Qaysi biri qattiqroq, granitmi yoki marmarmi, nikelmi yoki alyuminiymi? Va baribir qattiqlik nima? Ushbu savollarga maqolamizda javob berishga harakat qilamiz. Bir qator xorijiy olimlar minerallar va moddalarning qattiqligini aniqlash muammosi bilan shug'ullangan. Ular orasida Albert Shor, Fridrix Mus, Yoxan Avgust Brinell, Uilyam Vikers va boshqalar bor. Biroq, fanda qattiqlikni hisoblashning yagona va umumiy qabul qilingan usuli haligacha mavjud emas.
Qattiqlik nima?
Fanga ma'lum bo'lgan moddalarning har biri bir qator o'ziga xos jismoniy xususiyatlar va sifatlarga ega. Ushbu maqolada qattiqlik nima ekanligi muhokama qilinadi. Bu materialning boshqa, mustahkamroq jismning unga kirishiga qarshilik ko'rsatish qobiliyatidir (masalan, kesish yoki teshuvchi asbob).
Moddalarning qattiqligi ko'pincha maxsus birliklarda o'lchanadi - kgf/mm2 (maydonning kvadrat millimetriga kilogramm-kuch). U tanlangan shkalaga qarab lotin harflarida HB, HRC yoki HRB bilan belgilanadi.
Yerdagi eng qattiq mineral olmosdir. Agar sun'iy kelib chiqadigan materiallar haqida gapiradigan bo'lsak, unda eng bardoshli fulleritdir. Bu yuqori haroratda (taxminan 300 daraja Selsiy) va o'ta yuqori bosimda (90 000 atmosferadan ortiq) hosil bo'lgan molekulyar kristalldir. Olimlarning fikricha, fullerit olmosdan taxminan bir yarim barobar qattiqroq.
Qattiqlik nima?
Uchta asosiy qattiqlik varianti mavjud:
- Yuzat (yukning bosma sirt maydoniga nisbati bilan aniqlanadi).
- Proyeksiya (yukning izning proyeksiya maydoniga nisbati).
- Ovoz balandligi (yuklash va chop etish hajmi nisbati).
Bundan tashqari, jismoniy jismlarning qattiqligi to'rt diapazonda o'lchanadi:
- Nanoqattiqlik (1 gf dan kam yuk).
- Mikroqattiqlik (1 – 200 gf).
- Kam yuklarda qattiqlik (200 gf - 5 kgf).
- Makroqattiqlik (5 kgf dan ortiq).
Metallarning qattiqligi
Mendeleyev davriy sistemasidagi 104 ta elementdan 82 tasi metallardir. Va insonga ma'lum bo'lgan qotishmalarning umumiy soni besh mingga etadi! Zamonaviy dunyoda metallarning ko'lami nihoyatda keng. Bular harbiy va kimyo sanoati, metallurgiya, elektrotexnika, kosmik sanoat, zargarlik, kemasozlik, tibbiyot va boshqalar.
Metallarning barcha fizik-kimyoviy xarakteristikalari orasida qattiqlik oxirgisidan ancha uzoqdir.roli. Axir, u aniq ko'rsatmoqda:
- metallning aşınma qarshilik darajasi;
- bosimga chidamlilik;
- uning boshqa materiallarni kesish qobiliyati.
Boshqa narsalar bilan bir qatorda, metallning qattiqligi uni ma'lum bir mashinalarda qayta ishlash mumkinmi yoki yo'qmi, uni silliqlash mumkinmi va hokazo. Aytgancha, olimlar metalning qattiqligi asosan uning boshqa mexanik xususiyatlarini aniqlab berishini uzoq vaqtdan beri isbotlab kelishgan.
Temir, mis va alyuminiyning qattiqligi qanday? Qaysi metall eng qattiq va bardoshli?
Magniy va alyuminiy eng yumshoq metallar qatoriga kiradi. Ularning qattiqlik qiymatlari 5 kgf/mm2 ichida oʻzgarib turadi. Taxminan ikki baravar qattiq - nikel va mis (taxminan 10 kgf/mm2). Temirning qattiqligi 30 kgf/mm2 deb baholanadi. Tabiiy kelib chiqadigan eng qattiq metallarga titan, osmiy va iridiy kiradi.
Qattiqlikni aniqlash: usullar, usullar va yondashuvlar
Jismoniy tananing qattiqligi qanday o'lchanadi? Buning uchun namunaga indenter deb ataladigan narsa kiritiladi. Uning rolini og'ir metall to'p, piramida yoki olmos konuslari o'ynashi mumkin. Indenterning to'g'ridan-to'g'ri aloqa ta'siridan so'ng, sinov namunasida iz qoladi, uning o'lchami materialning qattiqligini belgilaydi.
Amalda qattiqlikni oʻlchash uchun ikkita guruh usullari qoʻllaniladi:
- Dinamik.
- Kinetik.
Bu holda, tanaga indenterni kiritish paytida qo'llaniladigan yukni amalga oshirish mumkintirnash, chuqurlash (ko'pincha), kesish yoki orqaga qaytarish orqali.
Bugungi kunda qattiqlikni aniqlashning bir necha xil yondashuvlari mavjud:
- Rokvell;
- Brinell;
- Vikkersga koʻra;
- by Shore;
- Mohs boʻyicha.
Shunga ko'ra, materiallarning qattiqligining bir qancha shkalalari mavjud, ular o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik yo'q. U yoki bu o'lchash usuli bir qator omillar (masalan, ma'lum bir materialning xususiyatlari, tajriba shartlari, ishlatiladigan asbob-uskunalar va boshqalar) asosida tanlanadi. Metall yoki minerallarning qattiqligini aniqlaydigan qurilmalar odatda qattiqlik tekshirgich deb ataladi.
Rokvell usuli
Rokvell qattiqligining qiymati sinov qismi yuzasida qolgan olmos konus yoki metall sharning chuqurligi chuqurligi bilan aniqlanadi. Bundan tashqari, u o'lchamsiz va HR harflari bilan belgilanadi. Juda yumshoq materiallar salbiy qattiqlik qiymatlariga ega bo'lishi mumkin.
Rokvell deb ataluvchi qattiqlik o'lchagich o'tgan asrning boshida amerikaliklar Xyu Rokvell va Stenli Rokvell tomonidan ixtiro qilingan. Bu qanday ishlashini quyidagi videoda ko'rishingiz mumkin. Ushbu usul uchun muhim omil sinov namunasining qalinligidir. U identifikatorning sinov tanasiga kirish chuqurligidan o'n baravar kam bo'lmasligi kerak.
Interning turiga va qo'llaniladigan yukga qarab, uchta o'lchov tarozi mavjud. Ular uchta lotin harflari bilan belgilanadi: A, B va C. Rokvellning qattiqligining qiymati raqamli shaklga ega. Masalan: 25,5 HRC (oxirgiharf testda ishlatilgan o'lchovni bildiradi).
Brinell usuli
Brinell qattiqligining qiymati sinovdan o'tayotgan metall yuzasida qotib qolgan po'lat shardan qolgan taassurotning diametriga qarab aniqlanadi. O'lchov birligi kgf/mm2.
Usul 1900 yilda shved muhandisi Yoxan Avgust Brinell tomonidan taklif qilingan. Sinov quyidagicha amalga oshiriladi: birinchi navbatda, namunadagi indenterning oldindan yuklanishi o'rnatiladi va shundan keyingina - asosiysi. Bundan tashqari, ushbu yuk ostidagi material 30 soniyagacha bardosh berishi mumkin, shundan so'ng chuqurlik chuqurligi o'lchanadi. Brinell qattiqligi (HB deb ataladi) qo'llaniladigan yukning natijada olingan nashrning sirt maydoniga nisbati sifatida hisoblanadi.
Turli materiallar uchun ba'zi qattiqlik qiymatlari (Brinell bo'yicha):
- Yogʻoch – 2, 6-7, 0 HB.
- Alyuminiy - 15 HB.
- Mis – 35 HB.
- Yumshoq po'lat - 120 HB.
- Shisha – 500 HB.
- Asbob poʻlati - 650-700 HB.
Vickers usuli
Vikkers usuli bo'yicha qattiqlik oddiy to'rtburchak piramida shakliga ega bo'lgan olmos uchini namunaga bosish orqali aniqlanadi. Yukni olib tashlaganingizdan so'ng, material yuzasida hosil bo'lgan ikkita diagonalni o'lchang va o'rtacha arifmetik qiymatni hisoblang d (millimetrda).
Vickers qattiqlik tekshirgichi juda ixcham (quyidagi rasmga qarang). Sinov xona haroratida (+20 daraja) amalga oshiriladi. Tananing qattiqlik qiymati HV harflari bilan ko'rsatilgan.
Qisqa usul
Qattiqlikni o'lchashning bu usuli amerikalik ixtirochi Albert Shor tomonidan taklif qilingan. U ko'pincha "rebound usuli" deb ham ataladi. Shorning qattiqligini o'lchashda standart o'lchamdagi va massaga ega bo'lgan zarba sinovdan o'tkazilayotgan material yuzasiga ma'lum bir balandlikdan tushiriladi. Bu tajribaning asosiy qiymati hujumchining anʼanaviy birliklarda oʻlchangan rebound balandligidir.
Sohil qattiqligi 20 dan 140 birlik oralig'ida o'lchanadi. Yuz birlik 13,6 mm (± 0,5 mm) rebound balandligiga to'g'ri keladi. Standartga ko'ra, bu qiymat qotib qolgan karbonli po'latning qattiqligidir. Shore bo'yicha materiallarning qattiqligini o'lchash uchun zamonaviy qurilma skleroskop yoki durometr deb ataladi (uni quyidagi fotosuratda ko'rish mumkin).
Mohs shkalasi
Mohs qattiqlik shkalasi nisbiydir va faqat minerallarga taalluqlidir. Yo'n altiruvchi mineral sifatida o'nta mineral tanlangan, ular qattiqlikni oshirish tartibida joylashtirilgan (quyidagi fotosuratda). Shunga ko'ra, shkala 10 ballga ega (1 dan 10 gacha).
Qattiqlikning mineralogik shkalasi 1811-yilda nemis olimi Fridrix Moos tomonidan taklif qilingan. Shunga qaramay, u hali ham geologiyada qo'llaniladi.
Mohs shkalasi bo'yicha ma'lum bir mineralning qattiqligini qanday aniqlash mumkin? Buni namunadan qolgan tirnalgan joyni diqqat bilan tekshirish orqali amalga oshirish mumkin. Tirnoq, mis tanga, shisha bo'lagi yoki po'lat pichoqdan foydalanish qulay.
Demak, agartekshirilgan mineral qog'ozga chizilmasdan yozadi, keyin uning qattiqligi birga teng bo'ladi. Agar tosh tirnoq bilan osongina tirnalgan bo'lsa, uning qattiqligi 2. Uchta nuqtada pichoq bilan osongina tirnaladigan minerallar mavjud. Agar toshda iz qoldirish uchun biroz harakat qilish kerak bo'lsa, unda uning qattiqligi 4 yoki 5 ga teng. Qattiqligi 6 yoki undan yuqori bo'lgan minerallarning o'zi pichoq pichog'ida tirnalgan joylarni qoldiradi.
Xulosa…
Xo'sh, qattiqlik nima? Bu jismoniy tananing mahalliy aloqa kuchlari ta'sirida vayronagarchilik va deformatsiyaga qarshi turish qobiliyati. Erdagi eng qattiq mineral olmos, eng bardoshli metall esa iridiy hisoblanadi. Zamonaviy fan va texnologiyada qattiqlikni o'lchashning bir necha usullari qo'llaniladi (Brinell, Rokvell, Vikers, Shor va Mohs bo'yicha).
