Este necesar să se facă distincția între caracteristicile mecanice ale unui material, în funcție de compoziția sa chimică, structură, tratamentul termic, temperatură, condițiile de încărcare și viteza, și caracteristicile mecanice ale unei piese realizate din acest material, care este influențată suplimentar de dimensiunea acestuia. și forma, precum și condițiile de interacțiune cu alte părți și mediul.
Principalele proprietăți mecanice ale materialului includ: rezistență - capacitatea de a rezista la sarcini fără distrugere;
deformabilitate - capacitatea de a schimba dimensiunea și forma fără distrugere;
elasticitate - capacitatea de a-și restabili dimensiunea și forma inițială după îndepărtarea sarcinilor;
plasticitate - capacitatea de a obține o deformare semnificativă care rămâne după îndepărtarea sarcinii; această deformare se numește reziduală;
duritate - capacitatea de a rezista efectelor de contact locale ale deformării plastice sau ruperii fragile în stratul de suprafață;
rezistența la oboseală - capacitatea de a rezista la oboseală, adică apariția și dezvoltarea fisurilor sub influența sarcinilor repetate.
Materialele care eșuează cu o deformare reziduală semnificativă sunt numite ductile, în timp ce materialele care eșuează cu o deformare reziduală foarte mică sunt numite fragile.
Caracteristicile de rezistență, ductilitate și duritate sunt determinate sub sarcini care cresc treptat; ele servesc la evaluarea rezistenţei statice a materialului. Rezistența la oboseală este determinată sub sarcini variabile; este utilizată pentru a evalua performanța materialului la solicitări variabile.
Pe măsură ce sarcina sau durata acțiunii sale crește, capacitatea materialului de a rezista încărcării ulterioare se epuizează treptat; acest fenomen se numește deteriorabilitate.
Același material în condiții și rate de încărcare diferite și la temperaturi diferite poate avea proprietăți mecanice diferite. Evaluarea cantitativă a proprietăților mecanice se realizează prin testarea probelor standard în anumite condiții de încărcare.
Principalele caracteristici mecanice ale unei piese, împreună cu rezistența și rezistența la oboseală, includ rigiditatea - capacitatea de a rezista schimbărilor de dimensiune și formă sub influența sarcinilor; caracteristica opusă se numește conformare.
Sarcina la care rezistența piesei este afectată, împiedicând funcționarea ei ulterioară, poate depăși semnificativ sarcina provocând distrugerea locală a materialului în orice punct, datorită includerii în lucrare a unor zone anterior mai puțin încărcate ale piesei. Capacitatea unei piese de a rezista distrugerii în prezența fisurilor se numește rezistență la fisuri.
Majoritatea materialelor structurale utilizate (oțel, aluminiu și aliaje de titan) au aceleași proprietăți mecanice în toate direcțiile, adică sunt izotrope. Alături de acestea, există materiale (lemn, multe materiale compozite, adică compuse din două sau mai multe componente), ale căror proprietăți sunt semnificativ diferite în direcții diferite. Se numesc anizotrope. Caracteristicile mecanice ale pieselor din materiale compozite depind de metoda de fabricare a acestora.
Anizotropia poate fi obținută special în timpul procesului de turnare (piese cu cristalizare direcțională sau structură monocristalină) pentru a oferi rezistență sporită în direcția celor mai mari sarcini.
Proprietățile mecanice caracterizează capacitatea metalelor și aliajelor de a rezista la acțiunea sarcinilor aplicate acestora, iar caracteristicile mecanice exprimă aceste proprietăți cantitativ. Principalele proprietăți ale materialelor metalice sunt; rezistență, ductilitate (sau tenacitate), duritate, rezistență la impact, rezistență la uzură, fluaj etc.
Caracteristicile mecanice ale materialelor sunt determinate în timpul încercărilor mecanice, care, în funcție de natura sarcinii în timp, se împart în statice, dinamice și revariabile.
În funcție de metoda de aplicare a forțelor (încărcărilor) exterioare, se disting încercările de tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune, încovoiere la impact etc.
Caracteristicile mecanice de bază ale metalelor și aliajelor.
Rezistența la tracțiune (rezistența finală, rezistența la tracțiune - efort condiționat corespunzătoare celei mai mari sarcini care precede distrugerea probei.
Rezistența adevărată la tracțiune (stresul adevărat) este tensiunea determinată de raportul dintre sarcina în momentul ruperii și aria secțiunii transversale a probei în punctul de rupere.
Limita de curgere (fizică) este cea mai mică tensiune la care proba este deformată fără o creștere vizibilă a sarcinii de tracțiune.
Limita de curgere (condițională) - efortul la care alungirea reziduală atinge 0,2% din lungimea secțiunii probei, a cărei alungire este luată în considerare la determinarea caracteristicii specificate. Limita de proporționalitate (condițională) - efort la care abaterea de la relația liniară dintre sarcină și alungire atinge o astfel de valoare încât tangenta unghiului de înclinare format de tangenta la curba de deformare (în punctul luat în considerare) cu axa a sarcinii crește cu 50% din valoarea sa pe diagrama elastică liniară. Este permisă creșterea tangentei unghiului de înclinare cu 10 sau 25%.
Limita elastică este efortul condiționat corespunzător apariției deformației reziduale. Este posibil să se determine limita elastică cu toleranțe de până la 0,005%, apoi va fi desemnată în consecință.
Alungirea relativă după ruptură este raportul dintre creșterea lungimii probei după ruptură și lungimea inițială calculată. Există alungiri relative obținute la testarea pe probe cu un raport lungime/diametru de cinci ori și de zece ori. Sunt permise și alte rapoarte, de exemplu 2,5, la testarea pieselor turnate.
Contracția relativă după ruptură este raportul dintre aria secțiunii transversale a probei la locul de rupere și aria secțiunii transversale inițiale.
Caracteristicile specificate ale proprietăților mecanice sunt determinate prin testarea materialelor pentru tensiune conform metodelor prevăzute în GOST 1497-61, pe probe cilindrice și plate, ale căror forme și dimensiuni sunt stabilite de același standard. Testele de tracțiune la temperaturi ridicate (până la 1200 ° C) sunt stabilite de GOST 9651-73, pentru rezistență pe termen lung - GOST 10145-62.
Modulul de elasticitate normală este raportul dintre efort și alungirea relativă corespunzătoare în tensiune (compresie) în limitele deformării elastice (legea lui Hooke).
Duritatea la impact, o caracteristică mecanică a tenacității unui metal, este determinată de munca depusă la o fractură de impact pe un dispozitiv de impact cu pendul a unui eșantion de un anumit tip și legat de aria secțiunii transversale de lucru a probei la punctul tăieturii. Testele la temperaturi normale sunt efectuate conform GOST 9454-60, la temperaturi scăzute - conform GOST 9455-60 și la temperaturi ridicate - conform GOST 9656-61.
Limita de anduranță (oboseală) este solicitarea maximă la care materialele eșantionului pot rezista la un anumit număr de cicluri simetrice (de la +P la -P) fără distrugere, luată ca bază. Numărul de cicluri este specificat prin specificații tehnice și reprezintă un număr mare. Metodele de testare a metalelor pentru rezistență sunt reglementate de GOST 2860-65.
Rezistența finală la compresiune este raportul dintre sarcina de rupere și aria secțiunii transversale a probei înainte de testare.
Limita de fluaj condiționat este tensiunea care provoacă o anumită alungire a unei probe (totală sau reziduală) pe o anumită perioadă de timp la o anumită temperatură.
Duritate Brinell - determinată pe un tester de duritate TSh prin apăsarea unei bile de oțel călit p. testați metalul sau aliajul.
Duritatea Rockwell HRA, HRB și HRC se determină prin presarea unei bile de oțel cu un diametru de ~ 1,6 mm sau a unui con (diamant sau carbură) în metal cu un colț la vârful de 120° pe un tester de duritate TK. În funcție de condițiile de determinare, care sunt standardizate de GOST 9013-68, se disting trei valori HR: HRA - pentru materiale foarte dure (scara A) - testul se efectuează prin indentarea unui con de diamant; HRB - pentru oțel moale (scara B) - bilă de oțel; HRC - pentru oțel călit (scara C) - con de carbură sau diamant.
Adâncimea de penetrare a conului de diamant la testarea în metal este mică, ceea ce face posibilă testarea produselor mai subțiri decât la determinarea durității Brinell. Duritatea Rockwell este o caracteristică condiționată, a cărei valoare este măsurată pe scara dispozitivului.
Duritatea Vickers HV este determinată prin indentarea unei piramide tetraedrice obișnuite standard de diamant. Numărul durității se determină prin măsurarea lungimii diagonalelor (media aritmetică a sumei a două diagonale) și recalculând folosind formula
Sarcinile standard, în funcție de grosimea probei, sunt de 5, 10, 20, 30, 50 și 100 kgf. Timpul de întârziere sub sarcină este luat pentru metale feroase 10-15 secunde, pentru metale neferoase - 28-32. În consecință, simbolul HV 10/30-500 înseamnă: 500 - numărul de duritate; 10 - încărcare și 30 - timp de menținere.
Metoda Vickers este utilizată pentru a măsura duritatea pieselor cu secțiune transversală mică și a straturilor subțiri de suprafață tare ale produselor cimentate, nitrurate sau cianurate.
49.Cristalizarea secundară a metalelor Cristalizarea secundară are o mare importanță practică și servește drept bază pentru o serie de procese de tratament termic, îmbătrânire etc., care schimbă și îmbunătățesc semnificativ proprietățile aliajelor. Majoritatea proceselor de cristalizare secundară implică difuzie. Difuzia în aliaje dure este posibilă din mai multe motive. În special, în soluțiile de substituție apare din cauza prezenței locurilor neumplute (locuri vacante) în grile. Atât atomii de solvent, cât și atomii de dizolvat se pot mișca. În timpul formării soluțiilor interstițiale, mișcarea atomilor dizolvați are loc prin interstițiile rețelelor.Difuzia are loc cu cât mai repede, cu atât diferența de concentrație este mai mare; cu atât temperatura este mai mare.I (coagularea se referă la creșterea cristalelor mari în detrimentul a celor mici;subsferoidizarea -transformarea cristalelor alungite in cele rotunjite.Ambele procese apar din dorinta sistemului de a reduce energia libera.In acest caz, ACEASTA se realizeaza deoarece raportul sumei
Suprafețele boabelor devin mai mici în raport cu volumele lor. Coagularea și sferoidizarea au loc mai ușor cu cât temperatura este mai mare. În fig. 41 prezintă o diagramă a stării aliajului în care scade solubilitatea celui de-al doilea component în soluția solidă. Pe această diagramă (spre deosebire de diagrama din Fig. 39), apare linia EQ, care caracterizează selecția excesului de cristale ale componentei B, care se numesc secundare (B2), spre deosebire de cristalele primare (B\), care se disting de-a lungul liniei CD-ului. Ca exemplu, să luăm în considerare procesul de formare a cristalelor secundare în timpul răcirii soluțiilor solide a cu concentrație K. La temperatura t\, structura este monofazată, când se atinge linia EQ, soluția devine saturată și pe măsură ce are loc răcirea, excesul de fază B2 este eliberat din acesta, acesta din urmă poate fi eliberat de-a lungul limitelor cristalelor a și ia forma unei rețele. Și aici are loc mai întâi formarea nucleelor și apoi creșterea lor.Totuși, locul în care apar nucleele și creșterea lor este predeterminat de suprafețele boabelor primare. Uneori, aranjarea fazei secundare sub formă de rețea este nedorită, apoi este fie împiedicată, fie eliminată. Rețeaua este îndepărtată în diferite moduri, de exemplu, prin recoacere sferoidică. Cristalizarea conform diagramei (Fig. 41) face posibilă modificarea semnificativă a proprietăților aliajului prin călire și revenire sau prin îmbătrânire.
50. Aliaje DS cu solubilitate nelimitată a componentelor Ambii componentă nelimitat solubilîn lichid și în solid state nu formează compuși chimici.
Componente: A, B.
Faze: L, α.
Dacă doi componentă se dizolvă la infinit în stare lichidă și solidă, atunci existența a doar două faze este posibilă - lichid soluţie Teren solid soluţieα. Prin urmare, nu pot exista trei faze, cristalizare la constantă temperatura nu există orizontală linii pe diagramă Nu.
Diagrama prezentată în Fig. 1, este format din trei zone: lichid, lichid + solid soluţieși soluție solidă.
Linia AmB este linia lichidus și liniaАnВ - linia solidus. Procesul de cristalizare reprezentată printr-o curbă aliaj de răcire(Fig. 2).
Punctul 1 corespunde începutului cristalizare, punct 2 - sfârşitul. Între puncte 1 și 2 (adică între linesliquidusși solidus) aliaj este într-o stare în două faze. La două componente si doua faze sistem monovariantă (c = k-f+1 = 2 - 2 + 1 = 1), adică dacă temperatura se schimbă, atunci la fel concentrația componentelorîn faze; fiecare temperatura corespund strict anumitor compozitii faze concentraţieși numărul de faze aliaj, situat între linessolidusşi lichidus sunt determinate regulă segmente. Asa de, aliaj Rude punct a constă din faze lichide și solide. Compus faza lichidă va fi determinată de proiecție puncte b întins pe linii lichidus și Compus fază solidă – proiecție puncte cu culcat linii solidus. Cantitatea de faze lichide și solide se determină din următoarele rapoarte: cantitatea de fază lichidă ac/bc, cantitatea de fază solidă ba/bc.
În toate intervalul de cristalizare(din puncte 1la puncte 2) din lichid aliaj,
având originalul concentraţie K, se evidențiază cristalele care sunt mai bogate în componenta refractară. Compus primul cristale va fi determinată de proiecția s. Sfârşit cristalizarea aliajului K trebuie să intre punct 2, când ultima picătură de lichid având Compus eu, mă voi întări. Segmentul care arată cantitatea de fază solidă a fost egal cu zero in punct/ când tocmai a început cristalizare, și cantitatea de tot aliaj V punct 2 când cristalizareîncheiat. Compus lichidul se modifică de-a lungul curbei 1 - l și Compoziția cristalelor- de-a lungul curbei s- 2 și în moment absolvire cristalizareCompoziția cristalelor la fel ca Compus lichid original.
51. Proprietăţile de temperatură ale materialelor Pentru materiale, sunt introduse mai multe puncte de temperatură caracteristice, indicând performanța și comportamentul materialelor atunci când temperatura se modifică. Rezistență la căldură - temperatura maximă la care durata de viață a materialului nu scade. Conform acestui parametru, toate materialele sunt împărțite în clase de rezistență la căldură.
Rezistență la căldură
- temperatura la care se produce deteriorarea caracteristicilor atunci cand este atinsa pentru o perioada scurta de timp.
Rezistență la căldură
- temperatura la care se produc modificările chimice într-un material.
Rezistenta la inghet
- capacitatea de a lucra la temperaturi scăzute (acest parametru este important pentru cauciucuri).
Inflamabilitate
- capacitatea de a aprinde, de a menține focul, de a se autoaprinde.Aceste grade sunt diferite de inflamabilitate. Toate aceste concepte definesc temperaturi caracteristice la care orice proprietate a unui material se modifică. Există unele temperaturi care sunt caracteristice tuturor materialelor și există temperaturi care sunt specifice unor materiale electrice. în care orice caracteristică se schimbă dramatic. Majoritatea materialelor au puncte de topire și de fierbere. Punctul de topire este temperatura la care are loc trecerea de la solid la lichid. Heliul lichid nu are un punct de topire; rămâne lichid chiar și la zero Kelvin. Cele mai refractare sunt wolfram - 3387 °C, molibdenul - 2622 °C, reniul - 3180 °C, tantalul - 3000 °C. Printre ceramice există substanțe refractare: carbura de hafniu HfC și carbura de tantal TaC au puncte de topire de 2880 °C, nitrură de titan și carbură - mai mult de 3000 °C. Sunt materiale, în principal polimeri termoplastici, care au un punct de înmuiere, dar nu ajunge la topire, deoarece... distrugerea moleculelor de polimer începe la temperaturi ridicate. Cu polimerii termorigizi, nici măcar nu ajunge la punctul de înmuiere; materialul începe să se descompună mai devreme. Există aliaje și alte substanțe complexe care au un proces complex de topire: la o anumită temperatură, numită „solidus”, are loc topirea parțială, adică. trecerea unei părți dintr-o substanță în stare lichidă. Restul substanței este în stare solidă. Se dovedește ceva ca o ciupercă. Pe măsură ce temperatura crește, din ce în ce mai mult se transformă într-o stare lichidă, în cele din urmă la o anumită temperatură numită „liquidus” se va produce topirea completă a substanței. De exemplu, un aliaj de staniu și plumb pentru lipit, numit simplu „lipire”, începe să se topească la aproximativ 180 °C (punct solidus) și se topește la aproximativ 230 °C (punct lichid).
În orice proces de topire, atingerea unui anumit punct este o condiție necesară, dar nu suficientă pentru topire. Pentru a topi o substanță, trebuie să îi dai energie, care se numește căldură de fuziune. Se calculează pe gram (sau pe moleculă). Punctul de fierbere este temperatura la care are loc trecerea de la lichid la vapori. Aproape toate substanțele simple fierb, compușii organici complecși nu fierb; se descompun la temperaturi mai scăzute, fără a ajunge la fierbere. Punctul de fierbere este influențat semnificativ de presiune. Deci, de exemplu, pentru apă, puteți schimba punctul de fierbere de la 100 ° C la 373 ° C prin aplicarea unei presiuni de 225 atm. Fierberea soluțiilor, de ex. Procesul de substanțe reciproc solubile unul în celălalt are loc într-un mod complex; două componente fierb deodată, doar în vapori există mai mult o substanță decât cealaltă. De exemplu, o soluție slabă de alcool în apă fierbe, astfel încât există mai mult alcool în vapori decât în apă. Din acest motiv, funcționează distilare și după condensarea aburului se obține alcool, dar îmbogățit cu apă. Există amestecuri care fierb în același timp, de exemplu alcool 96%. Aici, în timpul fierberii, compoziția lichidului și compoziția vaporilor sunt aceleași. După condensarea aburului, se obține alcool de exact aceeași compoziție. Astfel de amestecuri se numesc azeotrop. Există temperaturi specifice materialelor electrice. De exemplu, pentru feroelectrice așa-numitele Punctul Curie. Se dovedește că starea feroelectrică a materiei apare numai la temperaturi scăzute. Există o temperatură pentru fiecare feroelectric peste care nu pot exista domenii și se transformă într-un paraelectric. Această temperatură se numește punctul Curie. Constanta dielectrică sub punctul Curie este ridicată; crește ușor pe măsură ce se apropie de punctul Curie. După atingerea acestui punct, constanta dielectrică scade brusc. De exemplu, pentru cel mai comun feroelectric: titanat de bariu, punctul Curie este de 120 °C, pentru titanatul de zirconat de plumb 270 °C, pentru unele feroelectrice organice temperatura Curie este negativă. O temperatură similară (numită și punctul Curie) există pentru feromagneți. Comportamentul permeabilității magnetice este similar cu comportamentul constantei dielectrice pe măsură ce temperatura crește și se apropie de punctul Curie. Singura diferență este că scăderea permeabilității magnetice odată cu creșterea temperaturii se produce mai brusc după atingerea punctului Curie. Valorile punctului Curie pentru unele materiale: fier 770 °C, cobalt 1330 °C, erbiu și holmiu (-253 °C), ceramică - într-un interval larg de temperatură. Pentru antiferomagneți, se numește un punct similar Néel punct.
Informații conexe.
Proprietățile mecanice evaluează capacitatea unui material de a rezista la sarcini mecanice și caracterizează performanța produselor.
Mecanic se numesc proprietăți care sunt determinate în timpul încercărilor sub influența sarcinilor externe - rezultatul acestor încercări sunt caracteristici cantitative ale proprietăților mecanice. Proprietățile mecanice caracterizează comportamentul unui material sub influența tensiunilor (care duc la deformare și distrugere) care acționează atât în timpul procesului de fabricație a produselor (turnare, sudare, tratare sub presiune etc.), cât și în timpul funcționării.
Caracteristicile standard ale proprietăților mecanice sunt determinate în condiții de laborator pe probe de dimensiuni standard prin crearea deformării plastice ireversibile sau distrugerea probelor. Încercările se efectuează sub sarcini externe: tensiune, compresiune, torsiune, impact; in conditii de sarcini alternante si de uzura. Valorile caracteristicilor obținute sunt de obicei date în cărți de referință.
Un exemplu ar fi următoarele caracteristici:
Rezistența la rupere, estimată prin rezistența la tracțiune sau rezistența la tracțiune, este sarcina specifică maximă (tensiunea) pe care o poate rezista un material înainte de rupere atunci când este întins;
Rezistența la deformare plastică, măsurată prin limita de curgere, este tensiunea la care începe deformarea plastică a unui material sub tensiune;
Rezistența la deformații elastice, estimată prin limita elastică, este tensiunea peste care materialul capătă deformații reziduale;
Capacitatea de a rezista la deformarea plastică, evaluată prin alungirea relativă a probei în timpul tensiunii și îngustarea relativă a secțiunii sale transversale;
Capacitatea de a rezista la sarcini dinamice, evaluată prin rezistența la impact;
Duritatea, estimată prin rezistența unui material la pătrunderea unui indentor (probă de referință).
Proprietățile mecanice ale materialelor sunt determinate în condiții de încărcare statică și dinamică.
Elasticitatea caracterizează proprietățile elastice ale unui polimer, capacitatea unui material de a suferi modificări mari reversibile de formă sub sarcini mici datorită vibrației legăturilor și capacității macromoleculelor de a se îndoi.
Testele statice includ și teste pentru compresiune, torsiune, încovoiere și alte tipuri de încărcare.
Un dezavantaj comun al metodelor statice pentru determinarea proprietăților fizice și mecanice ale materialelor este necesitatea de a distruge proba, ceea ce exclude posibilitatea utilizării ulterioare a piesei în scopul propus, ca urmare a tăierii unei probe de testare din aceasta.
Determinarea durității. Aceasta este o metodă de testare nedistructivă a proprietăților mecanice ale unui material sub sarcină statică. Duritatea este evaluată în principal pentru metale, deoarece pentru majoritatea materialelor nemetalice duritatea nu este o proprietate care determină performanța acestora.
Duritatea este evaluată prin rezistența materialului la pătrunderea în el sub o sarcină statică a unui corp străin de formă geometrică obișnuită având o duritate de referință (Fig. 14).
Orez. 14 Determinarea durității materialelor: A- diagrama de incarcare; b- masurarea duritatii conform Brinell; V- Măsurarea durității Vickers
Apăsarea probei de referință în proba de testat se realizează cu instrumente speciale, dintre care instrumentele Brinnell, Rockwell și Vickers sunt cele mai des folosite.
Metoda Brinell este cea mai comună - o bilă de oțel călit este presată în probă. Diametrul amprentei d otp se măsoară folosind o lupă cu o scară. Apoi, folosiți tabelele pentru a afla duritatea materialului. Testul Vickers folosește un tăietor de diamant, în timp ce testul Rockwell folosește un con de diamant.
Luminescență (fluorescență și fosforescență) - efecte de strălucire la absorbția energiei din lumina incidentă, acțiune mecanică, reacții chimice sau căldură.
Proprietățile optice ale substanțelor sunt de mare importanță practică. Refracția luminii este utilizată pentru realizarea lentilelor pentru instrumente optice, reflexia este folosită pentru izolarea termică: prin selectarea acoperirilor adecvate, este posibil să se influențeze proprietățile materialelor pentru a absorbi sau reflecta radiația termică, dar transmite lumina vizibilă. Geamul are o culoare caracteristică pentru aer condiționat.
Ochelarii cameleon cu auto-nuanțare, luminile fluorescente și ecranele pentru osciloscop sunt utilizate pe scară largă. Acoperirile metalice (aluminiu anodizat) sunt folosite în scopuri decorative (reflectivitatea materialului este importantă) și se folosesc oglinzi de precizie ale suprafețelor metalizate.
Proprietăți decorative materialele sunt determinate de aspectul lor și depind de modelul lor exterior, design, textură, structură, metoda de tratare a suprafeței, prezența acoperirilor și reliefurilor.
Proprietăți biologice materialele sunt determinate:
Impactul lor asupra mediului, gradul de toxicitate asupra organismelor vii;
Adecvarea lor pentru existența și dezvoltarea oricăror organisme (ciuperci, insecte, mucegai etc.).
Metodele de determinare a proprietăților mecanice ale metalelor sunt împărțite în:
- static, când sarcina crește lent și lin (încercări de tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune, duritate);
- dinamică, când sarcina crește la viteză mare (încercări la îndoire la impact);
- ciclic, când sarcina se modifică în mod repetat în mărime și direcție (încercări de oboseală).
Încercarea de tracțiune
La testarea rezistenței la tracțiune, se determină rezistența la tracțiune (σ in), rezistența la curgere (σ t), alungirea relativă (δ) și contracția relativă (ψ). Încercările se efectuează pe mașini de încercare la tracțiune folosind mostre standard cu aria secțiunii transversale Fo și lungimea de lucru (calculată) lo. În urma încercărilor se obține o diagramă de tracțiune (Fig. 1). Axa absciselor indică valoarea deformației, iar axa ordonatelor indică valoarea încărcăturii care se aplică probei.
Rezistența finală (σ in) este sarcina maximă pe care materialul o poate suporta fără distrugere, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Pmax/Fo).
Orez. 1. Diagrama tensiunii
Trebuie remarcat faptul că atunci când este întins, proba se alungește, iar secțiunea sa transversală scade continuu. Efortul adevărat este determinat prin împărțirea sarcinii care acționează la un anumit moment la aria pe care o are proba în acel moment. În practica de zi cu zi, tensiunile reale nu sunt determinate, ci tensiunile condiționate sunt utilizate, presupunând că secțiunea transversală Fo a eșantionului rămâne neschimbată.
Limita de curgere (σ t) este sarcina la care are loc deformarea plastică, raportată la aria secțiunii transversale inițiale a probei (Рт/Fo). Cu toate acestea, în timpul încercărilor de tracțiune, majoritatea aliajelor nu au platouri de curgere pe diagrame. Prin urmare, se determină limita de curgere condiționată (σ 0,2) - efortul căruia îi corespunde o deformare plastică de 0,2%. Valoarea selectată de 0,2% caracterizează destul de precis trecerea de la deformațiile elastice la cele plastice.
Caracteristicile materialului includ și limita elastică (σ pr), care înseamnă solicitarea la care deformația plastică atinge o valoare dată. În mod obișnuit, se folosesc valori de deformare reziduală de 0,005; 0,02; 0,05%. Astfel, σ 0,05 = Ppr / Fo (Ppr este sarcina la care alungirea reziduală este de 0,05%).
Limita de proporționalitate σ pc = Ppc / Fo (Ppc este sarcina maximă, sub acțiunea căreia legea lui Hooke este încă îndeplinită).
Plasticitatea este caracterizată prin alungire relativă (δ) și contracție relativă (ψ):
δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,
unde lk este lungimea finală a probei; lo și Fo sunt lungimea inițială și aria secțiunii transversale a probei; Fk este aria secțiunii transversale la locul rupturii.
Pentru materialele cu plasticitate scăzută, încercările de tracțiune sunt dificile, deoarece distorsiunile minore în timpul instalării probei introduc o eroare semnificativă în determinarea sarcinii de rupere. Astfel de materiale sunt de obicei supuse testării la încovoiere.
Test de duritate
Reguli:
Duritatea este capacitatea unui material de a rezista la pătrunderea altui corp, mai dur, a unui indentor. Duritatea materialului este determinată de metodele Brinell, Rockwell, Vickers și Shore (Fig. 2).
 |
 |
 |
| A | b | V |
Orez. 2. Scheme pentru determinarea durității conform Brinell (a), Rockwell (b) și Vickers (c)
Duritatea Brinell a unui metal este indicată prin literele HB și un număr. Pentru a converti numărul durității în sistemul SI, utilizați coeficientul K = 9,8 106, cu care se înmulțește valoarea durității Brinell: HB = HB K, Pa.
Metoda durității Brinell nu este recomandată pentru utilizare pentru oțeluri cu o duritate mai mare de HB 450 și metale neferoase cu o duritate mai mare de 200 HB.
Pentru diverse materiale s-a stabilit o corelație între rezistența finală (în MPa) și numărul de duritate HB: σ în ≈ 3,4 HB - pentru oțelurile carbon laminate la cald; σ în ≈ 4,5 HB - pentru aliajele de cupru, σ în ≈ 3,5 HB - pentru aliajele de aluminiu.
Determinarea durității prin metoda Rockwell se realizează prin presarea unui con de diamant sau a unei bile de oțel în metal. Dispozitivul Rockwell are trei scale - A, B, C. Conul de diamant este folosit pentru a testa materiale dure (scara A și C), iar mingea este folosită pentru a testa materiale moi (scara B). În funcție de scară, duritatea este desemnată prin literele HRB, HRC, HRA și este exprimată în unități speciale.
Când se măsoară duritatea folosind metoda Vickers, o piramidă de diamant tetraedrică este presată în suprafața metalică (fiind șlefuită sau lustruită). Această metodă este utilizată pentru a determina duritatea părților subțiri și a straturilor de suprafață subțiri care au duritate mare (de exemplu, după nitrurare). Duritatea Vickers este desemnată HV. Conversia numărului de duritate HV în sistemul SI se realizează în mod similar conversiei numărului de duritate HB.
Când se măsoară duritatea folosind metoda Shore, o minge cu un indentor cade pe eșantion, perpendicular pe suprafața sa, iar duritatea este determinată de înălțimea retragerii mingii și este desemnată HS.
Metoda Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - duritatea este determinată de timpul de amortizare al oscilațiilor unui pendul, al cărui suport este metalul studiat.
Test de impact
Rezistența la impact caracterizează capacitatea unui material de a rezista la sarcini dinamice și tendința rezultată la rupere fragilă. Pentru testarea la impact se fac mostre speciale cu crestătură, care sunt apoi distruse pe un șofer cu impact pendular (Fig. 3). Folosind cântarul pendul pentru piloți, se determină munca K cheltuită la distrugere și se calculează principala caracteristică obținută în urma acestor încercări - rezistența la impact. Este determinată de raportul dintre activitatea de distrugere a probei și aria secțiunii transversale a acesteia și se măsoară în MJ/m2.
Pentru a desemna rezistența la impact, utilizați literele KS și adăugați o treime, care indică tipul de tăiere pe eșantion: U, V, T. Notația KCU înseamnă rezistența la impact a unei probe cu o crestătură în formă de U, KCV - cu o crestătură în formă de V și KCT - cu o fisură , creată la baza tăieturii. Lucrarea de distrugere a unei probe în timpul încercărilor de impact conține două componente: munca de inițiere a fisurii (Az) și munca de propagare a fisurii (Ar).
Determinarea rezistenței la impact este deosebit de importantă pentru metalele care funcționează la temperaturi scăzute și prezintă o tendință de fragilitate la rece, adică o scădere a rezistenței la impact pe măsură ce temperatura de funcționare scade.
Orez. 3. Schema unui pilot de pilon pendul și eșantion de impact
La efectuarea încercărilor de impact asupra probelor crestate la temperaturi scăzute se determină pragul de fragilitate la rece, care caracterizează efectul scăderii temperaturii asupra tendinței materialului de rupere fragilă. În timpul tranziției de la fractură ductilă la fragilă, se observă o scădere bruscă a rezistenței la impact în domeniul de temperatură, care se numește pragul de temperatură al fragilității la rece. În acest caz, structura fracturii se schimbă de la mată fibroasă (fractură ductilă) la strălucitoare cristalină (fractură fragilă). Pragul de fragilitate la rece este desemnat printr-un interval de temperatură (tb. – txr.) sau o temperatură t50, la care se observă 50% din componenta fibroasă în fractura probei sau valoarea rezistenței la impact este redusă la jumătate.
Adecvarea unui material pentru funcționarea la o anumită temperatură este judecată de marja de temperatură a vâscozității, care este determinată de diferența dintre temperatura de funcționare și temperatura de tranziție a fragilității la rece și cu cât este mai mare, cu atât materialul este mai fiabil.
Test de oboseală
Oboseala este procesul de acumulare treptată a deteriorării unui material sub influența tensiunilor alternative repetate, care duc la formarea de fisuri și distrugere. Oboseala metalică este cauzată de concentrarea tensiunilor în volumele sale individuale (în locurile de acumulare de incluziuni nemetalice și gazoase, defecte structurale). Capacitatea unui metal de a rezista la oboseală se numește rezistență.
Încercările de oboseală se efectuează pe mașini pentru îndoirea repetată-alternantă a unui eșantion rotativ, fixate la unul sau ambele capete, sau pe mașinile de testare a tensiunii-comprimare, sau pentru torsiune repetată-alternativă. În urma testelor se determină limita de anduranță, care caracterizează rezistența materialului la oboseală.
Limita de oboseală este solicitarea maximă sub care nu apare cedarea la oboseală după un număr de bază de cicluri de încărcare.
Limita de anduranță este notată cu σ R, unde R este coeficientul de asimetrie a ciclului.
Pentru a determina limita de anduranță, sunt testate cel puțin zece probe. Fiecare eșantion este testat la o singură solicitare până la defecțiune sau la un număr de bază de cicluri. Numărul de bază de cicluri trebuie să fie de cel puțin 107 încărcări (pentru oțel) și 108 (pentru metale neferoase).
O caracteristică importantă a rezistenței structurale este supraviețuirea în condiții de încărcare ciclică, care este înțeleasă ca durata de funcționare a unei piese din momentul inițierii primei fisuri macroscopice de oboseală cu dimensiunea de 0,5...1 mm până la distrugerea finală. Supraviețuirea este de o importanță deosebită pentru fiabilitatea operațională a produselor, a căror funcționare fără probleme este menținută prin detectarea timpurie și prevenirea dezvoltării ulterioare a fisurilor de oboseală.
legea lui Hooke
După cum se știe, diferite metale și aliaje au proprietăți mecanice și tehnologice diferite, care determină calitatea pieselor mașinii, precum și prelucrabilitatea metalului. Aceste proprietăți ale metalului sunt evidențiate prin teste adecvate de tensiune, compresie, încovoiere, duritate etc.
Încercarea de tracțiune. Pentru a determina rezistența la tracțiune a metalului, se realizează o probă 1 și se instalează în clemele (sau clemele) 2 ale mașinii de încercare la tracțiune. În aceste scopuri, cel mai des sunt utilizate mașini cu un sistem de transmisie a forței hidraulice sau un sistem cu șuruburi.
Forța de tracțiune F (Fig. 51) creează tensiuni în proba de testat și provoacă alungirea acesteia. Când stresul depășește rezistența probei, aceasta se va rupe.
Orez. 51
Rezultatele testului sunt de obicei prezentate sub formă de grafic. Sarcina F este reprezentată de-a lungul axei absciselor, alungirea absolută?l este reprezentată de-a lungul axei ordonatelor.
Diagrama arată că la început proba se alungește proporțional cu sarcina. Secțiunea dreaptă OA corespunde deformațiilor elastice reversibile. În timpul descărcarii, proba își ia dimensiunile originale (acest proces este descris de aceeași secțiune dreaptă a curbei). Secțiunea curbată a AC corespunde deformațiilor plastice ireversibile. La descărcare (linia întreruptă SV), proba nu revine la dimensiunile inițiale și păstrează o oarecare deformare reziduală.
Din punctul C, proba se prelungește fără a crește sarcina. Secțiunea orizontală a diagramei CM se numește suprafață de producție. Tensiunea la care deformarea crește fără a crește sarcina se numește limită de curgere.
După cum arată studiile, fluiditatea este însoțită de deplasări reciproce semnificative ale cristalelor, în urma cărora apar linii pe suprafața probei, înclinate față de axa probei la un unghi de 45°. După ce a suferit o stare de fluiditate, materialul dobândește din nou capacitatea de a rezista la întindere (este întărit), iar diagrama dincolo de punctul M se ridică în sus, deși mult mai gol decât înainte. În punctul D, stresul probei atinge cea mai mare valoare, iar pe eșantion apare o îngustare locală accentuată, așa-numita gât. Aria secțiunii transversale a gâtului scade rapid și, ca urmare, proba se rupe, ceea ce corespunde poziției punctului K din diagramă. Rezistența la tracțiune a probei este determinată de formula despre fc = F D / S, unde: S fc - rezistența la tracțiune;
F D este sarcina la care, după o anumită perioadă de timp, are loc cedarea probei de tracțiune, N (kgf); S este aria secțiunii transversale a probei în poziția inițială, m 2 (mm 2).
De obicei, la testarea diferitelor metale și aliaje pentru tensiune, se determină alungirea relativă e - raportul dintre creșterea lungimii probei înainte de rupere și lungimea inițială a probei. Este determinat de o formulă? = ?l/l 0 -100,
Unde: ? - extensie relativă;
L = l 1 - I 0 - alungirea absolută; l 0 - lungimea inițială a probei; l 1 - lungimea probei după testare. S-a stabilit experimental că solicitarea dintr-un material în timpul deformării elastice crește proporțional cu alungirea relativă a probei. Această dependență se numește legea lui Huck.
Pentru întinderea unilaterală (longitudinală), legea lui Hooke are forma o = E-?,
unde: o = F/s - tensiune normală; F - forța de tracțiune; s - aria secțiunii transversale;
Extensie relativă;
E este o valoare constantă în funcție de materialul tijei.
Notă. În sistemul SI, unitatea de măsură a tensiunii este Pascal - stresul cauzat de o forță de 1 newton (N) distribuită uniform pe o suprafață normală acesteia cu o suprafață de 1 m 2.
1 Pa = 0,102 10-4 kgf/cm2;
1 Pa = 0,102 10 -6 kgf/mm2;
1 kgf/cm2 = 9,81 10 4 Pa;
1 kgf/mm 2 = 9,81 10 6 Pa.
Datorită faptului că unitatea de pascal de stres este foarte mică, este necesar să se folosească o unitate mai mare - megapascal 1 MP a = 10 6 Pa.
Gosstandart permite utilizarea unității newton pe milimetru pătrat (N/mm 2). Valorile numerice ale tensiunilor exprimate în N/mm 2 și în MPa sunt aceleași. Unitatea N/mm2 este, de asemenea, convenabilă deoarece dimensiunile din desene sunt date în milimetri.
Coeficientul de proporționalitate E se numește modul de elasticitate de tracțiune sau modul de Young. Care este semnificația fizică a modulului elastic? Să ne întoarcem la diagrama tensiunii eșantionului (vezi Fig. 51, II). Modulul de elasticitate pe acesta este proporțional cu tangenta unghiului de înclinare a la axa absciselor. Aceasta înseamnă că, cu cât linia dreaptă OA este mai abruptă, cu atât materialul este mai rigid și cu atât este mai mare rezistența acestuia la deformarea elastică.
Pentru a caracteriza un metal, este important să se cunoască nu numai alungirea relativă, ci și contracția relativă a ariei secțiunii transversale, ceea ce permite, de asemenea, să se caracterizeze plasticitatea materialului.
Desigur, atunci când proba este întinsă, aria secțiunii transversale scade. Va fi cel mai mic la punctul de pauză. Îngustarea relativă este determinată de formula? = (S 0 - S 1) / S 0 100%,
Unde: ? - îngustare relativă;
S 0 - aria secțiunii transversale a probei înainte de testare; S 1 este aria secțiunii transversale a probei la locul de rupere (în gât).
Cu cât este mai mare alungirea relativă și contracția relativă a secțiunii transversale a probei, cu atât materialul este mai plastic.
Pe lângă cele trei caracteristici considerate ale proprietăților mecanice ale metalelor: rezistența la tracțiune (o pch), alungirea relativă (e) și contracția relativă (?), se poate determina, folosind o diagramă înregistrată pe o mașină, limita elastică. (o y) și limita de curgere (o m),
Test de compresie. Pentru testarea metalelor pentru compresiune (Fig. 53), cel mai adesea se folosesc prese în care forța de compresiune este generată prin creșterea presiunii hidraulice. Când o probă din material plastic, cum ar fi oțelul cu conținut scăzut de carbon, este comprimată (Fig. 53, I), dimensiunile sale transversale cresc, în timp ce lungimea sa scade semnificativ. În acest caz, integritatea probei nu este încălcată (Fig. 54). Din diagrama de compresie (Fig. 53, II) este clar că în etapa inițială a încărcării deformația crește proporțional cu sarcina, apoi deformația crește brusc cu o ușoară creștere a sarcinii, apoi creșterea deformației încetinește treptat. în jos din cauza creșterii secțiunii transversale a probei.
Orez. 52
Orez. 53
Probele din materiale fragile sunt distruse sub compresie (Fig. 54, III). De exemplu, atunci când o tijă de fontă ajunge la o sarcină de rupere, aceasta se rupe în părți care se mișcă una față de alta de-a lungul platformelor oblice (Fig. 53, III).
Orez. 54
Pentru compresie este pe deplin aplicabilă legea lui Hooke, conform căreia materialele rezistă la compresiune proporțional cu forța aplicată până la limita elastică. Modulul de elasticitate compresiv pentru majoritatea materialelor este egal cu modulul de elasticitate la tracțiune. Singurele excepții sunt unele materiale fragile - beton, cărămidă etc. Analogia în natura tensiunii de compresiune cu efortul de tracțiune face posibilă descrierea acestor procese folosind aceleași ecuații matematice.
Test de îndoire. La testarea îndoirii, proba (grinda) este plasată cu capetele pe două suporturi și încărcată în mijloc (Fig. 55). Rezistența unui material la încovoiere este apreciată de cantitatea de deformare a probei.
Orez. 55
Să ne imaginăm acum fibre longitudinale imaginare în lemn. În timpul deformării la îndoire, fibrele unei zone sunt comprimate, în timp ce cealaltă este întinsă (Fig. 55, II).
Între zonele de compresie și tensiune există un strat neutru, ale cărui fibre nu sunt supuse deformării, adică lungimea lor nu se modifică. Din fig. 55 se poate observa că cu cât fibrele sunt mai departe de stratul neutru, cu atât deformarea pe care o experimentează este mai mare. Astfel, putem concluziona că la îndoirea secțiunilor transversale ale unei grinzi sub influența forțelor interne, apar tensiuni normale de compresiune și tracțiune, a căror magnitudine depinde de poziția punctelor în cauză în secțiune. Cele mai mari tensiuni sunt de obicei desemnate: în zona de compresie - ? max, in zona de intindere - ? m ah. În punctele situate pe axa neutră, tensiunile sunt zero. Tensiunile normale care apar în puncte ale secțiunii transversale de diferite înălțimi cresc proporțional cu distanța de la stratul neutru și pot fi calculate folosind formula? = (E z) / p,
Unde: ? - stres normal;
z este distanța de la fibra de interes până la stratul neutru; E - modul elastic; p este raza de curbură a stratului neutru.
Test de forfecare. Când se testează forfecarea (Fig. 56), o probă de metal 3, care are o formă cilindrică, este introdusă în orificiul unui dispozitiv format dintr-o furcă 1 și un disc 2. Mașina scoate discul din furcă, așa cum rezultatul căruia partea din mijloc a probei se mișcă în raport cu părțile sale exterioare. Zona de lucru S (zona de tăiere) este egală cu dublul ariei secțiunii transversale a probei, deoarece tăierea are loc simultan de-a lungul a două planuri.
Orez. 56
La forfecare, toate punctele secțiunilor deformabile limitate de planurile forțelor care acționează sunt deplasate la distanțe egale, adică materialul din aceste puncte suferă aceeași deformare. Aceasta înseamnă că în toate punctele secțiunii vor exista tensiuni efective egale.
Mărimea tensiunii este determinată prin împărțirea rezultantă F a forțelor interne (transversale) la aria secțiunii transversale a tijei S. Deoarece vectorul de stres este situat în planul secțiunii, în el apare o tensiune tangenţială, determinată de formula r cf = F/2S, unde: r cf - tăierea valorii tensiunii;
F - forța rezultantă;
S este aria secțiunii transversale a probei. Forfecarea este o distrugere rezultată din forfecarea unei părți a materialului față de alta, care are loc sub influența tensiunilor tangențiale. Pentru deformarea prin forfecare este valabilă legea lui Hooke: în zona elastică, tensiunile sunt direct proporționale cu deformațiile relative. Coeficientul de proporționalitate este mărimea modulului de elasticitate la forfecare G. Deplasarea relativă (unghiul de forfecare) se notează cu y. Astfel, legea lui Hooke pentru deformarea prin forfecare are forma t = Gg, unde: r = F/S - efortul de forfecare; F - forța tangențială; S este aria straturilor aflate în mișcare; y - unghiul de forfecare;
G este modulul de forfecare, în funcție de materialul corpului.
Test de torsiune. La testarea probelor pentru torsiune, un capăt al țevii 2 este fixat nemișcat 1, celălalt este rotit folosind pârghia 3 (Fig. 57). Torsiunea se caracterizează prin rotirea reciprocă a secțiunilor transversale ale unei tije, arbore, țeavă sub influența momentelor (perechile de forțe) care acționează în aceste secțiuni. Dacă pe suprafața tijei sunt aplicate generatrici rectilinii înainte de aplicarea forțelor de torsiune (Fig. 57, I), atunci după răsucire aceste generatrice iau forma unor linii elicoidale, iar fiecare secțiune transversală față de cea adiacentă se rotește la un anumit unghi. (vezi Fig. 57, II). Aceasta înseamnă că în fiecare secțiune are loc deformarea prin forfecare și apar tensiuni de forfecare. Este gradul de deplasare a materialului în timpul torsii determinat de unghiurile de răsucire? și schimbarea y. Valoarea absolută a torsiunii este determinată de unghiul de răsucire al secțiunii luate în considerare față de secțiunea fixă. Cel mai mare unghi de răsucire se obține la cea mai mare distanță de capătul fix al tijei.
Orez. 57
Raportul unghiului de răsucire? la lungimea secțiunii I supusă torsii se numește unghiul relativ de torsiune Q = ? /Z
unde: Q - unghi relativ de răsucire;
Unghi de răsucire;
Test de duritate. La determinarea durității materialelor în practica de fabrică și de laborator se folosesc două metode: metoda Brinell și metoda Rockwell.
metoda Brinell. Această metodă se bazează pe faptul că la măsurarea durității metalelor, o bilă de oțel 1 cu diametrul de 2,5; 5 sau 10 mm sunt presați în suprafața probei de testat 2 la o sarcină dată 3 de la 625 N la 30 kN (62,5 la 3000 kgf). După îndepărtarea sarcinii se măsoară diametrul d al amprentei rămase pe suprafața probei (Fig. 58), care este mai mic cu cât metalul este mai dur.
Orez. 58
Notă. Bila de oțel trebuie să fie din oțel tratat termic, cu o duritate de cel puțin HB850. Rugozitatea suprafeței R z nu este mai mică decât parametrul 0,100 conform GOST 2789-73. Nu ar trebui să existe defecte pe suprafața mingii care să fie vizibile cu o lupă la mărire de 5x.
Numărul de duritate Brinell este calculat folosind formula
D - diametrul bilei, mm;
d - diametrul amprentei, mm.
Un tabel special (GOST 9012-59) face posibilă determinarea durității celor mai comune metale.
Trebuie remarcat faptul că există o relație între duritatea Brinell a oțelului HB și rezistența sa la tracțiune o fp pentru stilurile de carbon convenționale, exprimată prin formula f f = 0,36 nb.
Prin urmare, cunoscând duritatea Brinell a oțelului, este posibil să se calculeze rezistența la tracțiune.
Această formulă are o mare importanță practică. Metoda Brinell determină de obicei duritatea oțelurilor necălite, a fontei și a metalelor neferoase. Duritatea oțelurilor călite este măsurată cu ajutorul unui aparat Rockwell.
metoda Rockwell. La măsurarea durității metalelor folosind această metodă, un vârf de tip standard (un con de diamant pentru metalele dure sau o bilă de oțel pentru cele mai moi) este presat în proba de testare sub acțiunea a două sarcini aplicate secvenţial: preliminar (F 0) 100 N (10 kgf) și final (F 1) 1000 N (100 kgf) - pentru minge și 1500 N (150 kgf) - pentru conul de diamant.
Sub acţiunea unei preîncărcări, conul pătrunde în metal până la o adâncime h 0 (Fig. 59,I); la adăugarea la sarcina principală preliminară, adâncimea amprentei crește la h (Fig. 59, II) și după îndepărtare sarcina principală rămâne egală cu h 1 (Fig. 59, III).
Orez. 59
Adâncimea de indentare h = h 1 - h 0, obţinută datorită sarcinii principale F 1, caracterizează duritatea Rockwell. Testele folosind metoda Rockwell sunt efectuate cu dispozitive speciale echipate cu un indicator care arată numărul de duritate imediat după încheierea testului.
Indicatorul are două scale: negru (C) pentru testarea cu un con de diamant și roșu (B) pentru testarea cu o minge.
Duritatea Rockwell este măsurată în unități arbitrare.
Exemplu de desemnare a durității Rockwell: HRC50 (duritate 50 pe scara C).
Determinarea durității cu pile calibrate. Duritatea HRC poate fi determinată folosind o serie de pile tratate termic la diferite durități tăiate. De obicei, intervalul de crestătură variază de la 3 la 5 unități HRC. Calibrarea fișierelor se efectuează folosind plăci standard, a căror duritate este determinată cu precizie în prealabil pe dispozitiv.
Duritatea piesei de testare este determinată de două pile cu un interval minim de duritate, dintre care una nu poate aluneca decât de-a lungul piesei, iar a doua o poate zgâria ușor. Dacă o pilă cu HRC62 zgârie metalul, iar cu HRC59 alunecă doar pe suprafața piesei, atunci duritatea este HRC60-61.
În practică, această metodă este utilizată pentru a determina duritatea uneltelor (alezoare, freze etc.), a căror duritate poate fi greu de măsurat în orice alt mod.
Există și alte metode de determinare a durității (metoda Vickers, metode electromagnetice etc.), care nu sunt discutate în această carte.