Авторизация
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?

Масштабный эффект при испытаниях царапанием материалов с разным деформируемым объемом


А. Ю. Марченков, Е. В. Терентьев; № 9 (83), 09.2017

Аннотация:

Исследовано влияние масштабного фактора на результаты определения механических характеристик металлов и сплавов методом царапания остроконечным индентором с регистрацией диаграмм деформирования в координатах усилие царапания – длина царапины. Показаны преимущества использования метода царапания с постоянной заданной глубиной для контроля механических характеристик материалов и покрытий. Исследовано влияние глубины царапины на определяемые значения механических характеристик — твердости при царапании и удельной энергии локального разрушения — при испытаниях материалов царапанием ребром четырехгранной пирамиды Виккерса. Установлено, что масштабный эффект при испытаниях царапанием индентором проявляется достаточно интенсивно — при уменьшении глубины царапины возрастает сопротивление металла деформации, увеличиваются определяемые значения твердости и повышается значение удельной энергии его разрушения за счет многократного уменьшения деформируемого объема металла. Исходя из этого, при сравнительных испытаниях нескольких материалов или покрытий рекомендовано проводить испытания при постоянной заданной глубине царапания. В этом случае деформируемые объемы материалов будут близки и влияние масштабного фактора на результаты определения механических характеристик — одинаково.

Ключевые слова: индентирование; царапание; твердость; энергия локального разрушения.

Scale Factor in Scratch Tests of the Materials with Different Elastic Volume

A. Yu. Marchenkov and E. V. Terentyev

Experimental study of the scale factor impact on determination of the mechanical characteristics of metals and alloys in scratch indentation tests with recording «scratch intensity – scratch length» deformation diagrams is presented. The advantages of using the scratching method with a constant preset depth for control of the mechanical characteristics of materials and coatings are shown. The effect of the scratch depth on the determined values of the mechanical characteristics -scratch hardness and specific energy of local destruction — is studied in scratching tests using the edge of the Vickers tetrahedral pyramid. It is shown that the scale effect in scratching tests is manifested rather clearly. As the scratch depth decreases, the strain resistance, scratch hardness and specific fracture energy grow due to a multiple reduction of the elastic volume of the metal. For this reason, we recommend to use a constant preset scratch depth in comparative scratch testing of several materials or coatings thus providing close values of the elastic volumes of the materials and the same impact of the scale factor on the results of measuring the mechanical characteristics of the material.

Keywords: indentation; scratch-test; hardness; specific fracture energy.

1. Matyunin V. M. Indentation as the mechanical properties diagnostics method. — Moscow: Izd. dom MÉI, 2015. — 288 p. [in Russian].

2. Fedosov S. A., Peshek L. The application of microindentation methods for materials mechanical properties evaluation. — Moscow: MGU, 2004. — 98 p. [in Russian].

3. Golovin Yu. I. Nanoindentation and its potential. — Moscow: Mashinostroenie, 2009. — 312 p. [in Russian].

4. Matyunin V. M., Dubov A. A., Marchenkov A. Yu. The common regularities of scale factor in strength hardness tests / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2010. Vol. 76. N 8. P. 43 – 47 [in Russian].

5. Matyunin V. M., Dubov A. A., Marchenkov A. Yu. Scale factor in determining the hardness of metal materials / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2009. Vol. 75. N 9. P. 59 – 62 [in Russian].

6. RF State Standard GOST 21318–75. Microhardness evaluation using scratch-test method. — Moscow: 1976. — 30 p. [in Russian].

7. RF Pat. No. 2451283. Mechanical properties heterogeneities detection method / V. M. Matyunin, P. V. Volkov, A. Yu. Marchenkov. — N 2010152726/28; priority date 23.12.2010; publ. 20.05.2012, Byull. Otkryt. Izobret. N 14.