնութագրվում է կարծրության թվով։ Կարծր մետաղը չափելու համար ավելի հաճախ կիրառում են ներճնշման մեթոդը։ Ընդ որում կարծրության մեծությունը հավասար է բեռնվածքի և դրոշմահետքի մակերևույթի հարաբերությանը կամ հակադարձ համեմատական դրոշմահետքի խորությանը՝ որոշ սևեռվող բեռնվածքի դեպքում։

Հատկություններ 
Ըստ կարծրության մեծության կարելի է գաղափար կազմել կարծրության հետ կապ ունեցող մի շարք հատկությունների մասին։ Կարծրության փորձարկումը չի պահանջում հատուկ ձևի նմուշների կիրառում և կարող է իրագործվել անմիջապես, ինչպես նախապատրաստվածքների այնպես էլ պատրաստի արտադրանքների նկատմամբ, առանց դրանք քայքայելու և փչացնելու։

Փորձարկումը իրագործվում է շատ պարզ եղանակով և արագ։ Նշված առավելությունների շնորհիվ մեքենաշինության պրակտիկայում մետաղի կարծրությունը ամենատարածված ցուցանիշն է։

Մեթոդներ 
Առավել տարածված են կարծրության չափման Բրինելի, Ռոքվելի և Վիքերսի մեթոդները։ Դրոշմահետքը սովորաբար ստանում են մխված պողպատե գնդիկով (Բրինելի, Ռոքվելի մեթոդներ), ալմաստե կոնով (Ռոքվելի մեթոդ) կամ ալմաստե բուրգով (Վիքերսի մեթոդ, միկրոկարծրության չափում)։ Սակավ կիրառում են չափման դինամիկական մեթոդները, երբ կարծրությունը չափվում է ուսումնասիրվող մետաղի մակերևույթից պողպատե գնդիկի թռիչքի բարձրությամբ (Շորի մեթոդ) կամ ճոճանակի (հենարանը հետազոտվող մետաղն է) տատանումների մարման ժամանակով։ Տարածում է գտնում նաև ուլտրաձայնային տատանումների միջոցով մետաղների կարծրության չափման մեթոդը։

Կարծրությունը որոշելու մեթոդի ընտրությունը կախված է հետազոտվող նյութից, շինվածքի կամ նմուշի չափերից ու ձևերից և այլ գործոններից։ Կարծրությունը չափազանց զգայուն է մետաղի կառուցվածքի փոփոխության նկատմամբ։ Ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում կամ տարբեր ջերմային ու մեխանիկական մշակումներից հետո մետաղների և համաձուլվածքների կարծրության մեծությունը փոխվում է նույն ուղղությամբ, ինչ որ հոսունության սահմանը։ Ուստի, հաճախ մեխանիկական հատկությունների վերահսկման դեպքում մետաղը բնութագրվում է կարծրությամբ, որը չափվում է ավելի պարզ ու արագ։

Բրինելի մեթոդ 
Բրինելի մեթոդի կիրառման դեպքում մխված պողպատից պատրաստված գնդիկը որոշակի բեռնվածության ազդեցությամբ խրում են մետաղի մեջ։ Ըստ Բրինելի կարծրության թիվը՝ HB-ն որոշում են ինչպես բեռնվածության (կգ) հարաբերությունը ստացված գնդաձև սեգմենտի ձև ունեցող դրոշմահետքի մակերեսին (մմ²)։ 450 HB միավորից ավելի կարծրության դեպքում Բրինելի մեթոդը կիրառելի չէ, քանի որ դեֆորմացվում է ինքը՝ գնդիկը։

Վիկերսի մեթոդ 
Վիկերսի մեթոդի կիրառման դեպքում մետաղի մեջ խրում են հանդիպակաց նիստերի միջև 136º անկյուն ունեցող կանոնավոր քառանիստ բուրգի ձև ունեցող ալմաստե ծայրդիրը՝ ինդենտորը։ Վիկերսի կարծրության HV թիվը որոշվում է P բեռնվածքի և բուրգաձև դրոշմահետքի F մակերեսի (որը չափվում է նրա անկյունագծի մեծությամբ ) հարաբերությամբ՝ 
HV = P/F կգ/մմ² = 1.8544 P/a² կգ/մմ² ։ 
Վիկերսի մեթոդով կարելի է փորձարկել ցանկացած կարծրության (մինչև 1000 HV) և հաստության մետաղներ. հետևապես այն հանդիսանում է ունիվերսալ եղանակ։ Բրինելի և Վիկերսի կարծրության թվերը մինչև 450 միավոր պրակտիկորեն համընկնում են։

Ռոկվելի մեթոդ 
Ռոկվելի մեթոդը կիրառելիս մետաղի մեջ խրում են 120º գագաթի անկյուն ունեցող ալմաստե կոն։ Կարծրության թիվը որոշվում է ըստ կոնի խրման աստիճանի Ռոկվելի պայմանական միավորներով։ 150 կգ բեռնվածքի դեպքում կարծրությունը ըստ Ռոկվելի նշանակում են HRC (չափման սահմաններն են 20-67 HRC )։ Ավելի բարձր կարծրությամբ և փոքր հաստությամբ մետաղները չափվուն են 60 կգ բեռնվացքի տակ, այդ դեպքում Ռոկվելի կարծրությունը նշանակում են HRA։ 20-ից ցածր կարծրություն ունեցող մետաղները Ռոկվելի մեթոդով փորձարկելու համար ալմաստե կոնի փոխարեն կիրառվում է 1, 588 մմ տրամագիծ ունեցող մխված պողպատյա գնդիկ՝ 100 կգ բեռնվածքի տակ, այս եղանակով որոշված կարծրությունը նշանակվում է HRB։ Սա առավելապես օգտագործվում է բարակ մետաղաթերթերի փորձարկման ժամանակ։

Ըստ կարծրության հաճախ կարելի է դատել մետաղի այնպիսի հատկությունների մասին, որոնց փորձնական որոշումը շատ դժվար է։ Այսպես, ըստ Բրինելի կարծրությունը, որը պողպատի համար կապված է ժամանակավոր դիմադրության հետ σв=0.36, HB հարաբերակցությամբ, կողմնակիորեն ծառայում է պողպատի մշակվելիության ցուցանիշ։ Ըստ Ռոկվելի կամ Վիկերսի բարձր կարծրությունը ծառայում է մաշակայունության ցուցանիշ։ Կարծրության փորձարկումը լայն կիրառւմ են ինչպես պատրաստի արտադրանքի, այնպես էլ տեխնոլոգիական պրոցեսի տարբեր փուլերում մետաղի հսկման համար։

Ֆիզիկա