Hansı daha sərtdir, qranit və ya mərmər, nikel və ya alüminium? Bəs sərtlik nədir? Bu suallara məqaləmizdə cavab verməyə çalışacağıq. Mineralların və maddələrin sərtliyinin təyini problemi ilə bir sıra xarici alimlər məşğul olmuşlar. Onların arasında Albert Schor, Friedrich Moos, Johan August Brinell, William Vickers və başqaları var. Bununla belə, elmdə sərtliyin hesablanması üçün yeganə və ümumi qəbul edilmiş üsul hələ də mövcud deyil.
Sərtlik nədir?
Elmə məlum olan maddələrin hər biri bir sıra spesifik fiziki xüsusiyyətlərə və keyfiyyətlərə malikdir. Bu yazı sərtliyin nə olduğunu müzakirə edəcək. Bu, materialın başqa, daha davamlı gövdəyə (məsələn, kəsici və ya pirsinq aləti) nüfuz etməsinə müqavimət göstərmək qabiliyyətidir.
Maddələrin sərtliyi ən çox xüsusi vahidlərlə ölçülür - kqf/mm2 (sahənin hər kvadrat millimetrinə kiloqram-güc). Seçilmiş miqyasdan asılı olaraq Latın hərfləri ilə HB, HRC və ya HRB ilə təyin olunur.
Dünyadakı ən sərt mineral almazdır. Süni mənşəli materiallardan danışırıqsa, onda ən davamlı fulleritdir. Bu, yüksək temperaturda (təxminən 300 dərəcə Selsi) və son dərəcə yüksək təzyiqlərdə (90.000 atmosferdən çox) əmələ gələn molekulyar kristaldır. Alimlərin fikrincə, fullerit almazdan təxminən bir yarım dəfə sərtdir.
Sərtlik nədir?
Üç əsas sərtlik variantı var:
- Səth (yükün çapın səth sahəsinə nisbəti ilə müəyyən edilir).
- Proyeksiya (yükün çapın proyeksiya sahəsinə nisbəti).
- Səs (yüklə çap həcmi nisbəti).
Bundan başqa, fiziki cisimlərin sərtliyi dörd diapazonda ölçülür:
- Nanosertlik (1 gf-dən az yük).
- Mikrosərtlik (1 – 200 gf).
- Aşağı yüklərdə sərtlik (200 gf - 5 kqf).
- Makrosərtlik (5 kqf-dən çox).
Metalların sərtliyi
Mendeleyevin dövri sisteminin 104 elementindən 82-si metaldır. İnsana məlum olan ərintilərin ümumi sayı beş minə çatır! Müasir dünyada metalların əhatə dairəsi inanılmaz dərəcədə genişdir. Bunlar hərbi və kimya sənayesi, metallurgiya, elektrotexnika, kosmik sənaye, zərgərlik, gəmiqayırma, tibb və s.
Metalların bütün fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri arasında sərtlik sonuncudan çox uzaqdır.rolu. Axı o, aydın şəkildə nümayiş etdirir:
- metalın aşınma müqaviməti dərəcəsi;
- təzyiq müqaviməti;
- digər materialları kəsmək qabiliyyəti.
Digər şeylərlə yanaşı, metalın sərtliyi onun müəyyən maşınlarda emal oluna biləcəyini, cilalana biləcəyini və s. Yeri gəlmişkən, alimlər çoxdan sübut ediblər ki, metalın sərtliyi onun digər mexaniki xassələrini böyük ölçüdə müəyyən edir.
Dəmir, mis və alüminiumun sərtliyi nə qədərdir? Hansı metal ən sərt və davamlıdır?
Maqnezium və alüminium ən yumşaq metallardandır. Onların sərtlik dəyərləri 5 kqf/mm2 daxilində dəyişir. Təxminən iki qat daha sərt - nikel və mis (təxminən 10 kqf/mm2). Dəmirin sərtliyi 30 kqf/mm2 olaraq qiymətləndirilir. Təbii mənşəli ən sərt metallara titan, osmium və iridium daxildir.
Sərtliyin təyini: üsullar, üsullar və yanaşmalar
Fiziki bədənin sərtliyi necə ölçülür? Bunu etmək üçün nümunəyə sözdə indenter daxil edilir. Onun rolunu ağır metal top, piramida və ya almaz konus oynaya bilər. İndənterin birbaşa təmas təsirindən sonra test nümunəsində ölçüsü materialın sərtliyini təyin edən iz qalır.
Praktikada sərtliyin ölçülməsi üçün iki qrup üsuldan istifadə olunur:
- Dinamik.
- Kinetik.
Bu halda, intenterin bədənə daxil edilməsi zamanı tətbiq olunan yük həyata keçirilə bilər.cızmaqla, girintili (əksər hallarda), kəsməklə və ya geri atmaqla.
Bu gün sərtliyi təyin etmək üçün bir neçə fərqli yanaşma var:
- Rockwell;
- Brinell;
- Vikersə görə;
- by Shore;
- Mohs-a görə.
Müvafiq olaraq, materialların sərtliyinin bir sıra müxtəlif miqyasları var, onlar arasında birbaşa əlaqə yoxdur. Bu və ya digər ölçmə metodu bir sıra amillərə (məsələn, konkret materialın xüsusiyyətləri, təcrübənin aparılması şəraiti, istifadə olunan avadanlıq və s.) əsasən seçilir. Metalların və ya mineralların sərtliyini təyin edən cihazlara ümumiyyətlə sərtlik test cihazları deyilir.
Rockwell metodu
Rokvell sərtlik dəyəri sınaq parçasının səthində qalan almaz konusunun və ya metal topun girintisinin dərinliyi ilə müəyyən edilir. Üstəlik, ölçüsüzdür və HR hərfləri ilə işarələnir. Çox yumşaq materiallar mənfi sərtlik dəyərlərinə malik ola bilər.
Rokvell adlanan sərtlik test cihazı keçən əsrin əvvəllərində amerikalılar Hugh Rockwell və Stanley Rockwell tərəfindən icad edilmişdir. Bunun necə işlədiyini aşağıdakı videoda görə bilərsiniz. Bu üsul üçün kritik amil sınaq nümunəsinin qalınlığıdır. Bu, sınağın gövdəsinə girmə dərinliyinin on qatından az olmamalıdır.
İnterin növündən və tətbiq olunan yükdən asılı olaraq üç ölçmə şkalası var. Onlar üç Latın hərfi ilə təyin olunur: A, B və C. Rokvell sərtlik dəyərinin ədədi forması var. Məsələn: 25.5 HRC (sonhərf testdə istifadə olunan şkalayı göstərir).
Brinell metodu
Brinell sərtlik dəyəri sınaqdan keçirilən metalın səthində bərkimiş polad topun buraxdığı təəssüratın diametri ilə müəyyən edilir. Ölçü vahidi kqf/mm2.
Usul 1900-cü ildə isveçli mühəndis Johan August Brinell tərəfindən təklif edilmişdir. Test aşağıdakı kimi həyata keçirilir: əvvəlcə nümunə üzərində indeterin əvvəlcədən yüklənməsi təyin olunur və yalnız bundan sonra - əsas. Üstəlik, bu yükün altında olan material 30 saniyəyə qədər davam edə bilər, bundan sonra girinti dərinliyi ölçülür. Brinell sərtliyi (HB kimi istinad edilir) tətbiq olunan yükün nəticədə çap olunan səth sahəsinə nisbəti kimi hesablanır.
Fərqli materiallar üçün bəzi sərtlik dəyərləri (Brinell-ə görə):
- Taxta – 2, 6-7, 0 HB.
- Alüminium - 15 HB.
- Mis – 35 HB.
- Yüngül polad - 120 HB.
- Şüşə – 500 HB.
- Alət poladı - 650-700 HB.
Vickers metodu
Vikkers metoduna görə sərtlik adi dördbucaqlı piramida formasına malik olan almaz ucunu nümunəyə basmaqla müəyyən edilir. Yükü götürdükdən sonra materialın səthində əmələ gələn iki diaqonalı ölçün və d arifmetik orta qiymətini (millimetrlə) hesablayın.
Vickers sərtlik test cihazı olduqca yığcamdır (aşağıdakı şəkilə baxın). Test otaq temperaturunda (+20 dərəcə) aparılır. Bədənin sərtlik dəyəri HV hərfləri ilə göstərilir.
Qısa metod
Bu sərtliyin ölçülməsi üsulu amerikalı ixtiraçı Albert Şor tərəfindən təklif edilmişdir. Buna tez-tez "rebound metodu" da deyilir. Shore sərtliyini ölçərkən, müəyyən bir hündürlükdən sınanılan materialın səthinə standart ölçüdə və kütlədə bir zərbə endirilir. Bu eksperimentin əsas dəyəri adi vahidlərlə ölçülən hücumçunun geri sıçrama hündürlüyüdür.
Sahil sərtliyi 20 ilə 140 vahid diapazonunda ölçülür. Yüz ədəd 13,6 mm (± 0,5 mm) rebound hündürlüyünə uyğundur. Standarta görə, bu dəyər bərkimiş karbon poladının sərtliyidir. Shore uyğun olaraq materialların sərtliyini ölçmək üçün müasir cihaz skleroskop və ya durometr adlanır (bunu aşağıdakı fotoda görmək olar).
Mohs şkalası
Mohs sərtlik şkalası nisbidir və yalnız minerallara aiddir. İstinad mineralları kimi on mineral seçilmişdir və onlar sərtliyin artırılması qaydasında düzülmüşdür (aşağıdakı foto diaqramda). Müvafiq olaraq, şkala 10 baldır (1-dən 10-a qədər).
Sərtliyin mineraloji şkalası hələ 1811-ci ildə alman alimi Fridrix Moos tərəfindən təklif edilmişdir. Buna baxmayaraq, hələ də geologiyada istifadə olunur.
Mohs şkalası ilə müəyyən bir mineralın sərtliyini necə təyin etmək olar? Bu, nümunənin buraxdığı cızıqları diqqətlə araşdıraraq edilə bilər. Dırnaq, mis sikkə, şüşə parçası və ya polad bıçaqdan istifadə etmək rahatdır.
Belə ki, əgərsınanmış mineral kağıza cızmadan yazır, onda onun sərtliyi birə bərabər olur. Daş dırnaqla asanlıqla cızılırsa, onun sərtliyi 2-dir. Üç nöqtədə bıçaqla asanlıqla cızılan minerallar var. Daşda iz buraxmaq üçün bir az səy göstərmək lazımdırsa, o zaman onun sərtliyi 4 və ya 5-dir. Sərtliyi 6 və ya daha yüksək olan minerallar özləri bıçaq bıçağında cızıqlar buraxır.
Sonda…
Bəs sərtlik nədir? Bu, fiziki bədənin yerli təmas qüvvələrinin təsiri altında məhv və deformasiyaya qarşı durma qabiliyyətidir. Yerdəki ən sərt mineral almaz, ən davamlı metal isə iridium hesab olunur. Müasir elm və texnologiyada bir neçə sərtliyin ölçülməsi üsullarından istifadə olunur (Brinell, Rockwell, Vickers, Shore və Mohs-a görə).
