Випробування на твердість за Кнупом

Випробування на твердість за Кнупом (англ. knoop hardness test) — метод визначення механічної твердості, що застосовується для дуже крихких або тонких матеріалів, зокрема, скла та кераміки, коли для визначення твердості можна зробити лише невелике заглиблення^[1]. Метод був розроблений Фредеріком Кнупом та його колегами з Національного бюро стандартів (нині - NIST ) Сполучених Штатів Америки у 1939 році ^[2]. Нагадує випробування на твердість за Віккерсом, однак замість алмазного пірамідального наконечника (індентера) використовується ромбоедричний.

Порівняння шкал Мооса та Кнупа.

Кути індентера для випробування на твердість за Кнупом.

Метод випробування

Індентер втискується у відполіровану попередньо поверхню досліджуваного матеріалу з відомим (часто 100 г) навантаженням протягом певного часу. Твердість за Кнупом ${\displaystyle HK}$ пропорційна відношенню навантаження до площі проєкції основи відбитка ідентера, що має вигляд ромбічної основи піраміди і у вершині однакові з ідентером кути^[3].

${\textstyle HK=0,102\cdot {\tfrac {F}{c\cdot d^{2}}}=1,451\cdot {\tfrac {F}{d^{2}}}}$,

де ${\displaystyle F}$ - навантаження, Н;

${\displaystyle d}$ - довжина довгої діагоналі, мм;

${\displaystyle c={\tfrac {\tan {\tfrac {130^{0}}{2}}}{\tan {\tfrac {172,5^{0}}{2}}}}=0,07028}$ - стала ідентера, що встановлює зв'язок між площею відбитку та квадратом довжини довгої діагоналі;

0,102=1/9,80665 - перевідний коефіцієнт кілограм-сил в ньютони.

Значення твердості за Кнупом для деяких матеріалів

Матеріал	HK
Дентин	68
Золота фольга	69
Зубна емаль	343
кварц	820
Карбід кремнію	2480
Діамант	7000

Подання результату випробування

Оскільки формально розмірність HK рівна розмірності тиску, твердість за Кнупом іноді зазначають через одиницю системи SI паскаль. В той же час слід пам'ятати, що формула для визначення НК - це не фізичне рівняння, а лише емпірична залежність.

Шкала твердості за Кнупом, як і інші шкали для вимірювання твердості, належить до неметричних порядкових шкал, тобто не має одиниці вимірювання. Символ НК при зазначенні твердості матеріалу слід сприймати як символ твердості за Кнупом, а не як позначення одиниці вимірювання. При зазначенні твердості вказується також значення навантаження (в кгс) та тривалість витримки під навантаженням в секундах. Наприклад, в записі 840 НК 0,1 /20 число 840 є значенням твердості за Кнупом, НК - символ твердості за Кнупом, 0,1 - навантаження в кгс, за якого визначалася твердість, 20 - тривалість навантаження в с. Тривалість прикладання навантаження не зазначається, якщо вона лежить в межах 10 -15 с^[3].

Див. також

Твердість

Випробування на твердість за Віккерсом

Примітки

1. «Металлы и сплавы. Справочник». Под редакцией Ю.П. Солнцева. - НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003.
2. F. Knoop, C.G. Peters and W.B. Emerson (1939). "A Sensitive Pyramidal-Diamond Tool for Indentation Measurements". Journal of Research of the National Bureau of Standards. 23 (1): 39–61 (Research Paper RP1220).
3. ISO 4545-1:2005. Metallic materials - Knoop hardness test - Part 1: Test method.