Деление спектра на цветовые участки

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТОВАРОВЕДЕНИЯ

ПРЕДМЕТ И СОДЕРЖАНИЕ ТОВАРОВЕДЕНИЯ

Название научной и учебной дисциплины "товароведение" яв­ляется производным от слов "товар" и "ведать" (знать) и дослов­но может интерпретироваться на современный язык как "знание о товаре".

Товароведение как одна из отраслей знаний в первую очередь связано с развитием товарного производства и потребностями тор­говли.

Товар как продукция, изготовленная для обмена или продажи, благодаря двойственному характеру труда, затраченного на ее про­изводство, имеет меновую и потребительную стоимости.

Меновая стоимость характеризует товар с точки зрения его обмена как вещи на другие вещи в соответствующих определен­ных пропорциях. Потребительную стоимость товара, несмотря на многогранность этого понятия, в первую очередь следует рас­сматривать как полезность товара, его способность удовлетворять определенные человеческие потребности. Потребительная стои­мость присуща всем продуктам труда, но проявляется она лишь при потреблении или использовании вещи, которые позволяют оценить ее полезность. Поскольку потребительную стоимость имеют все продукты труда - и средства производства, и предметы личного потребления, то предметом товароведения в широком понятии должны быть потребительные стоимости всех продуктов труда.

Между тем в современном понимании этого термина това­роведение рассматривается как научная и учебная дисциплина,

предметом изучения которой являются потребительные стоимости товаров народного потребления.

К товарам народного потребления относятся товары промыш­ленных, сельскохозяйственных и кустарных предприятий, предна­значенные для реализации в сфере обращения с целью удовлетво­рения материальных и культурных потребностей населения.

Именно изучением потребительных стоимостей этой группы товаров и занимается современное товароведение.

Потребительные стоимости других продуктов труда (напри­мер, сырья, средств производства) изучаются другими смежными отраслями - материаловедением, машиноведением и др.

Продукты труда становятся товаром лишь при наличии товар­ного производства и товарного обращения.

В зависимости от типа потребления продуктов труда их по­требительную стоимость подразделяют на индивидуальную и об­щественную.

Индивидуальной потребительной стоимостью обладают про­дукты труда, произведенные не для обмена и продажи, а для по­требления. Например, индивидуальной потребительной стоимо­стью характеризуется продукция, выращенная для личного потреб­ления на приусадебном участке.

Продукт труда, произведенный для обмена или торговли с це­лью удовлетворения потребностей общества, характеризуется об­щественной потребительной стоимостью.

Общественная потребительная стоимость единицы товара оп­ределяется как единичная потребительная стоимость, а потреби­тельная стоимость общественного продукта, удовлетворяющего потребности определенных групп потребителей или всего обще­ства, - как совокупная потребительная стоимость.

Единичная потребительная стоимость связана с удовлетво­рением личных потребностей отдельного индивидуума или его семьи.

Совокупная общественная потребительная стоимость товаров создается для удовлетворения потребностей общества или отдель­ных его групп.

Общественная потребительная стоимость товаров характери­зуется двумя неразрывно связанными сторонами: материально-вещественной и социально-экономической. В связи с этим изу­чением потребительной стоимости занимаются многие научные дисциплины. Предметом изучения товароведения является мате­риально-вещественная сторона потребительной стоимости, а соци­ально-экономическая сторона потребительной стоимости является объектом изучения ряда экономических дисциплин.

Потребительная стоимость товара обусловлена присущими ему потребительскими свойствами, проявляющимися при исполь­зовании товара потребителем для удовлетворения материальных, культурных или биологических потребностей.

Следует, однако, отметить, что не все свойства товаров отно­сятся к категории потребительских.

Выбор номенклатуры потребительских свойств и показателей качества зависит от назначения товара и является необходимым условием установления уровня качества товара.

В зависимости от той роли, которую играют потребительские свойства в жизненном цикле товара, их можно подразделить на функциональные, эргономические, эстетические, а также свойства безопасности и надежности.

Функциональные свойства - это потребительские свойства то­вара, определяющие его соответствие как предмета потребления или эксплуатации целевому назначению. По показателям функ­циональных свойств оценивают способность товара удовлетво­рять те или иные потребности человека. Чем выше показатели функциональных свойств, тем более полно товар удовлетворяет потребности человека. Функциональные свойства определяют как возможность или целесообразность использования материала или изделия (простые функциональные свойства), а также как возмож­ность выполнения основной и вспомогательной функций изделия (сложные функциональные свойства).

Номенклатура показателей функциональных свойств доста­точно широка и определяется в первую очередь назначением из­делия, его возможностью выполнять основные и вспомогательные

Глава 7

Теоретические основы товароведения

функции при эксплуатации или потреблении. Важную роль играют функциональные свойства при оценке качества товара.

Эргономические свойства товара - это потребительские свой­ства товара, обеспечивающие удобство и комфорт его потребления или эксплуатации на различных этапах функционального процесса в системе "человек - товар - среда". К эргономическим свойст­вам относится удобство пользования товаром, определяющее его способность функционировать с учетом особенностей строения и свойств организма каждого потребителя. Важное значение в ка­честве составных частей эргономических свойств имеют гигиени­ческие, антропометрические, физиологические и другие свойства и показатели. Существенны также гигиенические свойства, ха­рактеризующие гигиенические условия жизнедеятельности и ра­ботоспособности человека при его взаимодействии с изделиями и окружающей средой.

Гигиенические показатели, в первую очередь такие, как тем­пература и влажность окружающей среды, запыленность и осве­щенность помещений, гигроскопичность и паропроницаемость одежды и другие, могут влиять на самочувствие, здоровье и рабо­тоспособность человека.

Важное значение для удобства пользования и комфортности имеют антропометрические показатели, характеризующие степень соответствия изделия, его конструкции и элементов составных частей размерам, форме и массе тела человека. Эти показатели особенно важны для таких товаров, как обувь и одежда.

Эстетические свойства характеризуют способность товара выражать в чувственно-воспринимаемых признаках его соци­ально-культурную значимость, техническое и эстетическое со­вершенство.

Показателями эстетических свойств товара, характеризующи­ми его эстетический уровень, могут служить: соответствие формы изделия его назначению, моде, стилю; информационная вырази­тельность; внешний (товарный) вид, цветовое оформление; совер­шенство производственного исполнения, а также другие характе­ристики, связанные с удовлетворением потребностей людей.

Важнейшей характеристикой товара является его безопасность, относящаяся к потребительским свойствам, обеспечивающим без­вредность потребления и использования товара человеком. При этом безопасность рассматривается в качестве потребительского свойства, обеспечивающего защиту как человека, так и среды его обитания от вредных и токсичных воздействий товара при его по­треблении, хранении, транспортировке и утилизации.

Оценивая безопасность товара в целом, следует учитывать возможность причинения им травм (механических, тепловых, химических и др.), вероятность выделения веществ, вредных для человека и окружающей среды (канцерогенных, токсичных и др.), а также наличие опасных физических воздействий (звуковых, све­товых, радиационных и др.).

Показатели надежности товара в потреблении представляют собой показатели качества товара, характеризующие сохранение основных параметров его функционирования во времени и в пре­делах, соответствующих заданным условиям потребления или эксплуатации.

Показатели надежности товара включают в себя его безотказ­ность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность - это способность товара непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторых наработок.

Оценивают показатель безотказности средним временем рабо­ты на один отказ, длительностью работы без отказа и т. д.

Долговечность товара - свойство, характеризующее его способ­ность сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Под предельным состоянием товара в этом случае понимается его разрушение или невозможность дальнейшего использования вследствие физического или морального износа.

Оценивается долговечность сроком службы или ресурсом ра­боты, выражаемыми продолжительностью работы (минуты, годы и т. д.) или количеством циклов.

Ремонтопригодность - характеристика товара, определяющая его способность к устранению причин выхода из строя, а также обнаружению и предупреждению отказов в работе.

Сохраняемость товара - это показатель, характеризующий способность товара непрерывно сохранять свои потребительские свойства при хранении, транспортировке, реализации, потреблении или эксплуатации в условиях, установленных нормативно-техни­ческой документацией.

В настоящее время для непродовольственных товаров в ка­честве критерия сохраняемости принят срок годности (или служ­бы) товара, определяемый как срок, в течение которого товар при­годен для эффективного использования по назначению.

Потребительские свойства товара базируются на ряде его естест­венных свойств - химических, физических, физико-химических, физико-механических и биологических.

Химические свойства характеризуют устойчивость материалов и изделий к действию окислителей, восстановителей, воды, орга­нических растворителей, кислот, щелочей и других сред, а также к воздействию факторов светопогоды. Устойчивость материалов, и соответственно товаров, к действию выше перечисленных сред зависит от природы материала, его химического и физического строения и т. п.

Химические свойства материалов в значительной степени оп­ределяют назначение изготовленных из них товаров, их поведение при эксплуатации и хранении, условия их использования и т. д.

Химическая устойчивость оценивается по степени изменений химической и физической структуры материалов, проявляющих­ся в изменении их массы, прочности, цветности, деформацион­ных и других характеристик. Опенка химической устойчивости материалов может проводиться по результатам испытаний как в реальных условиях эксплуатации и хранения, так и в условиях форсированных (более жестких, чем реальные) испытаний.

К физическим свойствам относят показатели геометрических размеров, массу, плотность, тепловые, акустические, оптические и другие характеристики материалов и товаров. Физические свой­ства материалов играют важнейшую роль при проектировании

и производстве товаров, определяют режимы их эксплуатации, дли­тельность ресурса работы и надежность товара в эксплуатации.

Одними из важнейших параметров материалов, и особенно изделий, являются их геометрические характеристики: длина, вы­сота, ширина (толщина), площадь, объем.

Показатели геометрических размеров-длина, ширина, высота изделий и комплектующих деталей являются чрезвычайно важны­ми для таких товаров, как мебель, сложно-технические изделия (холодильники, фото-, видео-, аудиоаппаратура), инструменты, отдельные элементы сборных конструкций и т. п.

Дисперсность материалов (размеры частиц) играют важную роль в формировании потребительских свойств пигментов, декора­тивной косметики и т. п. Не менее важное значение имеют показа­тели массы материалов и изделий, такие как плотность, объемная масса, насыпная масса и др.

Масса - одна из основных физических характеристик материи, являющаяся мерой ее инерционных и гравитационных свойств.

Плотность (р, кг/м³) представляет собой величину, характе­ризующую массу единицы объема вещества, определяемую по формуле

где т - масса тела; V - объем тела.

Объемная масса материала характеризует величину массы ма­териала, включая имеющиеся в нем поры и пустоты.

Объемная масса тел всегда меньше его плотности, а исходя из величин этих показателей можно рассчитать пористость материала по формуле

где П- пористость, %;

Р₀ - объемная масса, кг/м³; р - плотность, кг/м³.

Глава 1

Теоретические основы товароведении

Для характеристики сыпучих материалов часто используют показатель насыпной массы, характеризующий массу сыпучих веществ, заполнивших единицу объема емкости (тары).

Важное значение, особенно для эргономических потребитель­ских свойств, имеет показатель поверхностной плотности ма­териалов, характеризующийся плотностью 1 м³ материала. Этот показатель особенно важен для тканей, трикотажных, бумажных и картонных изделий.

В ряде случаев при оценке эксплуатационных свойств товаров большое значение имеет масса изделий, например спортивного инвентаря, обуви, одежды, где она является либо нормируемым показателем, либо характеристикой, определяющей уровень эр­гономических свойств изделий.

Важнейшей группой свойств являются теплофизические или термические показатели, характеризующие поведение материала при действии на него тепловой энергии: теплоемкость, теплопро­водность, термическое расширение, термическая стойкость, теп­лозащитная способность, огнестойкость.

К теплофизическим характеристикам следует отнести также параметры, связанные с протеканием фазовых переходов в матери­алах под действием температур. В их число входят показатели тем­пературы перехода материалов из твердого в жидкое, вязкотекучее или высокоэластическое состояния, так называемые температуры плавления или течения - для кристаллических систем; температу­ры размягчения - для стеклообразных материалов, а при переходе из жидкого, вязкотекучего или высокоэластического состояния в кристаллическое и стеклообразное - соответственно температуры кристаллизации и стеклования.

Термическая устойчивость материалов, характеризующаяся переходом из жидкого или твердого состояния в газообразное, мо­жет оцениваться по показателю температур летучести, испарения или возгонки.

Теплоемкость материала - это количество теплоты, которое не­обходимо сообщить телу для повышения его температуры на 1 °С в определенном интервале температур.

где С - теплоемкость, Дж/°К; <2 - количество теплоты, Дж; Т₁иТ₂-начальная и конечная температуры тела.

На практике часто оценку теплоемкости проводят по показа­телю удельной теплоемкости, представляющей собой количество тепла, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 °С при постоянном давлении:

где С - удельная теплоемкость, ДжУкг-°С; т - масса вещества, кг.

Теплопроводность характеризует способность материала про­водить тепло при наличии разности температур между различными участками тела.

Мерой теплопроводности является коэффициент теплопровод­ности, который показывает, какое количество тепла проходит через тело длиной 1 м, площадью 1 м² при разности температур между поверхностями 1 °С в течение 1 часа:

где X - коэффициент теплопроводности, Вт/м-°С;

<2 - теплота;

/ - длина тела, м;

5- площадь поперечного сечения тела, м²;

т - время, с;

Т₁ и Т₂ - соответственно температура тела в двух различных точках, отстоящих друг от друга на расстоянии / (м), °С.

Показатель термического расширения характеризует способность материала изменять свои размеры при изменении температуры.

Глава 7

Теоретические основы товароведения

где /₀ и К₀ - соответственно длина и объем тела, м и м³;

А/ и ДК- соответственно прирост длины и объема тела, м и м³; Л7¹- разность температуры тела до и после нагрева, °С.

Следует отметить, что величины коэффициентов термиче­ского расширения для различных материалов могут сущест­венно различаться. Так, например, в диапазоне температур от О до 100 °С коэффициент линейного термического расширения для кварца составляет 0,05 • 10'⁵, для бронзы - 2 • 10'⁶, а для каучу-ков-80-10-⁶.

Для товарных групп, в первую очередь таких, как фотоаппара­тура, стекла, оптические приборы, лакокрасочные системы, важны­ми являются оптические свойства, характеризующие способность товаров и материалов рассеивать, пропускать, поглощать или от­ражать световые излучения. К основным оптическим свойствам можно отнести цвет, блеск, прозрачность тел, а также преломля­емость света в них.

Световые излучения электромагнитны по своей природе и ха­рактеризуются определенной длиной волны. При изменении дли­ны волны света изменяется и их воздействие на сетчатку глаза человека.

В зависимости от длины волны оптическая область спектра делится на видимую часть с длиной волн от 380 до 760 нм и неви­димую: ультрафиолетовую с длиной волн от 10 до 380 нм и инф­ракрасную - 770 до 340 000 нм.

Ультрафиолетовая составляющая спектра является наиболее мощным излучением, способным вызывать протекание химиче­ских реакций в некоторых телах (в первую очередь, в веществах органического происхождения) и приводить к изменению их струк­туры и важнейших свойств.

Инфракрасные (тепловые) излучения вызывают разогрев тел и используется поэтому в нагревательных приборах как носители тепловой энергии.

Цвет - сложное свойство, имеющее как физическую, так и пси­хологическую сущность, т. к. является характеристикой световой энергии, оцениваемой посредством зрительного восприятия. Ви­димая часть спектра состоит из излучений различных длин волн и представляет собой ряд цветов, непрерывно изменяющихся от фиолетового до красного. В сплошном спектре постепенному изменению длины волны соответствует непрерывное изменение цвета. Следует, однако, отметить, что деление спектра на цветовые участки является достаточно грубым и в какой-то степени услов­ным. Одно из делений спектра на цветовые участки приведено в табл. 1.1.

Выделение именно этих участков объясняется тем, что на их границах происходят наиболее заметные изменения цветов. Чис­ло различных по цветам участков можно было бы увеличить, что и делает ряд исследователей, выделив участки оранжево-красных, желто-оранжевых, зеленовато-желтых, желто-зеленых и других цветов.

Цвет тел зависит от их способности отражать или пропускать падающий на них световой поток.

Таблица 1.1

Деление спектра на цветовые участки

Глава 1

Теоретические основы товароведения

Цвета делятся на ахроматические и хроматические. Ахромати­ческие цвета (белый, серый, черный) характеризуются одинаковой интенсивностью всех длин волн. Хроматические цвета, которые свойственны окрашенным телам, отличаются селективным (из­бирательным) отражением или пропусканием волн определенной длины, при этом излучения волн другой длины поглощаются. Иными словами, тела, отражающие лучи всех длин световых волн одинаково, окрашены в ахроматический цвет: от белого до чер­ного, а при избирательном отражении волн некоторых длин тела приобретают определенный хроматический цвет.

Цвет характеризуется цветовым тоном, яркостью, светлотой и насыщенностью. Цветовой тон зависит от спектрального сос­тава светового потока, попадающего на сетчатку глаза, по кото­рому мы и определяем цвет предмета. Различают три основные спектральные зоны цветовых тонов: красную - 760^00 нм; зе­леную - 570-490 нм и синюю - 490-400 нм. Эти цветовые тона называют основными, и из них могут быть получены все другие цвета и оттенки цветового спектра.

Согласно законам колориметрии (науке о цвете) любой цвет может быть получен смешением трех независимых основных цве­тов в соответствующих количествах, называемых координатами цвета. Данные координаты однозначно определяют цвет объекта при освещении его определенным источником света. Независи­мость основных цветов понимается в том смысле, что ни один из трех цветов не может быть получен из двух других, взятых в любых определенных количествах.

Яркость и светлота зависят от количества световой энергии, которую объект излучает или отражает. Яркостью количественно характеризуют источники излучения, светлотой - объекты, отра­жающие свет.

Насыщенность цвета определяет избирательную способ­ность тела пропускать или отражать свет. Чем выше степень избирательности, тем выше насыщенность цвета и тем сильнее выражен цветовой тон. Так, например, наибольшей степенью отражения характеризуется идеальный белый цвет; с умень­шением степени отражения происходит переход цвета в серый,

а затем и в черный, обладающий наименьшей отражательной способностью.

Материалы, пропускающие свет, характеризуются прозрачно­стью, т. е. пропускающей способностью и показателем прелом­ления, определяющим способность объекта преломлять световые лучи.

Очень важное значение имеет зрительное восприятие цвета че­ловеком, в соответствии с которым все цвета можно подразделить на теплые и холодные.

К теплым цветам относят более яркие, броские, бодрящие, воз­буждающие: красные, оранжевые, желтые, желтб-зеленые цвета. К холодным - более спокойные, менее выделяющиеся: зеленые, синие, фиолетовые, голубые и другие цвета.

Восприятие цвета зависит также от фона и последовательности рассмотрения цветов. Так, на светлом фоне черные цвета кажутся темнее и, наоборот, белые цвета на темном фоне кажутся более светлыми. Такой же эффект появляется, если светлые цвета рас­сматриваются после темных. Существенно влияет на восприятие цвета характер поверхности объекта. Цвет объекта с гладкой, глян­цевой поверхностью воспринимается более светлым, в то время как объекты с матовой поверхностью имеют более темный цвет. Наличие неровностей поверхности, а также ворса вызывают ощу­щение неравномерной окраски.

Оценка оптических свойств материалов и товаров успешно проводится современными инструментальными методами иссле­дований с использованием спектрофотометров, спектроколоримет-ров, блескомеров и другого оборудования. Однако по-прежнему наиболее распространенным является визуальный метод, основан­ный на способности глаза выявлять даже самые незначительные различия в цвете или оттенках. Особенно велика различительная способность глаза при сравнительной оценке рядом расположен­ных исследуемых тел. Наименьшее различие в цвете двух образцов, еще различимое глазом, называется цветовым порогом или порогом цветоразличения.

Во многих случаях важно определить не столько цвет, сколько его отличие от заданного цвета, так называемую разнооттеночность,

Глава 7

Теоретические основы товароведения

которая может устанавливаться как визуально, так и с использо­ванием инструментальных методов исследования. В последнем случае разнооттеночность может оцениваться количественно. При этом необходимо всегда помнить, что окончательным критери­ем точной подгонки цвета образца к эталону служит визуальная оценка, и правильность инструментальных методов проверяется совпадением инструментально измеренных параметров с визуаль­но наблюдаемыми.

Немаловажное значение в товароведении имеют акустические показатели, характеризующие свойства тел излучать, поглощать и проводить звук.

Особенно важны акустические свойства при оценке качества музыкальных инструментов, аудиоаппаратуры, звукоизолирующих и звукопроводящих материалов, а также при идентификации и де­фектоскопии керамических и стеклянных товаров.

Звук воспринимается ухом человека. При этом на слуховую мембрану воздействует акустическое поле в виде колебаний, соз­даваемых звуком в упругой среде. Основными параметрами, ха­рактеризующими акустическое поле, являются частота упругих колебаний, амплитуда, спектр и скорость звука, а также сила, тон звука и звукопроводимость.

Акустические колебания подразделяют на три диапазона: инфразвуковой - до 20 Гц, звуковой - от 20 до 2 • 10⁴ Гц и ультра­звуковой - более 2 • 10⁴ Гц.

Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания, лежащие в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Спектр звука, представляющий собой совокупность простых синусоидальных колебаний, может быть сплошным или линейчатым. Сплошной спектр характери­зуется наличием непериодических колебаний, энергия которых более или менее равномерно распределяется в широком диапазоне частот и поэтому воспринимается как шумы. Линейчатые спектры отличаются периодичностью колебаний волн с определенными частотами, кратными частоте основного колебания. Линейчатые спектры свойственны музыкальным звукам.

Сила звука характеризуется мощностью звуковых колебаний, проходящих через единицу поверхности? расположенной перлен-

дикулярно направлению распределения звука, и выражается в еди­ницах Вт/м². На практике довольно часто сила звука выражается в децибелах (дБ), определяя показатель силы звука объекта по сравнению с силой звука на пороге слышимости, принимаемого за величину 10~¹² Вт/м². Физиологически воспринимаемая сила звука характеризуется как громкость.

Важное значение для ряда товарных групп имеют такие показа­тели акустических свойств, как скорость звука и звукопроводность товаров и материалов. Эти показатели очень сильно зависят от природы и структуры материалов, а также условий окружающей среды (температуры, влажности и др.), что позволяет использовать данные акустические показатели для оценки качества и дефектнос­ти хрустальных изделий, характеристики звукопроводящих и зву­коизолирующих свойств материалов, определения консистенции промышленных и продовольственных товаров.

Одними из важнейших свойств материалов являются электри­ческие свойства, характеризующие отношение материалов и из­делий к подведенному к ним электрическому току.

Показатели электрических свойств имеют большое значение при оценке качества электротехнических материалов и изделий из них.

Основными показателями электрических свойств являются электропроводность, удельное электрическое сопротивление, тем­пературный коэффициент сопротивления.

Важнейшим параметром материалов является их электропро­водность. Электрическая проводимость (электропроводность) - это способность вещества проводить постоянный электрический ток под действием не изменяющегося во времени электрического поля. Электропроводность обусловлена наличием в материалах подвиж­ных электрических зарядов - носителей тока.

В зависимости от вида носителей тока различают электронную проводимость (у металлов и полупроводников), ионную (у элект­ролитов) и смешанную - электронно-ионную (у плазмы),

Мерой электрической проводимости является показатель удель­ной электрической проводимости, рассчитываемый по формуле

Глава 7

Теоретические основы товароведения

где ст - электрическая проводимость; К - сопротивление проводника; 5 - сечение проводника; / - длина проводника.

Электрическая проводимость измеряется в симменс/метр (СМ/м)*.

Величина, обратная удельной электропроводности, называется

лтр>ттт,Н1^тАЛ тттрц-тгширгт^илл гпппгУГИВТТР.НИем ^П^'

Электрическое сопротивление представляет сооои физическую величину, характеризующую противодействие проводника или электрической цепи электрическому току.

В зависимости от величины удельной электрической проводи­мости все тела можно разделить на три группы: 1 - проводники, 2 - полупроводники, 3 - диэлектрики.

К проводникам относятся материалы, имеющие электрическую проводимость а > 10⁶ СМ/м и обладающие электрическим сопро­тивлением р < 10'⁶ Ом-м. Металлы и сплавы металлов являются типичными проводниками. Лучшими проводниками считаются такие металлы, как серебро, медь, алюминий, у которых значения удельного электрического сопротивления составляют соответ­ственно 0,016; 0,017; 0,028 Ом-СМ.

При нагревании электрическое сопротивление проводников возрастает, а при переходе из твердого состояния в жидкое в боль­шинстве случаев наблюдается скачкообразный рост этого пока­зателя. Например, при переходе из твердого в жидкое состояние удельное электрическое сопротивление у ртути, меди и алюминия увеличивается соответственно в 3,2; 2,4; 1,64 раза.

Заметное влияние на величину электрической проводимости металлов оказывают приложенные к ним механические нагрузки.

* Симменс (СМ) - проводимость участка цепи сопротивлением 1 Ом.

При деформациях растяжения удельное электрическое сопро­тивление возрастает, при деформациях сжатия - уменьшается.

Полупроводники - это материалы, электрическая проводимость которых (о) находится в пределах:

По своим электрическим свойствам полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. К полупроводникам относится ряд химических элементов (81, 8е, С, Аз), а также их сплавы, сульфиды, оксиды и другие соединения (М§₂,Си₂0,А15Ъид_Р.).

В полупроводниках при абсолютном нуле и в отсутствии подво­да энергии извне в зоне проводимости электронов нет, и материал в этих условиях не проводит электрического тока, т. е. является изолятором. При повышении температуры до некоторой вели­чины валентные электроны приобретают дополнительную энер­гию и переходят в возбужденное состояние, т. е. переходят в зону проводимости. При этом в том месте, которое занимал электрон в валентной зоне, образуется так называемая дырка - элементар­ная частица с зарядом, равным заряду электрона, но обладающая положительным знаком.

Диэлектрики, к которым относится большинство полимерных материалов, а также силикатные стекла, фарфор, керамика и дру­гие материалы, характеризуются низким значением электрической проводимости и высоким удельным электрическим сопротивле­нием:

Низкая электрическая проводимость диэлектриков обуслов­лена отсутствием в их структуре свободных электронов, т. к. все электроны связаны с положительно заряженными ядрами и при­надлежат определенным атомам или молекулам. Незначительная ионная проводимость диэлектриков в слабых полях обусловлена наличием примесей и структурных дефектов.

Одной из важнейших физических характеристик диэлектриков является показатель диэлектрической проницаемости (в).

Глава 1

Теоретические основы товароведения

Величина диэлектрической проницаемости показывает, во сколько раз уменьшается сила электростатического (кулонов-ского) взаимодействия электрических зарядов при переносе их из вакуума в однородный изотропный диэлектрик, если расстояние между зарядами сохраняется неизменным.

Для вакуума величина диэлектрической проницаемости равна единице, а для других сред 8 больше единицы. Например, для сили­катных стекол она составляет 5-10 единиц, для резины - 1,5-2,5.

Величина диэлектрической проницаемости зависит от фазового и физического состояния вещества. Например, для воды в зависи­мости от ее физического состояния (пар, жидкость, лед (кристалл)) показатель 8 составляет соответственно 1,007; 81,0; 2,9 единиц. У неполярных диэлектриков величина диэлектрической проница­емости мало зависит от температуры.

У диэлектриков ионного строения, в частности у стекол и кера­мических материалов, при росте температуры е обычно возраста­ет, однако у некоторых ионных кристаллов, например у ТЮ₂, при повышении температуры е уменьшается.

Одним из важнейших показателей свойств диэлектриков яв­ляется показатель величины диэлектрических потерь, связанный с выделением теплоты в диэлектриках под воздействием перемен­ного электрического поля. Диэлектрические потери появляются в результате рассеивания в диэлектрике части электрической мощ­ности, превращающейся в тепло.

Диэлектрические потери обусловлены наличием токов сквоз­ной проводимости (токов утечки), запаздыванием поляризации, а также ионизацией воздушных включений (потерями энергии на ионизацию). С возрастанием напряженности и частоты электриче­ского поля, увеличением увлажнения и загрязненности диэлект­рика, а также с ростом температуры величина диэлектрических потерь увеличивается.

Диэлектрические потери характеризуются величиной тангенса угла диэлектрических потерь 1§а, численно равной доле запасенной в диэлектрике энергии, необратимо рассеиваемой в виде тепловых и других потерь, за один период колебаний электрического поля.

При высоких напряжениях электрического тока (в области по­лей 10⁷-10⁹ в/м) может наблюдаться резкое увеличение электро­проводности диэлектрика.

При достижении определенной разности потенциалов между электродами увеличение электропроводности приводит к резко­му увеличению силы тока, проходящего через диэлектрик, т. е. к пробою диэлектрика. При этом материал теряет диэлектриче­ские свойства и становится проводником, что сопровождается его разрушением. Наименьшая напряженность электрического поля, при которой происходит пробой (Е ), является мерой электри­ческой прочности диэлектрика. Установлено, что полимеры, не содержащие полярных примесей, обладают высокой электрической прочностью. Их пробивное напряжение при комнатной темпера­туре составляет 10⁸-10⁹ в/м, причем более высокое ее значение наблюдается у полимеров, содержащих полярные группы.

В присутствии влаги или включений воздуха, ионизирующихся в сильном электрическом поле, величина пробивного напряжения значительно снижается.

Механические свойства являются параметрами, характеризу­ющими поведение материалов под воздействием механических нагрузок. Эти свойства определяют по результатам механических испытаний, при которых материалы подвергают воздействию внешних сил (нагрузок).

По характеру действия внешние силы (нагрузки) могут быть статическими и динамическими. Статической называют нагрузку, медленно возрастающую от нуля до некоторого максимального зна­чения и далее остающуюся постоянной или меняющуюся незначи­тельно. Статическая нагрузка - это нагрузка, величина, направле­ние и место приложения которой изменяется столь незначительно, что при расчетах ее принимают независящей от времени.

Динамической нагрузкой называется нагрузка, характеризу­ющаяся быстрым изменением ее значения, направления или точки приложения.

Под действием нагрузок материалы могут деформироваться, т. е. изменять свои размеры и форму.

__________________________ Глава 7______________________________

Деформация (от лат. с1е/огтаИо) - это изменение формы или размеров тела или его части под воздействием внешних сил, вы­зывающих изменение взаимного расположения точек тела.

Деформации могут быть упругими и пластическими (остаточ­ными).

Упругие деформации - это деформации, исчезающие после снятия приложенных нагрузок.

Остаточные или пластические деформации — это деформации, не исчезающие после снятия приложенных нагрузок.

Кроме того, у полимерных материалов может проявляться особый вид деформации - высокоэластическая. Высокоэласти­ческая деформация - вид высокоупругой деформации, присущей аморфным полимерам в определенных интервалах температур, где проявляется гибкость цепных макромолекул. Высокоэластическая деформация характеризуется малым модулем упругости и боль­шими механическими обратимыми деформациями, во много раз превышающими начальные размеры образца. Основное отличие высокоэластической деформации от обычной упругой деформации заключается в том, что упругая деформация материалов в стекло­образном состоянии связана с изменением средних расстояний между частицами, а высокоэластическая деформация вызвана пе­регруппировкой звеньев цепных молекул без изменения среднего расстояния между ними. Перемещение полимерных молекул от­носительно друг друга затруднено из-за больших размеров самих молекул, а для "сшитых" систем, например для резин, у которых чаще всего проявляется высокоэластичность, - из-за наличия до­статочно прочных поперечных связей между макромолекулами.

Существуют различные виды деформаций, основные из кото­рых: растяжение, сжатие, кручение, сдвиг (срез), изгиб.

Растяжение ~ это деформация, характеризуемая увеличением размеров (длины) тела под действием сил, приложенных вдоль оси тела. Деформацию растяжения испытывают тросы с подвешенны­ми грузами, приводные ремни, передаточные механизмы и др.

Сжатие - это деформация, характеризуемая уменьшением высоты (или объема) тела под воздействием сдавливающих сил,

_____________ Теоретические основы товароведения ___^__________

направленных вдоль оси тела. Этот вид деформации испытывают фундаменты сооружений, сваи, станины станков и пр.

Кручение - это деформация тела с одним закрепленным концом под действием пары сил, плоскость которых перпендикулярна к оси тела. Деформацию кручения испытывают валы станков, двигате­лей, оси машин и пр.

Сдвиг (срез) - вид деформации, характеризующейся изменени­ем углов элементарных параллелепипедов без изменения размеров их граней. При сдвиге соседние участки материала сдвигаются относительно друг друга, оставаясь параллельными.

Сдвиг предшествует срезу, происходящему в том случае, когда направления сил, действующих на тело, лежат не на одной прямой.

Деформацию сдвига и среза испытывают заклепки, стяжные болты, клеевые соединения и др.

Изгиб - это деформация тела под воздействием внешних сил, со­провождающаяся изменением кривизны деформируемого тела.

Деформациям изгиба подвергаются поперечные балки сооруже­ний, пролеты мостов, стрелы подъемных кранов, рельсы и т. п.

В реальных условиях эксплуатации в виде изделий или его составных частей материалы могут подвергаться одновременно нескольким видам деформации.

Испытания для оценки величины механических свойств прово­дят, как правило, в испытательных лабораториях на специальных машинах и приборах.

Наиболее распространенными ввиду их простоты и скорости проведения являются статические механические испытания, чаще всего это испытания при растяжении. Большинство технических условий, нормирующих уровень качества материалов, базируется на статических механических испытаниях, которые хотя и услов­но, но характеризуют поведение материалов в условиях реальных нагружений при эксплуатации и обработке.

Испытания материалов на растяжение осуществляют на специ­ально изготовленных образцах, форма и размеры которых для каждо­го вида материала устанавливаются нормативными документами.

В качестве образцов могут использоваться образцы типа "дву­сторонняя лопатка" круглого и плоского сечения, а также образцы

Глава 1

Теоретические основы товароведения

прямоугольной формы (для пленочных материалов, бумаги, тканей

и др.).

Рекомендуется использовать для испытаний образцы, у кото­рых длина равна десяти- или двадцати кратной ширине (или де-сяти-двадцатикратному диаметру для образцов цилиндрической формы).

Части образца, помещаемые в захваты разрывных машин, а так­же форма и радиусы закруглений переходных частей образца, не участвующих в испытаниях, также должны отвечать установлен­ным требованиям.

Испытания труб, тонких прутков, проволоки, нитей и других могут производиться непосредственно на материалах без изго­товления образцов специальной формы. Для исследовательских и научных целей допускается использование нестандартных по размерам и форме образцов, например микрообразцов.

Для материалов, характеризующихся заметным влагопогло-щением (например, бумага, ткани, хлопчатобумажные нити, ряд полимерных материалов и др.), перед испытанием должно про­водиться кондиционирование при стандартной влажности и тем­пературе (относительная влажность воздуха - 65%, температура 20-22 °С) в течение сроков, указанных в нормативных документах (длительность кондиционирования зависит от природы материала, его плотности и размера образцов (толщины и др.).

При осуществлении испытаний на растяжение поведение ма­териала под действием прилагаемых к нему нагрузок или напря­жений наглядно характеризуется диаграммой растяжения (дефор­мации), которая строится в координатах нагрузка или напряжение (ось ординат) - абсолютное или относительное удлинение (ось абсцисс).

Такие диаграммы значительно более информативны, чем только конечные координаты кривой растяжения (максимальная нагрузка (напряжение) и максимальное удлинение), обычно измеряемые при испытаниях на разрыв. Диаграммы могут быть построены по точкам на основании измерений, проведенных в процессе ис­пытания образца материала, или же вычерчены автоматическим самопишущим прибором на диаграммной ленте.

На рис. 1.1 приведена одна из типичных диаграмм растяжения образца пластичного материала.

Из представленной кривой деформации видно, что до точ­ки А существует линейная зависимость между нагрузками (на­пряжениями), прикладываемыми к образцу и величиной дефор­мации. Этот участок (ОА) диаграммы растяжения характеризуется наличием упругих обратимых деформаций.

Точка А является той предельной нагрузкой (напряжением), после которой происходит отклонение от линейной зависимости величины нагрузки (напряжения) в принятой системе координат нагрузка (напряжение) - деформация. С увеличением растягива­ющей силы или напряжения выше точки А деформация начина­ет возрастать быстрее нагрузки (напряжения), и при нагрузках (напряжениях) В, даже незначительно превышающих нагрузку (напряжение) А, в материале появляются необратимые (пласти­ческие) деформации. При дальнейшем деформировании материала наблюдаются резкие изменения в его поведении: при некотором значении растягивающей силы (напряжения) материал "течет" (например, в точке С), т. е. для увеличения его деформации прак­тически не нужно увеличивать растягивающую силу или напря-

о, МПа

Глава 1

Теоретические основы товароведения

жение в материале. На диаграмме растяжения образуется почти горизонтальная (иногда и горизонтальная) площадка.

Во время течения материала на поверхности образца образуют­ся выраженные в более или менее резкой форме следы от взаимного перемещения частиц материала при наступлении значительных де­формаций образца (у металлов - так называемые линии Чернова). После образования площадки текучести материал может вновь начать сопротивляться дальнейшему деформированию и для его растяжения приходится увеличивать нагрузку. Точка О диаграм­мы деформации соответствует наибольшей величине приложен­ной к образцу нагрузки (напряжения). В этот момент поведение образца еще раз резко меняется. Если до этого деформировался весь образец и каждая единица его длины увеличивалась примерно одинаково, то с момента достижения нагрузкой (напряжением) величины О деформация сосредотачивается в определенном мес­те (иногда в нескольких местах) - сравнительно малый участок образца вблизи этого места подвергается в дальнейшем наиболь­шему нагружению. Это приводит к местному сужению попереч­ного сечения с образованием перетяжки, так называемой "шейки". Вследствие уменьшения площади в деформировавшейся части для дальнейшего удлинения образца нужна все меньшая и меньшая сила (напряжение). Наконец, при нагрузке (напряжении), равной нагрузке (напряжению) в точке К, происходит разрыв образца.

В качестве основных параметров, характеризующих прочност­ные и деформационные свойства материалов, используются соот­ветственно величины показателей напряжения и относительного удлинения.

Напряжение о - это величина нагрузки (силы), действующей на образец материала, отнесенная к площади поперечного сечения испытуемого образца:

Относительным удлинением (е) называется отношение прира­щения длины образца в процессе деформации к его первоначаль­ной длине, т. е. длины до испытания:

Если величина относительной деформации выражается в про­центах, то показатель относительной деформации е рассчитывается по боомуле

где е - относительная деформация (относительные единицы);

е_% - относительная деформация, %;

/₀ - первоначальная длина образца (мм, см);

/₁ - длина образца в любой конкретной точке диаграммы рас­тяжения (мм, см);

Д/ - прирост длины образца в этой точке диаграммы растяже­ния (мм, см).

На диаграмме растяжения, представляющей графическое изоб­ражение зависимости между относительной деформацией и на­пряжениями, возникающими в материале под воздействием ме­ханической силы, имеется ряд характерных точек, определяющих важнейшие показатели свойств материала.

Как видно из диаграммы растяжения, на ее начальном участке до напряжений, соответствующих точке А, выполняется линейная зависимость между напряжением и деформацией, называемая за­коном Гука. Эта зависимость может быть определена величиной тангенса угла наклона кривой растяжения на ее начальном участке (до точки А), характеризующем упругие деформации материала. Коэффициент этой пропорциональности (Е) называется модулем упругости, или модулем Юнга:

Глава 1

Теоретические основы товароведения

о_м - напряжение в любой точке кривой деформации на ее на­чальном (линейном) участке;

8_м - относительная деформация, соответствующая напряже­нию а .

М

Модуль упругости - это показатель, определяющий сопротив­ление материала упругой деформации. Он является мерой устой­чивости материала к деформированию его под действием внешней силы, т. е. по существу является показателем, характеризующим жесткость материала.

ТочкаХ соответствует предельному напряжению, при котором сохраняется пропорциональность между величиной приложенного напряжения и деформацией образца.

Предельное напряжение, при котором сохраняется линейная зависимость между напряжением и деформацией, называется пре­делом упругости или пределом пропорциональности - о .

Приложенные к материалу напряжения, не превышающие о , не вызывают появления необратимых (остаточных) деформаций. Напряжение, соответствующее пределу упругости, - это пре­дельное напряжение, при котором допускается работа материала в конструкциях и изделиях, т. к. под действием более высоких на­пряжений появляются необратимые деформации. Точка В соответ­ствует напряжению, при котором в образце материала появляются остаточные деформации, распространяющиеся на весь образец.

Это напряжение называется пределом текучести - а_г. Напря­жения, соответствующие пределу упругости и пределу текучести, весьма близки по своей величине.

Обычно для большинства материалов за предел текучести при­нимают напряжения, вызывающие появление остаточной дефор­мации величиной 0,2% от начальной длины образца.

Точка О на кривой деформации соответствует величине разру­шающего напряжения при растяжении - о . Разрушающее напря­жение (о ) - это максимальное напряжение, которое выдерживает материал при растяжении. Ранее это напряжение называлось пре­делом прочности или временным сопротивлением разрыву. Точ­ка Кш диаграмме растяжения соответствует напряжению в момент

разрыва образца, т. е. разделению его, по меньшей мере, на две части.

Очевидно, что при расчете изделий и конструкций на прочность максимальная нагрузка, которую может выдерживать материал, определяется ординатой точки О, несмотря на то что разрыв про­исходит в точке К при меньшей нагрузке.

Важнейшим показателем механических свойств материалов является показатель относительного удлинения при разрыве (или относительного разрывного устройства)-е . Относительное удли­нение при разрыве (е ) - это максимальное значение деформации развившейся к моменту разрыва материала. Как правило, величина е выражается в процентах. По величине относительного разрыв­ного удлинения судят о пластичности материалов.

Пластичностью называют способность материала, не разру­шаясь, изменять форму под действием нагрузки и сохранять из­мененную форму после того, как нагрузка снята.

Чем больше разрывное удлинение материала, тем он более пластичен. В противоположность пластичным хрупкие материалы при испытаниях на разрыв разрушаются без изменения формы или с незначительным ее изменением, т. е. при малых деформациях, часто в области упругих деформаций.

Достаточно часто в процессе эксплуатации изделия и конструк­ции подвергаются ударным динамическим нагрузкам, под дей­ствием которых может произойти нарушение целостности изделия или его полное разрушение, приводящее к выходу изделия или конструкции из строя.

Для оценки способности материалов сопротивляться воздейст­виям динамических нагрузок и склонности их к хрупкому разруше­нию используют методы оценки стойкости материалов к удару. Эти испытания позволяют в известной мере оценивать и контролиро­вать качество материала, испытывающего в процессе эксплуатации ударные нагрузки. На величины показателей, характеризующих устойчивость материалов к ударным нагрузкам, оказывают вли­яние различные дефекты (трещины, поры, царапины и др.), воз­никающие в процессе производства и эксплуатации изделий. При ударных испытаниях определяется не величина усилий или напря-

Глава 1

Теоретические основы товароведения

жений, возникающих в образце при ударе, а работа, затраченная на разрушение образца. В связи с этим результаты испытаний ус­тойчивости материала к ударным нагрузкам, не характеризующие значения напряжений при разрушении образца, не могут быть не­посредственно использованы в расчетах на прочность изделий и конструкций. Они служат лишь критерием качества материала: чем выше устойчивость материала к ударным нагрузкам, тем выше уровень качества материала.

Характеристикой устойчивости материала к ударным нагруз­кам является показатель ударной вязкости, называемый иногда удельной ударной вязкостью и характеризующий способность материала поглощать механическую энергию при деформации до разрушения под действием ударно приложенной нагрузки.

Показатель удельной ударной вязкости (а) рассчитывается по формуле

где А - работа разрушения;

5 - площадь поперечного сечения образца, или площадь наи­меньшего сечения образца в месте надреза:

где Л - ширина;

Ъ - толщина образца.

Величина ударной вязкости оценивает способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам. Ударная вязкость оце­нивается работой разрушения образца при испытаниях на спе­циальных приборах - маятниковых копрах различной мощности (по запасу энергии маятника). Величина этой работы зависит от вида материала, а для одного и того же материала от размеров, формы и степени дефектности испытуемых образцов, скорости приложения нагрузки и темпер атурно-влажио стных условий ис­пытания. Ударные испытания проводятся, как правило, при дефор­мации изгиба с использованием ударных копров, у которых удар

по образцу осуществляется при свободном падении подвешенного на горизонтальной оси маятника различной массы.

Испытания могут выполняться как на образцах с надрезом (в основном для металлов), так и на образцах без надреза (пласт­массы, древесина). Нанесение надреза на образце связано с необхо­димостью создания препятствий для развития в нем пластической деформации в случае испытания пластичных ("вязких") материалов и протекания процесса хрупкого разрушения. В основании надреза при ударе имеет место значительная концентрация напряжений, что способствует хрупкому разрушению образца.

Твердость - это показатель свойства материала, характеризу­ющий его сопротивление местной пластической деформации, воз­никающей при внедрении в материал более твердого тела. Испы­тания на твердость заключаются главным образом в определении сопротивляемости испытуемого материала локальной пластиче­ской деформации, осуществляемой путем царапания материала при помощи специального наконечника или вдавливания индикатора, представляющего собой тело определенной геометрической фор­мы: сферической, пирамидальной, конической из твердого мате­риала (алмаза, закаленной стали, твердых сплавов).

Широкая распространенность испытаний материалов на твер­дость объясняется простотой методов испытаний, не требующих сложных испытательных установок, возможностью контроля ка­чества материалов без изготовления специальных образцов, воз­можностью определения твердости непосредственно на деталях и товарах без нарушения их целостности.

Твердость может определяться при статистических и динами­ческих нагружениях.

Наибольшее распространение получили методы определения твердости при статистическом вдавливании индентора: методы Бринелля (твердость по Бринеллю), Роквелла (твердость по Рок-веллу), Виккерса (твердость по Виккерсу).

Независимо от метода определения твердость обозначается символ ом Я с соответствующим индексом, указывающим на метод определения:

звароведение и экспертиза промышленных тон аров.

Глава 7

Теоретические основы товароведения

НВ - твердость по Бринеллю, Н& - твердость по Роквеллу, НУ- твердость по Виккерсу.

Твердость по Бринеллю - стандартная физико-механическая характеристика материала, определяющая его способность сопро­тивляться локальной пластической деформации, осуществляемой путем статического вдавливания в поверхность изделия или об­разца шарика из закаленной стали диаметром 2,5; 5 или 10 мм. Твердость по Бринеллю (НВ} определяется как частное от деления нагрузки (Р} при вдавливании на площадь сферического отпечат-кя (А. пиаметр которого (ф измеряется после снятия нагрузки:

По физическому смыслу число твердости по^Бринеллю есть среднее удельное давление на поверхность контакта между ша­риком и образцом при нанесении отпечатка.

Твердость по Роквеллу - стандартная физико-механическая характеристика материала, определяющая его способность сопро­тивляться локальной пластической деформации, осуществляемой путем статического вдавливания в поверхность образца или из­делия алмазного конуса с образующим углом при вершине, рав­ным 120°, или стального закаленного шарика диаметром 1,588 мм

(1/16 дюйма).

Твердость по Роквеллу (или число твердости НК} определяется разностью между глубиной внедрения Н конуса или шарика под полной нагрузкой Р и глубиной внедрения й₀, вызванной предва­рительной нагрузкой Р₍₎ = \ ООН. Число твердости (НК) выражается в условных безразмерных единицах и определяется по следующим гЬоомулам:

Твердость по Виккерсу - стандартная физико-механическая характеристика материала, определяющая его способность сопро-

тивляться локальной эластической деформации, осуществляемой путем статического вдавливания в поверхность образца или изде­лия правильной четырехгранной алмазной пирамиды с двухгран­ным углом а при вершине, равным 136°.

Твердость по Виккерсу (НУ) определяется как частное от деле­ния нагрузки Р при вдавливании на площадь боковой поверхности/ пирамидального отпечатка, диагонали которого измеряются после снятия нагрузки:

где А- среднее арифметическое диагоналей отпечатка (в мм).

Число твердости (НУ) имеет размерность ньютон/мм² и пред­ставляет собой среднее удельное давление на поверхность контакта между пирамидой и образцом при нанесении отпечатка.

Для материалов средней твердости (приблизительно до 400 по //Кили НВ} числа твердости по Бринеллю и по Виккерсу при­близительно равны.

Между твердостью материалов и рядом других физических, механических и технологических свойств имеются достаточно явные корреляционные зависимости.

Наибольший интерес представляют зависимости между твер­достью и разрушающим напряжением материала, имеющие вид

Коэффициент К составляет для малоуглеродистой стали 0,34, для деформируемых алюминиевых сплавов - 0,42, для никеля -0,40.

Из других методов оценки твердости материалов следует от­метить методы определения твердости при царапании, показатели твердости по Герберту и твердости по Шору.

Твердость при царапании - свойство материалов сопротивлять­ся локальному разрушению, осуществляемому острым наконеч­ником из твердого материала (алмаза, закаленной стали, твердых

Глава 1

Теоретические основы товароведения

сплавов), при нанесении царапины на поверхность исследуемого образца или изделия. Твердость при царапании по методу Мартенса оценивается количественно или шириной царапины при посто­янной нагрузке на острие или величиной нагрузки, необходимой для нанесения царапины заданной величины. Царапина наносится с помощью прибора (например, прибора Мартенса), после чего ее ширина измеряется с точностью до долей микрометра.

Твердость при царапании коррелирует с показателем разруша­ющего напряжения. Метод определения твердости при царапании для металлов применяется крайне редко. Однако он находит до­статочно широкое применение при сравнительной оценке твердо­сти минералов, стеклянных и керамических изделий, ювелирных

камней.

Определение проводят с помощью минералогической шкалы,

называемой шкалой твердости, или шкалой Мооса.

Шкала состоит из эталонных минералов - талька, гипса, каль­цита, плавикового шпата, апатита, полевого шпата, кварца, топаза, корунда, алмаза. Эти десять минералов подобраны так, что каждый из них при нажиме и трении оставляет черту на предыдущем.

При испытании острым углом (ребром) одного из минералов проводят со средним нажимом по поверхности испытуемого изде­лия черту и наблюдают, образовалась ли царапина. Если видимой царапины нет, то рядом проводят черту более твердым минералом. Испытания проводят до получения видимой царапины, которая не стирается рукой. Твердость характеризуется порядковым номером минерала, оставившего царапину; иногда берут среднее арифмети­ческое между двумя порядковыми номерами двух минералов, один из которых оставил, а другой не оставил царапину на поверхности

стекла.

Этот метод не обеспечивает высокую точность результатов, но широко распространен благодаря простоте и скорости. Однако надо иметь в виду следующее: по шкале можно определить, какой ма­териал более тверд, но нельзя сделать заключение о соотношении материалов по твердости. Например, если у алмаза твердость по шкале 10, а у кварца 7, то это не значит, что первый превосходит второй по твердости в 1,4 раза. Определение твердости путем вдав-

ливания алмазной пирамиды показывает, что у алмаза твердость составляет более 10 000, а у кварца всего - 1120, т. е. в девять раз меньше.

Твердость по Герберту определяется на приборе, представ­ляющем собой массивный (4 кг) дугообразный маятник, опи­рающийся на стальной или алмазный шарик диаметром 1 мм, устанавливаемый на строго горизонтальную поверхность ис­пытуемого образца. Этот метод относится к динамическим методам определения твердости материалов. Число твердости по Герберту измеряется временем (с), за которое происходит десять полных колебаний маятника (Н₇) или амплитудой пер­вого отклонения маятника (Я^), взведенного на определенный угол, фиксируемый по шкале прибора. Между твердостью по Герберту и числом твердости по Бринеллю существуют эмпи-пические зависимости:

Твер