Испытание на твердость по Кнупу — ASTM E384 / ISO 4545

Что такое Knoop?

Испытание на твердость по Кнупу представляет собой метод определения микротвердости, в котором используется удлиненный ромбический алмазный индентор с соотношением диагонали около 7:1. Поскольку он оставляет неглубокие вмятины, он предпочтителен для очень тонких слоев и хрупких материалов.

Knoop: цель

Цель состоит в том, чтобы определить твердость таких материалов, как тонкие покрытия, стекло и керамика, слишком тонких для отпечатка Виккерса.

К каким изделиям применяется Knoop?

Тонкие покрытия
Стекло и керамика
Поверхностно-упрочненные слои
Покрытия режущего инструмента

В каких отраслях применяется Knoop?

МеталлСтальМашиныПромышленное оборудованиеПластмассы

Стандарты, связанные с Knoop

АСТМ Е384
ISO 4545-1

Knoop: условия

Индентор: Вытянутая ромбическая ромбовидная пирамида (соотношение диагоналей ~7:1)
Нагрузка: Обычно микронагрузки; диапазон 10 гс – 1 кгс
Время задержки: Определяется стандартно, обычно 10–15 с.
Поверхность: Полировка металлографически

Оборудование для Knoop

Микротвердый станок (с индентором Кнупа)
Оптическая измерительная система с большим увеличением
Установка для подготовки образцов
Справочные блоки

Требования к образцам для Knoop

Поверхность должна быть отполированной и без деформационного слоя.
Для измерения покрытия может потребоваться измерение поперечного сечения.
Количество измерений определяется в зависимости от применения.

Knoop: продолжительность

Измерение короткое; подготовка образца определяет общую продолжительность.

Knoop: порядок проведения

1Образец полируется.
2Подбирается соответствующая микронагрузка.
3Индентор нажимается на заданную продолжительность.
4Измеряется длинная диагональ отпечатка и рассчитывается твердость.
5Измерение повторяется необходимое количество раз.

Knoop: критерии приёмки

Диапазон приемки указан в спецификации продукта или покрытия.

Оценка результатов

Измерение длинной диагонали чувствительно; оптическая прозрачность и качество полировки напрямую влияют на результат. Искаженные или потрескавшиеся углубления из оценки исключаются.

Knoop: протокол

Стандарт применяется
Время загрузки и пребывания
Позиции измерения
Индивидуальные значения твердости

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Характеристики покрытия и обработки поверхности

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Knoop; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Knoop: частые вопросы

Как делается выбор между Кнупом и Викерсом?

При той же нагрузке отпечаток Кнупа меньше и длиннее, поэтому он предпочтителен для очень тонких слоев и хрупких материалов. Метод Виккерса используется более широко и имеет более богатые сравнительные данные.