Твердость

Под твердостью пластмасс обычно подразумевает их способность сопротивляться внедрению других тел. Ее оценивают по отношению силы, под действием которой внедряется индентор, к площади отпечатка, образовавшегося при внедрении. При определении твердости вначале дают небольшую предварительную нагрузку для установления начального положения индентора на образце, затем прилагается основная нагрузка, образец выдерживают под нагрузкой, измеряется глубина внедрения, после чего основная нагрузка снимается. Методы определения твердости различаются по значениям нагрузок и глубин внедрения, времени приложения нагрузок и форме индентора.

В России, СНГ и в большинстве Европейских стран определяют твердость по Бринеллю (Н_В) по формуле

НВ=Р/pDh,

где Р-сила, приложенная к шарику, D-диаметр шарика, h- глубина внедрения шарика в поверхность образца. Стандарты регламентируют максимальные и минимальные h. Для внедрения шарика рекомендуют использовать ряд последовательных нагрузок, в котором соотношение последующей и предыдущей нагрузок равно отношению максимальной глубины внедрения к минимальной. Это обеспечивает перекрытие всего диапазона твердостей без дублирования. В стандарте России это отношение равно 2,7; нагрузки составляют 5; 13,5; 36,5; 98 кгс (49Б 127, 358 и 961 Н), а глубины внедрения от 0,13 до 0,35 мм. Хорошую сопоставимость данных для различных материалов обеспечивает метод определения твердости по Бринеллю при одинаковой для всех материалов глубине внедрения, равной, согласно ГОСТ, 0,3 мм.

В США и некоторых других странах определяют твердость по Роквеллу - непосредственно по глубине отпечатка после снятия нагрузки, что позволяет

оценивать твердость прямо по шкале прибора. Поскольку для сопоставления твердостей необходимо знать диаметр внедряемого шарика и силу, вызываемую внедрение, их кодируют, указывая рядом с показателем твердости наименование шкалы. Шкалы R и D означают, что твердость определялась при переходе от предварительной нагрузки 10 кгс (около 100 Н) к общей 60 кгс (около 600 Н) на шариках с диаметрами 12,7 и 6,35 мм соответственно. Шкалы М и Е обозначают переход нагрузок от 10 кгс (100 Н) к 400 кгс (4 кН) на шариках с диаметрами 6,35 и 3,17 мм соответственно. Поскольку чем больше твердость, тем меньше глубина внедрения, показатель твердости определяют как разность между числом 150 и

числом делений шкалы (цена деления 0,002 мм), на которое произошло углубление шарика при приложении основной нагрузки.

Твердость по Шору (экспресс - испытание) определяют по нагрузке, прилагаемой при внедрении тупой иглы определенной формы (конус с окончанием в виде площадки диаметром 1,25 мм.- тип А. Для типа Д используют более острую иглу). Нагрузка прикладывается вручную. При этом фиксируется деформация сжатия калиброванной пружины; число делений на условной шкале 90, глубина погружения 2,5 мм. Калибровку проводят на стекле, при этом устанавливают твердость 100 дел. Образцы должны иметь толщину не более 5 мм (тип А) и не менее 3 мм (тип Д). Расстояние между отпечатками не менее 12 мм. Отсчет через 15 с посли приложения нагрузки. Запись результатов А/45/15, чтоозначает тип твердомера А, число твердости 45 и время выдержки 15 с. Для лучшей воспроизводимости рекомендуют прижимать грузом 10 Н (для А) и 50 Н (для Д).

Микротвердость определяют на приборе ПМТ-3, где в качестве индикатора используют алмазную пирамиду.