Features of Measuring the Hardness of a Metal Surface Modified with Ultrafine Particles of Minerals

Abstract

Одной из важных характеристик свойств поверхности металлических деталей, подвергающихся трению, является твёрдость. Измерения твёрдости важны для определения эксплуатационных характеристик деталей и контроле технологических режимов модификации поверхности. Однако измерения твёрдости тонких модифицированных слоёв, выполненные разными методами, могут приводить к различию результатов измерений. Целью данной работы являлось исследование твёрдости поверхности металла, модифицированной ультрадисперсными частицами минералов, двумя различными методами (инструментального индентирования и измерения твёрдости по Виккерсу) и сравнительный анализ результатов измерений, полученных этими методами. Стандартные измерения твёрдости по Виккерсу при нагрузках 0,025, 0,1 и 0,5 кгс показали качественное отличие значений твёрдости двух образцов, модифицированных разными смесями ультрадисперсных частиц минералов и большую неоднородность значений твёрдости по площади. Методом инструментальной твёрдости выполнены стандартные измерения без предварительного выбора места индентирования (при нагрузке 1,05 Н) и измерения при индентировании в ровные участки (при малых нагрузках 10 мН). Отмечено, что высокая прецизионность измерений, реализуемая методом инструментального индентирования, из-за большой шероховатости образцов приводит к большим значениям погрешности при расчёте результатов измерений. Дополнительную разницу результатов измерений, выполненных двумя методами на малых глубинах индентирования, может вносить то, что исследуемый объект имеет сложную структуру, состоящую из матрицы металла и частиц, распределённых по глубине образца. Возможный выход из ситуации заключается в переходе от использования мер твёрдости при калибровке приборов к стандартным образцам свойств, для которых будет обеспечено постоянство механических свойств в измеряемом диапазоне глубин индентирования, но которые пока отсутствуют в исследовательской практике. Поэтому в настоящее время при проведении работ, связанных с поиском оптимальных условий получения тонких износостойких слоёв на поверхности металлов, модифицированных ультрадисперсными частицами минералов, рекомендуются сравнительные измерения, выполненные одним методом измерения.