Knoop Sertlik | EUROLAB

Что такое Твёрдость по Кнупу?

В методе Кнупа используется ромбовидная пирамида, длинная диагональ которой примерно в семь раз превышает короткую диагональ. В результате углубление получается длинным и неглубоким; Твердость рассчитывается путем измерения только длинной диагонали. Такая геометрия оставляет вмятину, которая проникает менее глубоко, чем у Виккерса при той же нагрузке.

Твёрдость по Кнупу: цель

Целью является измерение твердости очень тонких покрытий, хрупких материалов, таких как стекло и керамика, а также узких участков. Неглубокие углубления уменьшают влияние подложки, а удлиненная узкая геометрия позволяет проводить измерения в узких полосах частот.

К каким изделиям применяется Твёрдость по Кнупу?

Тонкие твердые покрытия (PVD/CVD)
Стекло и керамические материалы
Узкие переходные зоны в сварном шве.
Электронные подложки и тонкие пленки
Ориентационно-зависимые измерения в анизотропных материалах

В каких отраслях применяется Твёрдость по Кнупу?

МеталлАвтомобильная промышленностьАэрокосмическая промышленностьСтроительствоМашиностроениеЭлектроника

Стандарты, связанные с Твёрдость по Кнупу

ASTM E384 (твердость при микроиндентировании — по Кнупу и Виккерсу)
ISO 4545-1 (Испытание на твердость по Кнупу — метод испытания)
ISO 4545-2 (поверка и калибровка испытательных машин)
ISO 14577 (инструментальное вдавливание — дополнительный метод)

Твёрдость по Кнупу: условия

Индентор: Ромбовидная пирамида с соотношением длинной и короткой диагонали примерно 7:1.
Испытательная сила: В микродиапазоне; выбирается по толщине покрытия
Измерение: Измеряется только длинная диагональ.
Ориентация: В анизотропных материалах ориентация отпечатка влияет на результат и фиксируется

Оборудование для Твёрдость по Кнупу

Микротвердомер с индентором Кнупа
Измерительный микроскоп с большим увеличением
Оборудование для подготовки металлографических образцов
Эталонные блоки Кнупа

Требования к образцам для Твёрдость по Кнупу

Поверхность должна быть металлографически отполирована.
При измерении покрытия глубина отпечатка должна быть ограничена толщиной покрытия.
Расстояние между углублениями должно соответствовать минимуму, определенному стандартом.
Для хрупких материалов необходимо фиксировать появление трещин вокруг углубления.

Твёрдость по Кнупу: продолжительность

Одно измерение занимает несколько минут; Подготовка образцов составляет большую часть общей продолжительности.

Твёрдость по Кнупу: порядок проведения

1Образец разрезают, монтируют и полируют.
2Выбирается подходящее испытательное усилие.
3Машина проверяется с помощью эталонного образца.
4Индентор вдавливается в поверхность и удерживается определенное время.
5Измеряется длинная диагональ.
6Рассчитывается значение твердости по Кнупу.
7Измерение повторяется заданное количество раз.

Твёрдость по Кнупу: критерии приёмки

Стандарт метода определяет, как проводится тест, а не каким должен быть результат. Предел приемки определяется стандартом материала, спецификацией продукта или техническим чертежом клиента; поэтому на этой странице нет числовых ограничений.

Оценка результатов

Результат сообщается с обозначением HK вместе с силой. Для хрупких материалов отдельно отмечают трещины вокруг вмятин; эти трещины предоставляют дополнительную информацию для оценки вязкости разрушения.

Твёрдость по Кнупу: протокол

Идентификация образца, тип материала и номер отливки/партии, если таковые имеются.
Геометрия, размеры и метод подготовки образца
Применяются стандартные и испытательные условия
Температура испытания и условия окружающей среды
Измеренные значения и расчетные величины
Фотографии поверхности излома или вмятин (если применимо)
Неопределенность измерения (по запросу)
Заявление о том, что результат применим только к образцу, представленному на испытания.

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

EN 10204 (документы по контролю металлических изделий)
Регламент ЕС 305/2011 о строительной продукции (для продукции, используемой в строительстве)
Гармонизированные стандарты, применяемые в зависимости от семейства продуктов

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Твёрдость по Кнупу; 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

Твёрдость по Кнупу: частые вопросы

Что выбрать: Кнуп или Викерс?

Кнуп предпочтителен, когда требуется более мелкий отпечаток при той же нагрузке (тонкое покрытие) или при измерении в узкой области. Виккерс чаще используется для измерений общего назначения.

Можно ли преобразовать значение Кнупа в Виккерс?

Точного преобразования нет. Эти два метода создают разные состояния напряжения за счет разной геометрии; если необходимо сравнение, следует использовать значения, измеренные одним и тем же методом.