Сравнительная таблица твердости и крепости по Роквеллк, Протодьяконову, Моосу.
Сводная таблица Создана в АО «АПМ»
Высокая эффективность рассева.
Существует множество методов и методик определения твердости и крепости различных материалов. Разобраться в этом многообразии бывает довольно сложно зачастую даже специалисту. К примеру, только Метод Роквелла предусматривает возможность применения целого ряда шкал твердости A, B, C, D, E, F, G, H (всего – 54), каждая из которых обеспечивает наибольшую точность только в своем, относительно узком диапазоне измерений. Попробуем облегчить понимание используемых характеристик.
Твердость-это способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела при статическом вдавливании.
Рис.1
Твердость металлов оценивают либо по площади полученного отпечатка (рис 1), а) (метод Бринеля), либо по глубине вдавливания индентора б) (метод Роквелла), либо по диагонали полученного отпечатка в) (метод Викерса).
Из рис.1 понятно почему цифры из разных методик так разняться. Это совершенно разные параметры. Но есть параметр, который их объединяет это твердость, выраженная в единицах напряжения. Например, для сталей существует связь между напряжением временного сопротивления Ϭр в кгс/мм2 и значением твердости по Бринеллю НВ по следующей формуле Ϭр =0,36 НВ. Сравнительная таблица ниже.
В таблице виден не заполненный первый столбец с напряжениями, так как большие значения по твердости не обеспечиваются металлами. Такую высокую твердость уже имеют различные карбиды и нитриды. В таблице есть некоторые неточности, например, по Роквеллу, но она хорошо отражает взаимосвязь между разными оценками твердости.
Для неметаллов применяется шкала твердости Мооса. Шкала Мооса (минералогическая шкала твёрдости со значениями от 1 до 10) представляет собой качественную порядковую шкалу, характеризующую стойкость различных минералов к царапанию. Используется для определения относительной твердости образцов минералов. Пример минералов со значениями по шкале Мооса приведены на рис. 2.
Рис. 2 Минералы.
Существует сравнения шкалы Мооса и твердости в Мпа, определенной на приборе ПМТ‑3. И вот эту твердость в МПа мы используем для объединения различных методик и попытаемся уложить минералы и материалы, используемые в горнорудной промышленности, по совпадающим критериям при определении твердости. Сравнительная таблица ниже.
Существует также шкала Протодьяконов (от 0 до 20), которая оценивает сопротивляемость горной породы разрушению сжатием и может быть выражена одним определенным числом – коэффициентом крепости породы (f), который показывает, во сколько раз крепость данной породы больше или меньше крепости породы, условно принятой за единицу.
За f=1 принята крепость породы, которая разрушается при давлении на нее 100 кг/см2.
При f=15 (гранит) значение напряжения разрушения составит 150 МПа. Но его нельзя использовать для сравнения с показателями твердости. Прочность минералов существенно ниже твердости из-за особенностей внутренней структуры минералов. Значительно более высокие значения могут быть получены при использовании методики вдавливания в образец штампа. Значение составит 4500 МПа. А микротвёрдость гранита по прибору ПМТ‑3 достигает 12030 МПа. Существует таблица 3 используемая для расчетов горнопроходческих работ.
Таблица 3. Классификация горных пород по крепости (f), твердости по штампу (рш) и буримости (кб).
Из рассмотренного выше видно, что существует множество оценок твердости и в том числе связанной с ней крепости пород по Протодьяконову. Но реальнее всего являются показатели микротвёрдости в МПа. Существуют данные по минералам, металлам и другим материалам, например, карбидам (для карбида вольфрама это 16000 МПа) полученные в лаборатории на приборе ПМТ‑3.
Итоговую таблицу вы видели в самом начале статьи.