Hardness measurement

1
??????????????????????????? ????????????

• ???
• ????????? ??????????
• ????????????????????????????, ??????
• ???????????? ????
• ??????????????????????????????????
• ???????????????????

2
????????????

• ???????????????????????
• ?????????????????????????
• ??????????????????????????

3
????????????

• ???????????????????????
• ?????????????????????????
• ??????????????????????????

4
???????????????????????

• ??? ????????? ??????????
• ??????????????????????
• ???????????????????????

5
??????????????????????? ?
Hardness measurement
???????? ??????? ????????????????????????????????
???????????????? ?????????????????????????????????
?????????? ????????????, ?????????
??????????? ???????? ????????????????????????????
???????????????????????, ????????, ????, ????????
???
6
??????????? ??????????????? ??????????????????????
??????????????? ?
Hardness measurement
7
??????????????????????????????

• ???????????????????????? (Scratch hardness test)
• ??????????????????????? (Rebound hardness test)
• ??????????????????? (Indentation hardness test)

8
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Mohs hardness scale

• ????????????????? Moh ??? ?????????????????
  ????????????????????????? ????????????????????????
  ????????????? ????????????????????????????????????
  ???????????????????????????? ?????????????????????
  ??????????????????? Friedrich Moh ???? 1812
  ?????????????????????????????????????????? 10
  ???? ????????????????????????????? 10
  ????????????????????? ??? 1 ??? 10
  ?????????????????????????????

9
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Mohs hardness scale
Hardness Number Picture Mineral Sclerometer Hardness
1 Talc, ???????? 1
2 Gypsum, ?????????? 2
3 Calcite, ???????????????????? 9
10
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Mohs hardness scale
Hardness Number Picture Mineral Sclerometer Hardness
4 Fluorite, ???????????????????? 21
5 Apatite, ????????????????????????????? 48
6 Orthoclase Fledspar, ???????????? 72
11
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Mohs hardness scale
Hardness Number Picture Mineral Sclerometer Hardness
7 Quartz, ??????????????? 100
8 Topaz, ???????? 200
9 Corundum, ??????????????? (??????????????????) 400
10 Diamond, ???? 1500
12
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
File Testing

• ????????????????? Mohs hardness scale
  ??????????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ? ????????? ?????????????? File testing
  ?????????????? ?????????????????????????????
  ????????????????????????? ????????????? ????
  ?????????????????????? ?????????????? 6
  ????????????????? 65, 60, 55, 50, 45 ??? 40 HRC
  ???????

13
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
File Testing
14
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Turners Sclerometer hardness test

• Sclerometer ???????????????????????????? Mohs
  hardness scale ???????????????????????????????????
  ??????? ??????????? 10 ?????? ????????????????????
  ????????????????????????????????? Sclerometer
  ???????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????? Mohs
  hardness scale ???????????????????????????????
  sclerometer ???? ???? ???????????????? 10 ???
  scale ??? Moh ????????????????? 1500 ???????????
  Sclerometer

15
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Turners Sclerometer hardness test

• Sclerometer ???????????? Turner ???? ?.?. 1896
  ??????????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????? ??????????????????????
  ???????????? ?????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????
  ?????????????????????????????

16
Scratch hardness test
Types of Hardness testing
Scratch testing for material

• ?????????????????? sclerometer ???
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???? (Friction force) ????????????????????????????
  ?? ????????????????????? ceramic ??? coating
  ????????????????? 20 um ?????????????????????????
  scratch testing for material ?????????????? ASTM
  G171, ASTM C1624, ISO 20502 ??? ISO 1518 ???????

17
Rebound hardness test
Types of Hardness testing
Shores Scleroscope

• ??????????????????????????????????????????????
  ???????????? Shore Instruments, Division of
  Instron Corp. ??????????????? ????????????????????
  ???????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??????????????? (rebound)

18
Rebound hardness test
Types of Hardness testing
Shores Scleroscope

• ???????????????????????? ?????????????????
  elasticity ??????????????? ultimate strength
  ??????? ??????????????????????????????????????????
  ??????? ????????????????????????????????
  ??????????????????? ????????? scale ??????????
  ASTM E140 ???? DIN50 150 ???? ????????????? scale
  ????????????????????? unalloyed ???? low-alloyed
  steel ???????? ???????????????????????????????????
  ???????????????????? ???????????????????????
  Yongs Modulus ?????????

19
Rebound hardness test
Types of Hardness testing
Shores Scleroscope
????? ???????????
1 Steel
2 Alloy Steel
3 Stainless Steel
4 Grey Iron
5 Nodular Iron
6 Aluminum
7 Brass
8 Bronze
9 Copper

• ??????????? ?????????????????? Rebound
  hardness test ????????? ?????????????????????????
  ??? ???? ???????????????, ?????????????, ???????,
  ????????????? ???????

20
Rebound hardness test
Types of Hardness testing
Leeb Hardness Test

• Leeb hardness test ???????????????????? D.Leeb
  ????????????????? ????????????????????????????????
  ??????????? ?????????????????????????????????
  ?????????? Portable hardness tester
  ?????????????????? ???? ASTM A956 ??????? Leeb
  hardness ???????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????
  ?????????????????????????? ???????????????????????
  ????????????????????????????

HL 1,000
????? A ??? ???????? Hammer ????????????????
B ??? ???????? Hammer ????????????????
21
Rebound hardness test
Types of Hardness testing
Leeb Hardness Test

• ???????????? Shores seleroscope hardness test
  ???????????????????????????????? Yongs Modulus
  ??????? Ultimate Strength ????????????????????????
  ????????????????????????????. ?????????????,
  ???????, ????????????? ??????? ???????????????????
  ?????????????????????????????????????????????????
  Rebound hardness test ??????

22
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Brinell Hardness Test

• ??????????????????????????? (Indentation
  Method) ?????????????????????????
  ???????????????????????????????????????
  ???????????? Dr.John August Brinell ?????????
  ???? ?.?. 1900 Brinell hardness test
  ???????????????????????????????????? (Ball
  Indenter) ?????????????????? ????????????????
  Brinell ?????????????????????????????????? (kgf)
  ?????????????????????????? Ball Indenter
  ???????????????????????? (mm2)????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????

23
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Brinell Hardness Test
Brinell hardness scale (HB)


d
????? F Test force ??????? N D
?????????????????????????????????????? mm. D
??????????????????????????????????????????????? d
1, d2 ??????????????????????????????????????????
????????? 90?
24
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Brinell Hardness Test
?????????????????????????????????????????????????
??? ???????????????????????????????????? ???
?????????????????-?????????????????
(Force-diameter ratio) ???????????
Force - diameter ratio
?????????????????????????????????????????????????
1 30 N/mm2 ????????????????????????????????????
???????????? ?????????????????????????????????????
???????? ????????????????????????? Brinell
hardness ?????????????????????????????????????????
????????? ?????????????????????????????????
????????????????????????????????????????
(Forcediameter ratio) ???????????????????????????
????
25
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Brinell Hardness Test
ISO 6506 ???????????????? Forcediameter ratio
????????????????????????????????
???????????????????
Material Brinell hardness ,HBW Force-diameter ratio, 0,102 x F/D2 N/mm2
Steel Nickel alloys Titanium alloys 30
Cast irona lt 140 10
Cast irona 140 30
Copper and copper alloys lt 35 5
Copper and copper alloys 35 to 200 10
Copper and copper alloys gt 200 30
Light metals and their alloys lt 35 2.5
Light metals and their alloys lt 35 5
Light metals and their alloys 35 to 80 10
Light metals and their alloys 35 to 80 15
Light metals and their alloys gt 80 10
Light metals and their alloys gt 80 15
Lead, tin Sintered metal 1
Lead, tin Sintered metal See ISO 4498-1 See ISO 4498-1
a For the testing of cast iron the nominal diameter of the ball shall be 2,5 mm, 5 mm or 10 mm. a For the testing of cast iron the nominal diameter of the ball shall be 2,5 mm, 5 mm or 10 mm. a For the testing of cast iron the nominal diameter of the ball shall be 2,5 mm, 5 mm or 10 mm.
26
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Brinell Hardness Test
?????????????????????? Brinell Hardness
Force-diameter ratio 0,102 x F/D2 N/mm2 Brinell hardness HBW Hardness symbol
30 95.5-653 HBW10/3000 , HBW5/750 , HBW2.5/187.5 , HBW1/30
15 47.7-327 HBW10/1500
10 31.8 - 218 HBW10/1000 , HBW5/250 , HBW2.5/62.5 , HBW1/10
5 15.9 109 HBW10/500 , HBW5/125 , HBW2.5/31.25 , HBW1/5
2.5 7.96 54.5 HBW10/250 , HBW5/62.5 , HBW2.5/15.625 , HBW1/2.5
1 3.18 21.8 HBW10/100 , HBW5/25 , HBW2.5/6.25 , HBW1/1
27
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Vickers Hardness Test

• Vickers hardness test ???????????????????????
  R.Smith ??? G.Sandland ???????????? Vickers Ltd.
  ???????????? ???? ?.?. 1925 ?????????????????
  Vickers hardness test ??????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? scale ????? ??????????????????????????
  Brinell hardness ?????????????????
  ???????????????????????????????????????????? ????
  Brinell hardness ?????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????????
  (force-diameter ratio) Vickers hardness test
  ????????????????????? Brinell hardness test
  ???????? ?????????????????????????????????????????
  ? ????????????????????????????????? 136?

28
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Vickers Hardness Test

• ?????????????????? Vickers hardness, HV
  ????????????????? ????????????????????????????
  (kgf) ??????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????????????? ??????

29
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Vickers Hardness Test

• ??????????????????????????????????? Pa ???? MPa
  ??? ?????????? 9.80665 x 106 ??? 9.80665 ????????
  ?????????????? Vickers hardness ???
  ?????????????????????????????????????????????????
  Rockwell hardness test ???????????????????????????
  ?????????????????? ??????????????????? (Accuracy)
  ?????? Microscope ?????????????????????????? 1 um
  (???????????????????? 10 um) ?????????????????????
  ????????????????????????????????????? ???????????
  Micro hardness

30
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Knoop Hardness Test

• Knoop hardness test ????????????????????????????
  ? Vickers hardness ??? ???????????????????????????
  ????????? ???????????? knoop hardness
  ???????????????? ??????????????? 130? ??? 172.5?
  ??????
• Knoop hardness test ???????????????????? ?.?.
  1939 ??? Fredrick knoop ?????????????????????? ?
  National Bureau of Standard (??????????? NIST)
  ?????????????????? ???????????????????????????????
  ASTM D-1474
• ?????????????? Knoop hardness
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????? (kgf) ??????????????????????????????????????
  ??????? (mm2) ?????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  (mm)

Knoop hardness number, HK

????? F ???????????? kgf C ??????????????????
????????????????????? 0.070279 l ??????????????
??????????? mm
31
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Knoop Hardness Test

• ??????????? Knoop hardness ?????????????????????
  ?????? Vickers hardness ??????????????????????????
  ?????????????????????????????????????????????????
  7 ???? ????????????????? 1 ?? 30
  ???????????????????????? ????? Knoop hardness
  ????????????? Micro hardness ????????
  ?????????????????????????????????????????
  Microscope ???????? ???????????????1 ?? 30
  ???????????????????????? ?????????????? thin
  coating ????????????????? ???? ?????, ???????
  ???????

32
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Rockwell Hardness Test

• Rockwell hardness test ????????????????????????
  Stanly P.Rockwell ???????????????????????????
  ?.?. 1919 ????????????????????????????????????????
  ? ???? Rockwell Hardness test ????????????????????
  ????????????????????? (Accuracy) ???
  ????????????????????????????????
  ?????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????????????? ???????????????????????
  ?????????????????? ????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ??? Rockwell ???? ????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????????????

33
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Rockwell Hardness Test

• ???????????????????????? Rockwell hardness test
  ?????????????????? 2 ???????????? ????????
  ?????????????? (Preliminary test force)
  ???????????? (total test force)
  ??????????????????????????????????????????????????
  ???????????????? ???????????????????????
  ??????????????????????????? ??????????????????????
  ????????????????????????????????????
  ???????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????
  ?????? ?????????????????? Rockwell hardness test
  ?????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ?????????????????? ??????????????????????????
  Backlash ??????????????????????
  ????????????????????????????????????? dial gauge
  ?????????????????????????????? (surface
  roughness) ???????????????

34
Indentation hardness test
Types of Hardness testing
Rockwell Hardness Test

• ????????????????????????????????????? ?????????
  Rockwell hardness test ???????????????????????????
  ?????????????? ????????????? Vickers hardness
  ???? Brinell hardness ??????????????? Rockwell
  hardness test ???????????????????? ????
  ????????????????????????????????????????????,
  ??????????????????????????????????
  ????????????????????????????????????
  ??????????????????????????? Rockwell hardness
  test ??????????????????????????????????????
  ??????????????????????????????????????????????????
  ????????? ???? Rockwell scale A, B, C, ???????
  ????????????????
• 1. ?????????????? (Preliminary test force)
• 2. ????????? (Total test force)
• 3. ????? (Indentor)
• ?????????????????????? Hardness Rockwell
  ???????????? ?????????????????
• 1. ??????????????
• 2. ????????????????????
• 3. ?????????????????????

35
????????????

• ???????????????????????
• ?????????????????????????
• ??????????????????????????

36
?????????????????????????

• ?????????

37
?????????????????????????

• ????????? (???)

38
?????????????????????????

• ????????????

??????????
39
Regular Rockwell scales
?????????????????????????

• scale ??? ????????

40
Superficial Rockwell scales
?????????????????????????

• scale ??? ???????? (???)

41
Rockwell hardness calculation
?????????????????????????

• ???????????????????

42
????????????, h ??????????????????? 0.030 mm-
0.200 mm (????????????????20)????????????????????
????? ??????????indenter
?????????????????????????

• ???? ???????? ?????? scale ?

?????????????????????????????
???????????indenter ??????????????????
?????????????????????????
??????????? indenter ??????????????????
43
?????????????????????????

• ???????????????? ???/?????

1. ?????????????????????????????????????? 10?C-35
?C 2. ????????????????????????????? 2.1
????????, ??????? ???????????????????????????????
(Anvil) ???? 2.2 ????????????????????????????
???????? ???? 2.3 ?????????????????????/?????
3. Exercise ??????????????????? 2 ?????
??????????????? ???..... 3.1
???????????????????????????????????????????????
24 ??????? ???? 3.2 ????????, ???????
??????????????????????????????? (Anvil)
4. ???????????????????????
44
?????????????????????????

• ???????????????? ???/?????

• 5. ?????????????????? Preliminary test force, Fo
  ???????? ? 3 ?????? ??????? ??? indenter
  ??????????????????????? ???????????????????? 100
  HRC ???? ???????????
• 6. ????????????? Preliminary test force, F0 ????
  total test force, F1 ???????? ???? 1 ?????? ??? 8
  ??????
• 7. ??? Total test force ?????????????????????? 4
  ?????? ?2 ??????
• ??? Total test force ??????????????????????
  Preliminary test force
• ?????????????????????????????????????????????????
  
• (??????????????????????????????? 3 ?????? ??? 5
  ??????)

45
?????????????????????????
- ?????????????????????????, ????
??????????????????????? ISO 6508-2

• ??????????? (Accuracy) ???????????????????????

46
?????????????????????????

• ??????????????????????????????????

Calibration diagram of Rockwell hardness testing
machine
47
?????????????????????????

• ???????????????????????????????????

• -?????????????????????????????
• -??????????????????????? (frame deformation)
• -?????????????? (Anvil)
• -??????????????
• -??????????????
• -???????
• - ????????????????
• -???????
• - ???????????????????
• - ?????????????????????
• - ????????????????
• -????? (Indenter)
• ????? ????????????? (Testing cycle)
• ???????? Scale ???????????????

48
?????????????????????????

• ????????????????????????????

1. ??????????????????????? Indenter ???? Microscope
   ?????????
2. ????????????????????????????????????????/?????
   ???????? reference indenter
3. ????? check deformation
4. ????? Intermediate check ??????????????
   ??????????? 3 ??? ??????????????????? Accuracy
   ??? scale ?????
5. ?????????????????????? (??????????????????????)

49
????????????

• ???????????????????????
• ?????????????????????????
• ??????????????????????????

50
??????????????????????????

• ?????????

50
51
??????????????????????????

• ????????????

??????????
51
52
??????????????????????????

• ????????????

?????????? (Testing cycle)
52
53
??????????????????????????

• ????????????

53
54
Vickers hardness calculation
??????????????????????????

• ???????????????????

Vickers Hardness
Where F Test force (N) d Arithmetic
mean, in mm, of the two diameter, the diagonal
length d1 and d2
54
55
??????????????????????????

• scale ??? ?????????

55
56
? ??????????????????????????, d ??????????
??????????????????????????? ? ???????????????????
?????????????????????????????????????????
?????????????????????????????????????????
indenter? ???????????????????????????????????????
???? ????????????????????????????????????????????
??????????????????????????

• ???? ??????????????? scale ?

56
57
??????????????????????????

• ???????????????? ???/?????

• 1. ??????????????????????????????????????
  10?C-35 ?C ?????????????????????? ?????????? 23
  /- 5 ?C
• ?????????????????????????????
• ???????????????????????
• ?????????????????? test force ????????????????????
  ???????????????????? ????????????? (testing
  cycle) ??????????????
• ????????????????????? d1, d2
• ??????????????????????????????????????????????????

57
58
??????????????????????????
- ?????????????????????????, ????
??????????????????????? ISO 6507-2

• ??????????? (Accuracy) ???????????????????????

Hardness of the reference block
Repeatability, r ??????????????? 0.001 mm
58
59
??????????????????????????
- ?????????????????????????, ????
??????????????????????? ISO 6507-2

• ??????????? (Accuracy) ???????????????????????

59
60
??????????????????????????

• ??????????????????????????????????

60
61
??????????????????????????

• ???????????????????????????????????

• -??????????????
• -???????
• - ????????????????
• -???????
• - ???????????????????
• - ?????????????????????
• - ?????????????
• -??????????????????????? (microscope)
• -??????????????????? Microscope
• -?????????
• -?????, Lens, ??? NA
• -?????, Lens, ?????????
• -????????????????????????? (resolution)
• -????? ????????????? (Testing cycle)
• ?????????????

61
62
??????????????????????????

• ????????????????????????????

????????????????????????????

1. ??????????????????????? Indenter ???? Microscope
   ?????????
2. ?????????????????????????? reference indentation
   ????????????????????? ????????????????????????????
   ????????????????? ????????????????????????????????
   ????
3. ?????????????????????????????????????? reference
   indentation ????????????????????? (???????????
   scale ????????????????????? ??????????????????????
   ?????????????????) ?????????????????????????????
   ??????????????????????????????????????????????????
   ??? ISO 6507-2

62
63
??????????????????????????

• ????????????????????????????

????????????????????????????
4. ?? Intermediate check ???????????????????????
??????????????????????????????????? ISO 6507-3
????????? 1 ??? ??????????????????????????????????
????????????????????????? ISO 6507-2
63
64
VDO ?????????????????????????????????? -Rockwell
HTM operation01.wmv -Vickers HTM
operation01.wmv ?????? down load ??????
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