Penting untuk membedakan antara karakteristik mekanis suatu bahan, tergantung pada komposisi kimianya, struktur, perlakuan panas, suhu, kondisi dan kecepatan pembebanan, dan karakteristik mekanis bagian yang terbuat dari bahan tersebut, yang juga dipengaruhi oleh ukurannya. dan bentuknya, serta kondisi interaksinya dengan bagian lain dan lingkungannya.
Sifat mekanik utama material meliputi: kekuatan - kemampuan menahan beban tanpa kerusakan;
deformabilitas - kemampuan untuk mengubah ukuran dan bentuk tanpa kerusakan;
elastisitas - kemampuan untuk mengembalikan ukuran dan bentuk aslinya setelah menghilangkan beban;
plastisitas - kemampuan untuk memperoleh deformasi signifikan yang tersisa setelah beban dihilangkan; deformasi ini disebut sisa;
kekerasan - kemampuan untuk menahan efek kontak lokal dari deformasi plastis atau patah getas pada lapisan permukaan;
ketahanan lelah - kemampuan untuk menahan kelelahan, yaitu terjadinya dan berkembangnya retakan di bawah pengaruh beban berulang.
Bahan yang mengalami keruntuhan dengan sisa deformasi yang signifikan disebut ulet, sedangkan bahan yang mengalami keruntuhan dengan sisa deformasi yang sangat kecil disebut getas.
Karakteristik kekuatan, keuletan dan kekerasan ditentukan pada beban yang meningkat secara bertahap; mereka berfungsi untuk mengevaluasi kekuatan statis material. Ketahanan lelah ditentukan di bawah beban yang berubah secara siklis, dan digunakan untuk menilai kinerja material di bawah tekanan variabel
Ketika beban atau durasi kerjanya meningkat, kemampuan material untuk menahan pembebanan lebih lanjut secara bertahap berkurang; fenomena ini disebut kemampuan merusak.
Bahan yang sama dalam kondisi dan laju pembebanan yang berbeda serta pada suhu yang berbeda dapat memiliki sifat mekanik yang berbeda. Penilaian kuantitatif sifat mekanik dilakukan dengan menguji sampel standar pada kondisi pembebanan tertentu.
Karakteristik mekanis utama suatu bagian, bersama dengan kekuatan dan ketahanan lelahnya, termasuk kekakuan - kemampuan untuk menahan perubahan ukuran dan bentuk di bawah pengaruh beban; karakteristik sebaliknya disebut kepatuhan.
Beban di mana kekuatan bagian tersebut terganggu, sehingga mencegah pengoperasian lebih lanjut, dapat secara signifikan melebihi beban yang menyebabkan kerusakan lokal material di titik mana pun, karena dimasukkannya bagian bagian yang sebelumnya memiliki beban lebih sedikit dalam pekerjaan. Kemampuan suatu bagian untuk menahan kehancuran dengan adanya retakan disebut ketahanan retak.
Sebagian besar material struktur yang digunakan (baja, aluminium dan paduan titanium) memiliki sifat mekanik yang sama ke segala arah, yaitu bersifat isotropik. Selain itu, ada juga bahan (kayu, banyak bahan komposit, yaitu terdiri dari dua atau lebih komponen), yang sifat-sifatnya berbeda secara signifikan dalam arah yang berbeda. Mereka disebut anisotropik. Karakteristik mekanis bagian yang terbuat dari bahan komposit bergantung pada metode pembuatannya.
Anisotropi dapat diperoleh secara khusus selama proses pengecoran (bagian dengan kristalisasi terarah atau struktur monokristalin) untuk memberikan peningkatan kekuatan ke arah beban terbesar.
Sifat mekanis mencirikan kemampuan logam dan paduan untuk menahan aksi beban yang diterapkan padanya, dan karakteristik mekanis mengungkapkan sifat-sifat ini secara kuantitatif. Sifat utama bahan logam adalah; kekuatan, keuletan (atau ketangguhan), kekerasan, kekuatan benturan, ketahanan aus, mulur, dll.
Karakteristik mekanis bahan ditentukan selama pengujian mekanis, yang, tergantung pada sifat beban dari waktu ke waktu, dibagi menjadi statis, dinamis, dan variabel ulang.
Tergantung pada metode penerapan gaya eksternal (beban), pengujian tarik, kompresi, tekuk, torsi, tekuk tumbukan, dll.
Karakteristik mekanik dasar logam dan paduan.
Kekuatan tarik (kekuatan batas, kekuatan tarik - tegangan bersyarat yang sesuai dengan beban terbesar sebelum penghancuran sampel.
Kuat tarik sebenarnya (true stress) adalah tegangan yang ditentukan oleh perbandingan beban pada saat pecah dengan luas penampang sampel pada titik pecah.
Kekuatan luluh (fisik) adalah tegangan terendah di mana sampel mengalami deformasi tanpa peningkatan beban tarik yang nyata.
Kekuatan luluh (bersyarat) - tegangan di mana perpanjangan sisa mencapai 0,2% dari panjang bagian sampel, perpanjangannya diperhitungkan saat menentukan karakteristik yang ditentukan. Batas proporsionalitas (bersyarat) - tegangan di mana penyimpangan dari hubungan linier antara beban dan perpanjangan mencapai nilai sedemikian rupa sehingga garis singgung sudut kemiringan yang dibentuk oleh garis singgung kurva deformasi (pada titik yang ditinjau) dengan sumbu beban meningkat sebesar 50% dari nilainya pada plot elastis linier. Diperbolehkan untuk meningkatkan garis singgung sudut kemiringan sebesar 10 atau 25%.
Batas elastis adalah tegangan bersyarat yang berhubungan dengan munculnya deformasi sisa. Batas elastis dapat ditentukan dengan toleransi sampai dengan 0,005%, kemudian akan ditetapkan sesuai dengan itu.
Perpanjangan relatif setelah pecah adalah rasio pertambahan panjang sampel setelah pecah dengan panjang awal yang dihitung. Ada perpanjangan relatif yang diperoleh saat menguji sampel dengan rasio panjang terhadap diameter lima kali lipat dan sepuluh kali lipat. Rasio lain juga diperbolehkan, misalnya 2,5, saat menguji coran.
Kontraksi relatif setelah pecah adalah perbandingan luas penampang sampel pada lokasi pecah dengan luas penampang awal.
Karakteristik sifat mekanik yang ditentukan ditentukan dengan menguji tegangan bahan sesuai dengan metode yang ditetapkan dalam GOST 1497-61, pada sampel silinder dan datar, yang bentuk dan dimensinya ditetapkan oleh standar yang sama. Uji tarik pada suhu tinggi (hingga 1200°C) ditetapkan sesuai dengan GOST 9651-73, untuk kekuatan jangka panjang - sesuai dengan GOST 10145-62.
Modulus elastisitas normal adalah rasio tegangan terhadap perpanjangan relatif tegangan (kompresi) dalam batas deformasi elastis (hukum Hooke).
Ketangguhan tumbukan, suatu sifat mekanis dari ketangguhan suatu logam, ditentukan oleh kerja yang dikeluarkan pada patahan tumbukan pada penggerak tumbukan pendulum dari sampel jenis tertentu dan berhubungan dengan luas penampang kerja sampel pada titik potongnya. Pengujian pada suhu normal dilakukan sesuai dengan gost 9454-60, pada suhu rendah - menurut gost 9455-60 dan pada suhu tinggi - menurut gost 9656-61.
Batas ketahanan (kelelahan) adalah tegangan maksimum di mana bahan sampel dapat menahan sejumlah siklus simetris tertentu (dari +P ke -P) tanpa kerusakan, yang diambil sebagai dasarnya. Jumlah siklus ditentukan oleh spesifikasi teknis dan mewakili jumlah yang besar. Metode pengujian ketahanan logam diatur oleh GOST 2860-65.
Kuat tekan ultimat adalah perbandingan beban putus dengan luas penampang sampel sebelum pengujian.
Batas mulur bersyarat adalah tegangan yang menyebabkan pemanjangan sampel tertentu (total atau sisa) selama periode waktu tertentu pada suhu tertentu.
Kekerasan Brinell - ditentukan pada alat uji kekerasan TSh dengan menekan bola baja yang mengeras p. uji logam atau paduan.
Kekerasan Rockwell HRA, HRB dan HRC ditentukan dengan menekan bola baja dengan diameter ~ 1,6 mm atau kerucut (berlian atau karbida) ke dalam logam dengan sudut puncak 120° pada alat uji kekerasan TK. Tergantung pada kondisi penentuan, yang distandarisasi oleh GOST 9013-68, tiga nilai HR dibedakan: HRA - untuk bahan yang sangat keras (skala A) - pengujian dilakukan dengan membuat indentasi kerucut berlian; HRB - untuk baja ringan (skala B) - bola baja; HRC - untuk baja yang dikeraskan (skala C) - kerucut karbida atau berlian.
Kedalaman penetrasi kerucut intan saat pengujian pada logam kecil, sehingga memungkinkan pengujian produk yang lebih tipis dibandingkan saat menentukan kekerasan Brinell.Kekerasan Rockwell adalah karakteristik bersyarat, yang nilainya diukur pada skala perangkat.
Kekerasan Vickers HV ditentukan oleh lekukan piramida tetrahedral beraturan standar berlian. Angka kekerasan ditentukan dengan mengukur panjang diagonal (rata-rata aritmatika dari jumlah dua diagonal) dan menghitung ulang menggunakan rumus
Beban standar, tergantung ketebalan sampel, adalah 5, 10, 20, 30, 50 dan 100 kgf. Waktu tunda di bawah beban diambil untuk logam besi 10-15 detik, untuk logam non-besi - 28-32. Oleh karena itu, simbol HV 10/30-500 berarti: 500 - angka kekerasan; 10 - memuat dan 30 - waktu penahanan.
Metode Vickers digunakan untuk mengukur kekerasan bagian penampang kecil dan lapisan permukaan tipis yang keras dari produk yang disemen, nitridasi, atau sianidasi.
49.Kristalisasi logam sekunder Kristalisasi sekunder sangat penting secara praktis dan berfungsi sebagai dasar untuk sejumlah proses perlakuan panas, penuaan, dll., yang secara signifikan mengubah dan meningkatkan sifat paduan. Kebanyakan proses kristalisasi sekunder melibatkan difusi. Difusi pada paduan keras dimungkinkan karena sejumlah alasan. Khususnya, dalam larutan substitusi, hal ini terjadi karena adanya area yang tidak terisi (kekosongan) di dalam kisi-kisi. Baik atom pelarut maupun atom zat terlarut dapat bergerak. Selama pembentukan larutan interstisial, pergerakan atom terlarut terjadi melalui celah kisi. Difusi berlangsung semakin cepat, semakin besar perbedaan konsentrasi; semakin tinggi suhunya. I (koagulasi mengacu pada pertumbuhan kristal besar dengan mengorbankan dari yang kecil; subspheroidisasi - transformasi kristal memanjang menjadi bulat. Kedua proses tersebut terjadi karena keinginan sistem untuk mengurangi energi bebas. Dalam hal ini, INI dicapai karena rasio jumlah
Permukaan butiran menjadi lebih kecil dibandingkan dengan volumenya. Koagulasi dan spheroidisasi berlangsung lebih mudah jika suhunya lebih tinggi. Pada Gambar. Gambar 41 menunjukkan diagram keadaan paduan dimana kelarutan komponen kedua dalam larutan padat menurun. Pada diagram ini (berbeda dengan diagram pada Gambar 39), muncul garis EQ, yang mencirikan pemilihan kristal berlebih komponen B, yang disebut kristal sekunder (B2), berbeda dengan kristal primer (B\), yang dibedakan. sepanjang jalur CD. Sebagai contoh, mari kita perhatikan proses pembentukan kristal sekunder ketika larutan padat a didinginkan dengan konsentrasi K. Pada suhu t\, strukturnya adalah fase tunggal, ketika garis EQ tercapai, larutan menjadi jenuh dan selanjutnya pendinginan terjadi, kelebihan fase B2 dilepaskan darinya, yang terakhir dapat dilepaskan sepanjang batas kristal a dan berbentuk kisi-kisi. Di sini juga, pertama-tama terjadi pembentukan inti dan kemudian pertumbuhannya.Namun, tempat munculnya inti dan pertumbuhannya ditentukan sebelumnya oleh permukaan butiran primer. Kadang-kadang susunan fase sekunder dalam bentuk jaringan tidak diinginkan, kemudian pembentukannya dicegah atau dihilangkan. Jaringan dihilangkan dengan berbagai cara, misalnya dengan spheroidizing annealing. Kristalisasi menurut diagram (Gbr. 41) memungkinkan perubahan sifat paduan secara signifikan melalui pendinginan dan temper atau penuaan.
50. Paduan DS dengan kelarutan komponen yang tidak terbatas Keduanya komponen tak terbatas larut dalam bentuk cair dan padat negara bagian tidak membentuk senyawa kimia.
Komponen: A, B.
Fase: L, α.
Jika dua komponen larut tanpa batas waktu dalam keadaan cair dan padat, maka keberadaan hanya dua fase yang mungkin - cair larutan Tanah padat larutanα. Oleh karena itu, tidak mungkin ada tiga fase, kristalisasi secara konstan suhu tidak ada horisontal garis pada diagram TIDAK.
Diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 1, terdiri dari tiga bidang: cair, cair + padat larutan dan solusi padat.
Jalur AmB adalah garis likuidus, dan garis dan - garis solidus. Proses kristalisasi diwakili oleh kurva paduan pendingin(Gbr. 2).
Poin 1 berhubungan dengan awal kristalisasi, dot 2 - akhir. Di antara titik 1 dan 2 (yaitu antara garis cair dan solidus) paduan berada dalam keadaan dua fase. Pukul dua komponen dan dua fase sistem monovarian (c = k-f+1 = 2 - 2 + 1 = 1), yaitu jika suhu berubah, maka perubahan suhu juga terjadi konsentrasi komponen secara bertahap; setiap suhu sesuai secara ketat dengan tertentu komposisi fase konsentrasi dan jumlah fase paduan, berbaring di antara garissolidus dan likuidus ditentukan aturan segmen. Jadi, paduan Kerabat titik a terdiri dari fase cair dan padat. Menggabungkan fase cair akan ditentukan oleh proyeksi poin b berbaring garis likuidus, dan Menggabungkan fase padat - proyeksi poin dengan berbaring garis solidus. Banyaknya fasa cair dan padat ditentukan dari perbandingan sebagai berikut: banyaknya fasa cair ac/bc, banyaknya fasa padat ba/bc.
Dalam segala hal interval kristalisasi(dari poin 1 sampai poin 2) dari cairan paduan,
memiliki yang asli konsentrasi K, kristal yang lebih kaya akan komponen tahan api menonjol. Menggabungkan Pertama kristal akan ditentukan oleh proyeksi s. Akhir kristalisasi paduan K harus masuk titik 2, ketika tetes terakhir cairan memiliki Menggabungkan aku, akan mengeras. Segmen yang menunjukkan jumlah fase padat sama dengan nol in titik/ ketika itu baru saja dimulai kristalisasi, dan jumlah segalanya paduan V titik 2 kapan kristalisasi berakhir. Menggabungkan perubahan zat cair sepanjang kurva 1 - l, dan Komposisi kristal- sepanjang kurva S- 2, dan masuk momen kelulusan kristalisasiKomposisi kristal sama dengan Menggabungkan cairan asli.
51. Sifat suhu bahan Untuk material, beberapa titik suhu karakteristik diperkenalkan, yang menunjukkan kinerja dan perilaku material ketika suhu berubah. Tahan panas - suhu maksimum di mana masa pakai material tidak berkurang. Menurut parameter ini, semua bahan dibagi ke dalam kelas tahan panas.
Tahan panas
- suhu di mana penurunan karakteristik terjadi bila dicapai dalam waktu singkat.
Tahan panas
- suhu di mana perubahan kimia terjadi pada suatu bahan.
Tahan beku
- kemampuan bekerja pada suhu rendah (parameter ini penting untuk karet).
Sifat mudah terbakar
- kemampuan untuk menyalakan, memelihara api, menyala sendiri Ini adalah tingkat mudah terbakar yang berbeda-beda. Semua konsep ini mendefinisikan suhu karakteristik di mana setiap sifat material berubah. Ada beberapa suhu yang merupakan karakteristik semua bahan, dan ada suhu yang khusus untuk beberapa bahan listrik. di mana setiap karakteristik berubah secara dramatis. Sebagian besar bahan mempunyai titik leleh dan titik didih. Titik leleh adalah suhu terjadinya peralihan wujud padat ke cair. Helium cair tidak memiliki titik leleh; ia tetap cair bahkan pada suhu nol Kelvin. Yang paling tahan api adalah tungsten - 3387 °C, molibdenum 2622 °C, renium - 3180 °C, tantalum - 3000 °C. Ada zat tahan api di antara keramik: hafnium karbida HfC dan tantalum karbida TaC memiliki titik leleh 2880 °C, titanium nitrida dan karbida - lebih dari 3000 °C. Ada bahan, terutama polimer termoplastik, yang mempunyai titik lunak, tetapi tidak mencapai titik leleh, karena... penghancuran molekul polimer dimulai pada suhu tinggi. Dengan polimer termoset, bahkan tidak mencapai titik pelunakan; bahan mulai terurai lebih awal. Ada paduan dan zat kompleks lainnya yang memiliki proses peleburan yang kompleks: pada suhu tertentu, yang disebut “solidus”, terjadi peleburan sebagian, yaitu. peralihan sebagian zat ke wujud cair. Sisa zat berada dalam keadaan padat. Ternyata seperti bubur. Dengan meningkatnya suhu, semakin banyak zat yang berubah menjadi cair, dan akhirnya, pada suhu tertentu yang disebut “cairan”, zat tersebut akan meleleh sepenuhnya. Misalnya, paduan timah dan timbal untuk penyolderan, yang disebut “solder”, mulai meleleh pada suhu sekitar 180 °C (titik solidus) dan meleleh pada suhu sekitar 230 °C (titik cair).
Dalam proses peleburan apa pun, mencapai titik tertentu merupakan kondisi yang diperlukan tetapi tidak cukup untuk peleburan. Untuk melelehkan suatu zat, Anda perlu memberikan energi padanya, yang disebut panas peleburan. Ini dihitung per gram (atau per molekul). Titik didih adalah suhu terjadinya peralihan dari cair ke uap. Hampir semua zat sederhana mendidih, senyawa organik kompleks tidak mendidih, mereka terurai pada suhu yang lebih rendah, tanpa mencapai titik didih. Titik didih sangat dipengaruhi oleh tekanan. Jadi misalnya untuk air, Anda bisa menggeser titik didihnya dari 100 °C menjadi 373 °C dengan memberikan tekanan 225 atm. Mendidihnya larutan, mis. Proses zat yang saling larut satu sama lain terjadi secara kompleks, dua komponen mendidih sekaligus, hanya saja di dalam uap terdapat lebih banyak zat yang satu dibandingkan zat yang lain. Misalnya, larutan alkohol lemah dalam air akan mendidih sehingga kandungan alkohol dalam uapnya lebih banyak dibandingkan dalam air. Karena ini, distilasi dilakukan dan setelah kondensasi uap, alkohol diperoleh, tetapi diperkaya dengan air. Ada campuran yang mendidih sekaligus, misalnya alkohol 96%. Di sini, selama perebusan, komposisi cairan dan komposisi uapnya sama. Setelah kondensasi uap, diperoleh alkohol dengan komposisi yang persis sama. Campuran seperti ini disebut azeotropik. Ada suhu khusus untuk bahan listrik. Misalnya untuk feroelektrik yang disebut Poin Curie. Ternyata keadaan materi feroelektrik hanya muncul pada suhu rendah. Ada suhu untuk setiap feroelektrik di atas domain yang tidak dapat ada dan berubah menjadi paraelektrik. Suhu ini disebut titik Curie. Konstanta dielektrik di bawah titik Curie tinggi, dan sedikit meningkat ketika mendekati titik Curie. Setelah mencapai titik ini, konstanta dielektrik turun tajam. Misalnya, untuk feroelektrik yang paling umum: barium titanat, titik Curie adalah 120 °C, untuk timbal zirkonat titanat 270 °C, untuk beberapa feroelektrik organik suhu Curie negatif. Suhu serupa (juga disebut titik Curie) terjadi pada feromagnet. Perilaku permeabilitas magnet mirip dengan perilaku konstanta dielektrik dengan meningkatnya suhu dan mendekati titik Curie. Satu-satunya perbedaan adalah penurunan permeabilitas magnet dengan meningkatnya suhu terjadi lebih tajam setelah mencapai titik Curie. Nilai titik curie untuk beberapa bahan: besi 770 °C, kobalt 1330 °C, erbium dan holmium (-253 °C), keramik - dalam kisaran suhu yang luas. Untuk antiferromagnet, titik serupa disebut Poin Neel.
Informasi terkait.
Sifat mekanik mengevaluasi kemampuan suatu material untuk menahan beban mekanis dan mengkarakterisasi kinerja produk.
Mekanis disebut sifat yang ditentukan selama pengujian di bawah pengaruh beban eksternal - hasil pengujian ini adalah karakteristik kuantitatif dari sifat mekanik. Sifat mekanik mencirikan perilaku material di bawah pengaruh tekanan (menyebabkan deformasi dan kehancuran) yang terjadi baik selama proses pembuatan produk (pengecoran, pengelasan, perlakuan tekanan, dll.) dan selama operasi.
Karakteristik standar sifat mekanik ditentukan dalam kondisi laboratorium pada sampel berukuran standar dengan menciptakan deformasi plastis yang tidak dapat diubah atau penghancuran sampel. Pengujian dilakukan di bawah beban eksternal: tegangan, kompresi, torsi, benturan; dalam kondisi beban bolak-balik dan aus. Nilai-nilai karakteristik yang diperoleh biasanya diberikan dalam buku referensi.
Contohnya adalah karakteristik berikut:
Ketahanan patah, diperkirakan dengan kekuatan tarik, atau kekuatan tarik, adalah beban spesifik (tegangan) maksimum yang dapat ditahan suatu material sebelum patah ketika diregangkan;
Ketahanan terhadap deformasi plastis, diukur dengan kekuatan luluh, adalah tegangan di mana deformasi plastis suatu bahan dimulai di bawah tekanan;
Ketahanan terhadap deformasi elastis, diperkirakan dengan batas elastis, adalah tegangan di atas mana material memperoleh deformasi sisa;
Kemampuan menahan deformasi plastis, dinilai dari pemanjangan relatif sampel selama tarikan dan penyempitan relatif penampang;
Kemampuan menahan beban dinamis, dinilai dari kekuatan benturan;
Kekerasan, diperkirakan berdasarkan ketahanan suatu material terhadap penetrasi indentor (sampel referensi).
Sifat mekanik material ditentukan dalam kondisi pembebanan statis dan dinamis.
Elastisitas mencirikan sifat elastis suatu polimer, kemampuan suatu bahan untuk mengalami perubahan bentuk yang besar dan dapat dibalik di bawah beban rendah karena getaran ikatan dan kemampuan makromolekul untuk menekuk.
Pengujian statis juga mencakup pengujian kompresi, torsi, tekukan, dan jenis pembebanan lainnya.
Kerugian umum dari metode statis untuk menentukan sifat fisik dan mekanik bahan adalah kebutuhan untuk menghancurkan sampel, yang mengecualikan kemungkinan penggunaan lebih lanjut bagian tersebut untuk tujuan yang dimaksudkan sebagai akibat dari pemotongan sampel uji darinya.
Penentuan Kekerasan. Ini adalah metode pengujian non-destruktif terhadap sifat mekanik suatu material di bawah beban statis. Kekerasan dinilai terutama untuk logam, karena untuk sebagian besar bahan non-logam, kekerasan bukanlah sifat yang menentukan kinerjanya.
Kekerasan dinilai dengan ketahanan material terhadap penetrasi ke dalamnya di bawah beban statis benda asing berbentuk geometris beraturan yang memiliki kekerasan referensi (Gbr. 14).
Beras. 14 Penentuan kekerasan bahan: A- diagram pemuatan; B- pengukuran kekerasan menurut Brinell; V- Pengukuran kekerasan Vickers
Penekanan sampel acuan ke dalam sampel uji dilakukan dengan menggunakan instrumen khusus, yang paling sering digunakan adalah instrumen Brinnell, Rockwell, dan Vickers.
Metode Brinell adalah yang paling umum - bola baja yang mengeras ditekan ke dalam sampel. Diameter cetakan D otp diukur menggunakan kaca pembesar dengan skala. Selanjutnya, gunakan tabel untuk mengetahui kekerasan material. Uji Vickers menggunakan pemotong intan, sedangkan uji Rockwell menggunakan kerucut intan.
Pendaran (fluoresensi dan pendar) - efek cahaya ketika menyerap energi dari cahaya yang datang, aksi mekanis, reaksi kimia atau panas.
Sifat optik suatu zat sangat penting secara praktis. Pembiasan cahaya digunakan untuk membuat lensa instrumen optik, refleksi digunakan untuk isolasi termal: dengan memilih lapisan yang sesuai, dimungkinkan untuk mempengaruhi sifat bahan untuk menyerap atau memantulkan radiasi termal, tetapi mentransmisikan cahaya tampak. Kaca jendela mempunyai warna yang khas untuk AC.
Kacamata bunglon yang dapat diwarnai sendiri, lampu neon, dan layar osiloskop banyak digunakan. Pelapis logam (aluminium anodized) digunakan untuk tujuan dekoratif (reflektivitas material penting), dan cermin presisi pada permukaan logam digunakan.
Sifat dekoratif bahan ditentukan oleh penampilannya dan bergantung pada pola luarnya, desain, tekstur, struktur, metode perawatan permukaan, keberadaan lapisan dan relief.
Sifat biologis bahan ditentukan:
Dampaknya terhadap lingkungan, tingkat toksisitasnya terhadap organisme hidup;
Kesesuaiannya dengan keberadaan dan perkembangan organisme apapun (jamur, serangga, kapang, dll).
Metode penentuan sifat mekanik logam dibagi menjadi:
- statis, ketika beban meningkat secara perlahan dan lancar (uji tarik, tekan, tekuk, puntir, kekerasan);
- dinamis, ketika beban bertambah dengan kecepatan tinggi (uji benturan lentur);
- siklik, ketika beban berubah berulang kali besaran dan arahnya (uji kelelahan).
Tes keregangan
Saat menguji kekuatan tarik, kekuatan tarik (σ in), kekuatan luluh (σ t), perpanjangan relatif (δ) dan kontraksi relatif (ψ) ditentukan. Pengujian dilakukan pada mesin uji tarik dengan menggunakan sampel standar dengan luas penampang Fo dan panjang kerja (dihitung) lo. Dari hasil pengujian diperoleh diagram tarik (Gbr. 1). Sumbu absis menunjukkan nilai deformasi, dan sumbu ordinat menunjukkan nilai beban yang diterapkan pada sampel.
Kekuatan ultimat (σ in) adalah beban maksimum yang dapat ditahan material tanpa kerusakan, berhubungan dengan luas penampang awal sampel (Pmax/Fo).
Beras. 1. Diagram tegangan
Perlu dicatat bahwa ketika diregangkan, sampel memanjang, dan penampangnya terus berkurang. Tegangan sebenarnya ditentukan dengan membagi beban yang bekerja pada saat tertentu dengan luas sampel pada saat itu. Dalam praktik sehari-hari, tegangan sebenarnya tidak ditentukan, tetapi tegangan bersyarat digunakan, dengan asumsi bahwa penampang Fo sampel tetap tidak berubah.
Kuat leleh (σ t) adalah beban terjadinya deformasi plastis yang berhubungan dengan luas penampang awal sampel (Рт/Fo). Namun, selama uji tarik, sebagian besar paduan tidak memiliki titik leleh pada diagram. Oleh karena itu, kekuatan luluh bersyarat (σ 0,2) ditentukan - tegangan yang berhubungan dengan deformasi plastis sebesar 0,2%. Nilai yang dipilih sebesar 0,2% cukup akurat mencirikan transisi dari deformasi elastis ke deformasi plastis.
Ciri-ciri bahan juga meliputi batas elastis (σ pr), yang berarti tegangan dimana deformasi plastis mencapai nilai tertentu. Biasanya, nilai regangan sisa 0,005 digunakan; 0,02; 0,05%. Jadi, σ 0,05 = Ppr / Fo (Ppr adalah beban dengan perpanjangan sisa 0,05%).
Batas proporsionalitas σ pc = Ppc / Fo (Ppc adalah beban maksimum, yang masih memenuhi hukum Hooke).
Plastisitas dicirikan oleh pemanjangan relatif (δ) dan kontraksi relatif (ψ):
δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,
dimana lk adalah panjang akhir sampel; lo dan Fo adalah panjang awal dan luas penampang sampel; Fk adalah luas penampang pada lokasi pecahnya.
Untuk material dengan plastisitas rendah, uji tarik sulit dilakukan, karena distorsi kecil selama pemasangan sampel menyebabkan kesalahan yang signifikan dalam menentukan beban putus. Bahan-bahan tersebut biasanya dikenakan pengujian lentur.
Uji kekerasan
Peraturan:
Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menahan penetrasi benda lain yang lebih keras, yaitu indentor. Kekerasan material ditentukan dengan metode Brinell, Rockwell, Vickers, dan Shore (Gbr. 2).
 |
 |
 |
| A | B | V |
Beras. 2. Skema penentuan kekerasan menurut Brinell (a), Rockwell (b) dan Vickers (c)
Kekerasan Brinell suatu logam ditunjukkan dengan huruf HB dan angka. Untuk mengubah angka kekerasan ke sistem SI, digunakan koefisien K = 9,8 106 yang mengalikan nilai kekerasan Brinell: HB = HB K, Pa.
Metode kekerasan Brinell tidak direkomendasikan untuk digunakan pada baja dengan kekerasan lebih dari HB 450 dan logam non-ferrous dengan kekerasan lebih dari 200 HB.
Untuk berbagai bahan, korelasi telah ditetapkan antara kekuatan ultimat (dalam MPa) dan angka kekerasan HB: σ dalam ≈ 3,4 HB - untuk baja karbon canai panas; σ dalam ≈ 4,5 HB - untuk paduan tembaga, σ dalam ≈ 3,5 HB - untuk paduan aluminium.
Penentuan kekerasan menurut metode Rockwell dilakukan dengan menekan kerucut intan atau bola baja ke dalam logam. Perangkat Rockwell memiliki tiga skala - A, B, C. Kerucut berlian digunakan untuk menguji bahan keras (skala A dan C), dan bola digunakan untuk menguji bahan lunak (skala B). Tergantung pada skalanya, kekerasan ditunjukkan dengan huruf HRB, HRC, HRA dan dinyatakan dalam satuan khusus.
Saat mengukur kekerasan menggunakan metode Vickers, piramida berlian tetrahedral ditekan ke permukaan logam (digiling atau dipoles). Metode ini digunakan untuk menentukan kekerasan bagian tipis dan lapisan permukaan tipis yang memiliki kekerasan tinggi (misalnya setelah nitridasi). Kekerasan Vickers disebut HV. Konversi angka kekerasan HV ke sistem SI dilakukan serupa dengan konversi angka kekerasan HB.
Saat mengukur kekerasan menggunakan metode Shore, bola dengan indentor jatuh ke sampel, tegak lurus terhadap permukaannya, dan kekerasan ditentukan oleh ketinggian pantulan bola dan disebut HS.
Metode Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - kekerasan ditentukan oleh waktu redaman osilasi pendulum, yang didukung oleh logam yang diteliti.
Uji dampak
Kekuatan impak mencirikan kemampuan suatu material untuk menahan beban dinamis dan kecenderungan terjadinya patah getas. Untuk pengujian tumbukan, dibuat sampel khusus dengan takik, yang kemudian dihancurkan pada penggerak tumbukan pendulum (Gbr. 3). Dengan menggunakan skala penggerak tiang pendulum, usaha K yang dihabiskan untuk penghancuran ditentukan, dan karakteristik utama yang diperoleh dari pengujian ini dihitung - kekuatan tumbukan. Hal ini ditentukan oleh rasio kerja penghancuran sampel terhadap luas penampang dan diukur dalam MJ/m 2.
Untuk menunjukkan kekuatan impak digunakan huruf KS dan ditambahkan huruf ketiga yang menunjukkan jenis potongan pada sampel: U, V, T. Notasi KCU berarti kekuatan impak sampel dengan takik seperti U, KCV - dengan takik seperti V, dan KCT - dengan retakan , dibuat di dasar potongan. Kerja penghancuran suatu sampel selama uji tumbukan mengandung dua komponen: kerja inisiasi retak (Az) dan kerja perambatan retak (Ar).
Penentuan kekuatan impak sangat penting terutama untuk logam yang beroperasi pada suhu rendah dan menunjukkan kecenderungan kerapuhan dingin, yaitu penurunan kekuatan impak seiring dengan penurunan suhu pengoperasian.
Beras. 3. Skema penggerak tiang pendulum dan contoh tumbukan
Saat melakukan uji tumbukan pada sampel berlekuk pada suhu rendah, ambang kerapuhan dingin ditentukan, yang mencirikan pengaruh penurunan suhu terhadap kecenderungan material untuk patah getas. Selama transisi dari patah ulet ke patah getas, terjadi penurunan tajam kekuatan tumbukan pada kisaran suhu, yang disebut ambang suhu kerapuhan dingin. Dalam hal ini, struktur patahan berubah dari matte berserat (patah ulet) menjadi kristal mengkilat (patah getas). Ambang batas kerapuhan dingin ditentukan oleh kisaran suhu (tb. – txr.) atau satu suhu t50, di mana 50% komponen berserat diamati pada retakan sampel atau nilai kekuatan benturan dikurangi setengahnya.
Kesesuaian suatu bahan untuk beroperasi pada suhu tertentu dinilai dari margin suhu viskositas, yang ditentukan oleh perbedaan antara suhu operasi dan suhu transisi kerapuhan dingin, dan semakin besar, semakin dapat diandalkan bahan tersebut.
Tes kelelahan
Kelelahan adalah proses akumulasi kerusakan secara bertahap pada suatu material di bawah pengaruh tegangan bolak-balik yang berulang-ulang, yang menyebabkan terbentuknya retakan dan kehancuran. Kelelahan logam disebabkan oleh konsentrasi tegangan dalam volume individualnya (di tempat akumulasi inklusi non-logam dan gas, cacat struktural). Kemampuan suatu logam untuk menahan lelah disebut daya tahan.
Uji kelelahan dilakukan pada mesin untuk pembengkokan berulang-ulang dari sampel yang berputar, dipasang pada salah satu atau kedua ujungnya, atau pada mesin untuk pengujian tegangan-kompresi, atau untuk torsi bolak-balik berulang. Sebagai hasil pengujian, batas ketahanan ditentukan, yang mencirikan ketahanan material terhadap kelelahan.
Batas kelelahan adalah tegangan maksimum dimana kegagalan kelelahan tidak terjadi setelah sejumlah siklus pembebanan dasar.
Batas ketahanan dilambangkan dengan σ R, dimana R adalah koefisien asimetri siklus.
Untuk menentukan batas ketahanan, setidaknya dilakukan pengujian terhadap sepuluh sampel. Tiap benda uji diuji hanya pada satu tegangan hingga kegagalan atau pada sejumlah siklus dasar. Jumlah dasar siklus harus minimal 107 beban (untuk baja) dan 108 (untuk logam non-besi).
Karakteristik penting dari kekuatan struktural adalah kemampuan bertahan di bawah pembebanan siklik, yang dipahami sebagai durasi pengoperasian suatu bagian dari saat dimulainya retakan lelah makroskopis pertama berukuran 0,5...1 mm hingga kehancuran akhir. Kemampuan bertahan sangat penting untuk keandalan operasional produk, yang pengoperasiannya bebas masalah dipertahankan melalui deteksi dini dan pencegahan perkembangan lebih lanjut dari retakan lelah.
hukum Hooke
Seperti diketahui, logam dan paduan yang berbeda memiliki sifat mekanik dan teknologi yang berbeda, yang menentukan kualitas suku cadang mesin, serta kemampuan mesin logam tersebut. Sifat-sifat logam ini terungkap melalui pengujian yang sesuai untuk tegangan, kompresi, tekukan, kekerasan, dll.
Tes keregangan. Untuk menentukan kuat tarik logam, dibuat sampel 1 dan dipasang pada klem (atau gripper) 2 pada mesin uji tarik. Untuk tujuan ini, mesin dengan sistem transmisi gaya hidrolik atau sistem sekrup paling sering digunakan.
Gaya tarik F (Gbr. 51) menimbulkan tegangan pada benda uji dan menyebabkan pemanjangannya. Jika tegangan melebihi kekuatan sampel, maka sampel akan pecah.
Beras. 51
Hasil tes biasanya disajikan dalam bentuk grafik. Beban F diplot sepanjang sumbu absis, perpanjangan absolut?l diplot sepanjang sumbu ordinat.
Diagram menunjukkan bahwa mula-mula sampel memanjang sebanding dengan beban. Bagian lurus OA berhubungan dengan deformasi elastis yang dapat dibalik. Selama pembongkaran, sampel mengambil dimensi aslinya (proses ini dijelaskan oleh bagian kurva lurus yang sama). Bagian melengkung dari AC berhubungan dengan deformasi plastis yang tidak dapat diubah. Saat dibongkar (garis putus-putus SV), sampel tidak kembali ke dimensi awalnya dan mempertahankan beberapa deformasi sisa.
Dari titik C, sampel memanjang tanpa menambah beban. Bagian horizontal diagram CM disebut area luluh. Tegangan dimana regangan bertambah tanpa menambah beban disebut kekuatan luluh.
Penelitian menunjukkan bahwa fluiditas disertai dengan pergeseran timbal balik yang signifikan dari kristal, akibatnya garis-garis muncul pada permukaan sampel, condong ke sumbu sampel pada sudut 45°. Setelah mengalami keadaan fluiditas, material kembali memperoleh kemampuan untuk menahan regangan (diperkuat), dan diagram di luar titik M naik ke atas, meskipun jauh lebih berongga dari sebelumnya. Pada titik D, tegangan sampel mencapai nilai terbesarnya, dan penyempitan lokal yang tajam, yang disebut leher, muncul pada sampel. Luas penampang leher dengan cepat berkurang dan akibatnya sampel pecah, yang sesuai dengan posisi titik K pada diagram.Kekuatan tarik sampel ditentukan oleh rumus tentang fc = F D / S, dimana: S fc - kekuatan tarik;
F D adalah beban yang setelah jangka waktu tertentu terjadi kegagalan benda uji tarik, N (kgf); S adalah luas penampang sampel pada posisi semula, m 2 (mm 2).
Biasanya, saat menguji tegangan berbagai logam dan paduan, perpanjangan relatif e ditentukan - rasio pertambahan panjang sampel sebelum putus dengan panjang awal sampel. Apakah ditentukan oleh rumus? = ?aku/aku 0 -100,
Di mana: ? - ekstensi relatif;
L = l 1 - I 0 - perpanjangan mutlak; l 0 - panjang awal sampel; l 1 - panjang sampel setelah pengujian. Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa tegangan pada suatu bahan selama deformasi elastis meningkat sebanding dengan perpanjangan relatif sampel. Ketergantungan ini disebut hukum Huck.
Untuk regangan unilateral (membujur), hukum Hooke berbentuk o = E-?,
dimana: o = F/s - tegangan normal; F - gaya tarik; s - luas penampang;
Ekstensi relatif;
E adalah nilai konstan tergantung pada bahan batangnya.
Catatan. Dalam sistem SI, satuan pengukuran tegangan adalah Pascal - tegangan yang disebabkan oleh gaya sebesar 1 newton (N) yang terdistribusi merata pada permukaan normal dengan luas 1 m 2.
1 Pa = 0,102 · 10 -4 kgf/cm 2 ;
1 Pa = 0,102 · 10 -6 kgf/mm 2;
1 kgf/cm2 = 9,81 · 10 4 Pa;
1 kgf/mm 2 = 9,81 10 6 Pa.
Karena satuan tegangan pascal sangat kecil, maka perlu menggunakan satuan yang lebih besar - megapascal 1 MP a = 10 6 Pa.
Gosstandart memperbolehkan penggunaan satuan newton per milimeter persegi (N/mm 2). Nilai numerik tegangan yang dinyatakan dalam N/mm 2 dan dalam MPa adalah sama. Satuan N/mm 2 juga mudah digunakan karena dimensi pada gambar diberikan dalam milimeter.
Koefisien proporsionalitas E disebut modulus elastisitas tarik atau modulus Young. Apa arti fisis dari modulus elastisitas? Mari kita beralih ke diagram tegangan sampel (lihat Gambar 51, II). Modulus elastisitasnya sebanding dengan garis singgung sudut kemiringan a terhadap sumbu absis. Artinya semakin curam garis lurus OA, semakin kaku materialnya, dan semakin besar ketahanannya terhadap deformasi elastis.
Untuk mengkarakterisasi logam, penting untuk mengetahui tidak hanya perpanjangan relatif, tetapi juga kontraksi relatif luas penampang, yang juga memungkinkan seseorang untuk mengkarakterisasi plastisitas material.
Secara alami, ketika sampel diregangkan, luas penampangnya berkurang. Ini akan menjadi yang terkecil pada break point. Penyempitan relatif ditentukan oleh rumus? = (S 0 - S 1) / S 0 100%,
Di mana: ? - penyempitan relatif;
S 0 - luas penampang sampel sebelum pengujian; S 1 adalah luas penampang sampel pada tempat pecahnya (di leher).
Semakin besar perpanjangan relatif dan kontraksi relatif penampang sampel, semakin plastis bahan tersebut.
Selain tiga karakteristik sifat mekanik logam yang dipertimbangkan: kekuatan tarik (o pch), pemanjangan relatif (e) dan kontraksi relatif (?), dimungkinkan untuk menentukan, dengan menggunakan diagram yang direkam pada mesin, batas elastis (o y) dan kekuatan luluh (o m),
Tes kompresi. Untuk menguji kompresi logam (Gbr. 53), pengepres paling sering digunakan di mana gaya tekan dihasilkan dengan meningkatkan tekanan hidrolik. Ketika sampel yang terbuat dari bahan plastik, seperti baja karbon rendah, dikompresi (Gbr. 53, I), dimensi melintangnya bertambah, sedangkan panjangnya berkurang secara signifikan. Dalam hal ini, integritas sampel tidak dilanggar (Gbr. 54). Dari diagram kompresi (Gbr. 53, II) terlihat bahwa pada tahap awal pembebanan, deformasi meningkat sebanding dengan beban, kemudian deformasi meningkat tajam dengan sedikit peningkatan beban, kemudian peningkatan deformasi secara bertahap melambat. turun karena peningkatan penampang sampel.
Beras. 52
Beras. 53
Sampel yang terbuat dari bahan rapuh hancur karena kompresi (Gbr. 54, III). Misalnya, ketika batang besi cor mencapai beban putus, batang tersebut pecah menjadi bagian-bagian yang bergerak relatif satu sama lain sepanjang platform miring (Gbr. 53, III).
Beras. 54
Untuk kompresi, hukum Hooke berlaku sepenuhnya, yang menyatakan bahwa material menahan kompresi sebanding dengan gaya yang diterapkan hingga batas elastis. Modulus elastisitas tekan untuk sebagian besar bahan sama dengan modulus elastisitas tarik. Satu-satunya pengecualian adalah beberapa bahan rapuh - beton, batu bata, dll. Analogi sifat tegangan tekan dengan tegangan tarik memungkinkan untuk menggambarkan proses ini menggunakan persamaan matematika yang sama.
Tes tikungan. Saat menguji lentur, sampel (balok) ditempatkan dengan ujung-ujungnya pada dua penyangga dan dibebani di tengah (Gbr. 55). Ketahanan suatu bahan terhadap tekukan dinilai dari besarnya defleksi sampel.
Beras. 55
Sekarang mari kita bayangkan serat memanjang imajiner pada kayu. Selama deformasi lentur, serat di satu zona dikompresi, sementara zona lainnya diregangkan (Gbr. 55, II).
Di antara zona tekan dan tarik terdapat lapisan netral, yang serat-seratnya tidak mengalami deformasi, sehingga panjangnya tidak berubah. Dari Gambar. 55 terlihat bahwa semakin jauh letak serat dari lapisan netral maka deformasi yang dialaminya semakin besar. Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa ketika menekuk pada penampang balok di bawah pengaruh gaya dalam, timbul tegangan tekan dan tarik normal, yang besarnya bergantung pada posisi titik-titik yang bersangkutan pada penampang tersebut. Tegangan tertinggi biasanya ditunjukkan: di zona kompresi - ? maks, di zona peregangan - ? m ah. Pada titik-titik yang terletak pada sumbu netral, tegangannya nol. Tegangan normal yang timbul pada titik-titik penampang dengan ketinggian yang berbeda meningkat sebanding dengan jarak dari lapisan netral dan dapatkah dihitung dengan menggunakan rumus? = (E z) / hal,
Di mana: ? - stres biasa;
z adalah jarak dari serat yang diinginkan ke lapisan netral; E - modulus elastisitas; p adalah jari-jari kelengkungan lapisan netral.
Uji geser. Saat menguji geser (Gbr. 56), sampel logam 3 yang berbentuk silinder dimasukkan ke dalam lubang alat yang terdiri dari garpu 1 dan piringan 2. Mesin menarik piringan keluar dari garpu, sebagai akibatnya bagian tengah sampel bergerak relatif terhadap bagian luarnya. Luas kerja S (luas potongan) sama dengan dua kali luas penampang sampel, karena pemotongan terjadi secara bersamaan pada dua bidang.
Beras. 56
Ketika digeser, semua titik bagian yang dapat dideformasi yang dibatasi oleh bidang gaya yang bekerja dipindahkan dengan jarak yang sama, yaitu material pada titik-titik tersebut mengalami deformasi yang sama. Ini berarti bahwa pada semua titik pada penampang tersebut akan terdapat tegangan efektif yang sama.
Besarnya tegangan ditentukan dengan membagi resultan F gaya dalam (transversal) dengan luas penampang batang S. Karena vektor tegangan terletak pada bidang penampang, timbul tegangan tangensial di dalamnya, ditentukan dengan rumus r cf = F/2S, dimana: r cf - nilai tegangan yang dipotong;
F - gaya resultan;
S adalah luas penampang sampel. Geser adalah suatu kerusakan yang diakibatkan oleh gesernya suatu bagian suatu bahan terhadap bagian lain, yang terjadi karena pengaruh tegangan tangensial. Untuk deformasi geser, hukum Hooke berlaku: pada zona elastis, tegangan berbanding lurus dengan deformasi relatif. Koefisien proporsionalitas adalah besarnya modulus elastisitas geser G. Pergeseran relatif (sudut geser) dilambangkan dengan y. Jadi, hukum Hooke untuk deformasi geser berbentuk t = Gg, dimana: r = F/S - tegangan geser; F - gaya tangensial; S adalah luas pergeseran lapisan; y - sudut geser;
G adalah modulus geser, tergantung pada bahan bodinya.
Tes torsi. Saat menguji sampel untuk torsi, salah satu ujung pipa 2 dipasang tidak bergerak 1, ujung lainnya diputar menggunakan tuas 3 (Gbr. 57). Torsi ditandai dengan rotasi timbal balik dari penampang batang, poros, pipa di bawah pengaruh momen (pasangan gaya) yang bekerja pada bagian tersebut. Jika generatrik bujursangkar diterapkan pada permukaan batang sebelum gaya puntir diterapkan (Gbr. 57, I), maka setelah puntiran generatrik ini berbentuk garis heliks, dan setiap penampang terhadap penampang yang berdekatan berputar pada sudut tertentu. (lihat Gambar 57, II) . Artinya terjadi deformasi geser pada setiap bagian dan timbul tegangan geser. Apakah derajat perpindahan material selama torsi ditentukan oleh sudut puntir? dan menggeser y. Nilai absolut torsi ditentukan oleh sudut puntir bagian yang ditinjau relatif terhadap bagian tetap. Sudut puntir terbesar diperoleh pada jarak terjauh dari ujung batang yang tetap.
Beras. 57
Rasio sudut putar? terhadap panjang bagian I yang terkena puntir disebut sudut puntir relatif Q = ? /Z
dimana: Q - sudut puntir relatif;
sudut putar;
Uji kekerasan. Saat menentukan kekerasan bahan dalam praktik pabrik dan laboratorium, dua metode digunakan: metode Brinell dan metode Rockwell.
metode Brinell. Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa ketika mengukur kekerasan logam, bola baja 1 dengan diameter 2,5; 5 atau 10 mm ditekan ke permukaan sampel uji 2 pada beban tertentu 3 dari 625 N hingga 30 kN (62,5 hingga 3000 kgf). Setelah beban dihilangkan, diameter d dari sisa cetakan pada permukaan sampel diukur (Gbr. 58), yang semakin kecil semakin keras logamnya.
Beras. 58
Catatan. Bola baja harus terbuat dari baja yang diberi perlakuan panas dengan kekerasan minimal HB850. Kekasaran permukaan Rz tidak lebih rendah dari parameter 0,100 menurut GOST 2789-73. Tidak boleh ada cacat pada permukaan bola yang terlihat dengan kaca pembesar pada perbesaran 5x.
Angka kekerasan Brinell dihitung menggunakan rumus
D - diameter bola, mm;
d - diameter cetakan, mm.
Tabel khusus (GOST 9012-59) memungkinkan untuk menentukan kekerasan logam yang paling umum.
Perlu diperhatikan bahwa terdapat hubungan antara kekerasan Brinell baja HB dan kekuatan tariknya o fp untuk gaya karbon konvensional, dinyatakan dengan rumus o f f = 0,36 nb.
Oleh karena itu, dengan mengetahui kekerasan baja Brinell, kekuatan tariknya dapat dihitung.
Rumus ini sangat penting secara praktis. Metode Brinell biasanya menentukan kekerasan baja yang tidak dikeraskan, besi tuang, dan logam non-besi. Kekerasan baja yang dikeraskan diukur menggunakan peralatan Rockwell.
metode Rockwell. Saat mengukur kekerasan logam menggunakan metode ini, ujung tipe standar (kerucut berlian untuk logam keras atau bola baja untuk logam lebih lunak) ditekan ke dalam sampel uji di bawah aksi dua beban yang diterapkan secara berurutan: awal (F 0) 100 N (10 kgf) dan final (F 1) 1000 N (100 kgf) - untuk bola dan 1500 N (150 kgf) - untuk kerucut berlian.
Di bawah aksi beban awal, kerucut menembus logam hingga kedalaman h 0 (Gbr. 59, I); ketika beban utama awal ditambahkan, kedalaman jejak meningkat menjadi h (Gbr. 59, II) dan setelah beban utama dihilangkan tetap sama dengan h 1 (Gbr. 59, III).
Beras. 59
Kedalaman lekukan h = h 1 - h 0, diperoleh karena beban utama F 1, mencirikan kekerasan Rockwell. Pengujian dengan metode Rockwell dilakukan dengan perangkat khusus yang dilengkapi dengan indikator yang menunjukkan angka kekerasan segera setelah pengujian berakhir.
Indikatornya mempunyai dua skala: hitam (C) untuk pengujian dengan kerucut wajik dan merah (B) untuk pengujian dengan bola.
Kekerasan Rockwell diukur dalam satuan sembarang.
Contoh penunjukan kekerasan Rockwell: HRC50 (kekerasan 50 pada skala C).
Penentuan kekerasan dengan file yang dikalibrasi. Kekerasan HRC dapat ditentukan dengan menggunakan serangkaian file yang diberi perlakuan panas terhadap kekerasan potongan yang berbeda. Biasanya, interval takik berkisar antara 3 hingga 5 unit HRC. Kalibrasi file dilakukan menggunakan ubin standar, yang kekerasannya ditentukan secara tepat terlebih dahulu pada perangkat.
Kekerasan bagian uji ditentukan oleh dua file dengan interval kekerasan minimum, salah satunya hanya dapat meluncur di sepanjang bagian tersebut, dan yang kedua dapat menggoresnya sedikit. Jika file dengan HRC62 menggores logam, dan dengan HRC59 hanya meluncur di atas permukaan bagian tersebut, maka kekerasannya adalah HRC60-61.
Dalam praktiknya, metode ini digunakan untuk menentukan kekerasan perkakas (reamer, cutter, dll.), yang kekerasannya sulit diukur dengan cara lain.
Ada metode lain untuk menentukan kekerasan (metode Vickers, metode elektromagnetik, dll.) yang tidak dibahas dalam buku ini.