Твердость к царапинам относится к твердости материала с точки зрения устойчивости к царапинам и истиранию, вызванному более твердым материалом, с силой натянутым на его поверхность. Испытание на твердость при царапинах или испытание на царапины относится к любому из множества методов измерения твердости при царапинах. На устойчивость к истиранию изменения поверхности влияют меньше, чем на методы вдавливания . Твердость царапин измеряют склерометром . [1]
Попытка поцарапать поверхность для проверки материала — очень старая техника. [2] Первая научная попытка количественного определения материалов с помощью скретч-тестов была предпринята минералогом Фридрихом Моосом в 1812 году (см. шкалу Мооса ). [3] [4] Шкала Мооса основана на относительной твердости различных материалов при царапинах; тальку присвоено значение 1, а алмазу присвоено значение 10. [ 5] Шкала Мооса имела два ограничения: она не была линейной, и большинство современных абразивов попадают в диапазон от 9 до 10. [6] [7] ; поэтому позже ученые попытались увеличить разрешение на более жестком конце шкалы.
Рэймонд Р. Риджуэй, инженер-исследователь компании Norton , модифицировал шкалу Мооса, присвоив гранату твердость 10, а алмазу — 15. [6] [8] Чарльз Э. Вудделл, работавший в компании Carborundum , расширил шкалу Мооса. масштабируйте дальше, используя устойчивость к истиранию и экстраполируя шкалу на основе 7 для кварца и 9 для корунда , в результате чего получается значение 42,4 для южноамериканского коричневого алмаза . [9] [10]
Существует линейная зависимость между плотностью энергии сцепления (энергия решетки на объем) и износостойкостью Вудделла, наблюдаемая между корундом (H=9) и алмазом (H=42,5). [11]
Мы представляем результаты гибридного экспериментального и теоретического исследования масштабирования разрушения при испытаниях на царапание и показываем, что царапание является процессом, в котором доминирует разрушение.
Проверенная на парафине, цементной пасте, юрском известняке и стали, мы разработали модель, которая обеспечивает количественные средства для связи величин, измеренных в ходе скретч-тестов, со свойствами разрушения материалов в различных масштабах.
Масштабируемость царапания для различных зондов и глубин открывает новые возможности для миниатюризации нашей техники, чтобы выявить свойства разрушения материалов в еще меньших масштабах длины.
В demselben Jahre (1812) wurde MOHS als Professor am Joanneum angestellt und veröffentliche den ersten Teil seines Werkes «Versuch einer Elementarmethode zur naturhistorischen Bestimmung und Erkennung der Fossilien» , in welcher die bekannte Härteskala aufgestellt wurde.[В том же году (1812) МОС был принят на должность профессора в Джоаннеуме и опубликовал первую часть своей работы «Попытка элементарного метода естественно-исторического определения и распознавания окаменелостей» , в которой известная твердость были установлены весы.]
Шкала Мооса неадекватна как потому, что методы
тестирования очень грубы
, так и потому, что
интервалы между ступенями шкалы неравномерны.
При всей своей полезности шкала Мооса
произвольна и нелинейна.
... Когда в начале этого столетия синтетические абразивные материалы стали широко доступны, Р. Р. Риджуэй и его коллеги, обнаружив, что
им нужно больше чисел на верхнем конце шкалы,
изменили схему Мооса.
CE Вудделл
измерил, насколько различные минералы сопротивляются истиранию с помощью алмазных абразивов, что
позволило более точно классифицировать числа Мооса от 9 до 10.
Риджуэй произвольно сместил значение алмаза по шкале до 15 вместо 10, что позволило им присвоить твердость. номера 12 относятся к плавленному оксиду алюминия, 13 — к карбиду кремния и 14 — к карбиду бора.