Твердість - властивість матеріалу чинити опір дії на нього зовнішнього фізичної сили. Це властивість безпосередньо впливає на експлуатаційні властивості виробів, тому контроль твердості проводиться на різних етапах виробництва. Прилад, яким вимірюють твердість, називається твердомер або дюрометр.
Залежно від контрольованого матеріалу вибирають різні твердомери і шкали твердості.
Твердість металів (або кераміки) визначається за шкалами Віккерса (в тому числі мікро-Віккерса), Роквелла (в тому числі супер-Роквелла), Бринелля, Кнупа.
Твердість гум та пластиків визначають по Шору.
Твердість лакофарбових покриттів визначають за методами Баркола, Бухгольца, царапаньем, маятникових методом, по Шору і за допомогою олівців.
Твердість мінералів визначають за шкалою Мооса.
Розглянемо кожен з цих методів і інструменти, якими проводяться вимірювання, більш докладно.
Метод Віккерса застосовують переважно для вимірювання твердості невеликих деталей з кераміки, твердих і загартованих сталей. Метод полягає у вдавливании спеціального индентора, що має на кінці алмазну пірамідку з кутом при вершині 136 °, в деталь з силою зазвичай не перевищує 60 кгс і надалі вимірі діагоналей відбитка за допомогою вимірювального мікроскопа. Процедура вимірювань викладена в стандарті EN ISO 6507. При цьому точки вимірювань повинні бути віддалені від краю деталі і один від одного на відстань, вказане в стандарті. Більш детально див. Рис. 1. Метод вимірювання мікротвердості полягає в прикладанні до індентора малих навантажень від 1 гр.
Метод вимірювання твердості Роквелла відрізняється від методу вимірювання твердості по Віккерсу процедурою підрахунку твердості. Твердомер Роквелла має индентор в якому, як і Віккерса, має на кінці алмазну пірамідку, але з кутом при вершині 120 °, рідше використовуються індентора з загартованим кулькою на кінці. При цьому при розрахунку твердості має роль глибина впровадження індентора в деталь під заданим навантаженням. Найбільш часто використовувана шкала Роквелла HRC передбачає силу вдавлення 150 кгс. Суть методу вимірювань наочно показана на рис. 2. Вимоги до даного методу викладені в стандарті EN ISO 6508.
Частковим випадком вимірювання твердості за методом Брінелля є твердомер Польді. Даний твердомер являє собою конструкцію, що має 2 индентора діаметром 10 мм. При ударі молотком по ковадлу прилад залишає 2 відбитка - один в еталонної мірою твердості, інший в контрольованій деталі. Знаючи номінал міри твердості і діаметр відбитка залишеного на ній, судять від твердості вимірюваного зразка. Твердомер Бринелля використовуються для досліджень в лабораторіях, навчальних закладах і науково-дослідних організаціях.
Для тендітних тонких зразків таких як кераміка і спечені матеріали ідеальним рішенням буде контроль твердості за методом Кнупа. Метод Кнупа дуже нагадує метод Віккерса, але кут при вершині піраміди на кінці индентора становить 172,5 °. Виходячи з цього дані метод має переваги при контролі вузьких деталей через допусків по відступу і практично не завдає шкоди поверхні. Нормативний документ - EN ISO 4545. Інформація щодо процедури підрахунку твердості і візуальне зображення методу:
