Η ικανότητα ενός μεταλλικού υλικού να αντιστέκεται στην εσοχή της επιφάνειας από σκληρά αντικείμενα ονομάζεται σκληρότητα. Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους δοκιμών και πεδίο εφαρμογής, η σκληρότητα μπορεί να χωριστεί σε σκληρότητα Brinell, σκληρότητα Rockwell, σκληρότητα Vickers, σκληρότητα Shore, μικροσκληρότητα και σκληρότητα υψηλής θερμοκρασίας. Υπάρχουν τρεις συνήθως χρησιμοποιούμενες σκληρότητες για σωλήνες: σκληρότητα Brinell, σκληρότητα Rockwell και σκληρότητα Vickers.
Α. Σκληρότητα Brinell (HB)
Χρησιμοποιήστε μια χαλύβδινη σφαίρα ή μια σφαίρα καρβιδίου ορισμένης διαμέτρου για να πιέσετε στην επιφάνεια του δείγματος με την καθορισμένη δύναμη δοκιμής (F). Μετά τον καθορισμένο χρόνο συγκράτησης, αφαιρέστε τη δύναμη δοκιμής και μετρήστε τη διάμετρο εσοχής (L) στην επιφάνεια του δείγματος. Η τιμή σκληρότητας Brinell είναι το πηλίκο που λαμβάνεται διαιρώντας τη δύναμη δοκιμής με την επιφάνεια της εσοχής της σφαίρας. Εκφρασμένη σε HBS (χαλύβδινη σφαίρα), η μονάδα είναι N/mm2 (MPa).
Ο τύπος υπολογισμού είναι:
Στον τύπο: F–η δύναμη δοκιμής που πιέζεται στην επιφάνεια του μεταλλικού δείγματος, N;
D–Διάμετρος χαλύβδινης σφαίρας για δοκιμή, mm;
d–μέση διάμετρος εσοχής, mm.
Η μέτρηση της σκληρότητας Brinell είναι πιο ακριβής και αξιόπιστη, αλλά γενικά η μέθοδος HBS είναι κατάλληλη μόνο για μεταλλικά υλικά κάτω των 450N/mm2 (MPa) και δεν είναι κατάλληλη για σκληρότερο χάλυβα ή λεπτότερες πλάκες. Μεταξύ των προτύπων χαλύβδινων σωλήνων, η σκληρότητα Brinell είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη. Η διάμετρος εσοχής d χρησιμοποιείται συχνά για να εκφράσει τη σκληρότητα του υλικού, κάτι που είναι τόσο διαισθητικό όσο και βολικό.
Παράδειγμα: 120HBS10/1000130: Αυτό σημαίνει ότι η τιμή σκληρότητας Brinell που μετρήθηκε χρησιμοποιώντας μια χαλύβδινη σφαίρα διαμέτρου 10 mm υπό τη δύναμη δοκιμής 1000 Kgf (9,807 KN) για 30 δευτερόλεπτα (δευτερόλεπτα) είναι 120 N/mm2 (MPa).
Β. Σκληρότητα Rockwell (HR)
Η δοκιμή σκληρότητας Rockwell, όπως και η δοκιμή σκληρότητας Brinell, είναι μια μέθοδος δοκιμής εσοχής. Η διαφορά είναι ότι μετρά το βάθος της εσοχής. Δηλαδή, υπό την διαδοχική δράση της αρχικής δύναμης δοκιμής (Fo) και της συνολικής δύναμης δοκιμής (F), ο εσοχής (κώνος ή χαλύβδινη σφαίρα του χαλυβουργείου) πιέζεται στην επιφάνεια του δείγματος. Μετά τον καθορισμένο χρόνο συγκράτησης, η κύρια δύναμη αφαιρείται. Για τη δοκιμή δύναμης, χρησιμοποιήστε το μετρούμενο βήμα υπολειμματικού βάθους εσοχής (e) για να υπολογίσετε την τιμή σκληρότητας. Η τιμή του είναι ένας ανώνυμος αριθμός, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο HR, και οι κλίμακες που χρησιμοποιούνται περιλαμβάνουν 9 κλίμακες, συμπεριλαμβανομένων των A, B, C, D, E, F, G, H και K. Μεταξύ αυτών, οι κλίμακες που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη δοκιμή σκληρότητας χάλυβα είναι γενικά A, B και C, δηλαδή HRA, HRB και HRC.
Η τιμή σκληρότητας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
Κατά τη δοκιμή με κλίμακες A και C, HR=100-e
Κατά τη δοκιμή με κλίμακα Β, HR=130-e
Στον τύπο, e – η υπολειμματική αύξηση του βάθους εσοχής εκφράζεται στην καθορισμένη μονάδα των 0,002 mm, δηλαδή, όταν η αξονική μετατόπιση του εγκοπτήρα είναι μία μονάδα (0,002 mm), ισοδυναμεί με μια αλλαγή στη σκληρότητα Rockwell κατά έναν αριθμό. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή e, τόσο χαμηλότερη είναι η σκληρότητα του μετάλλου και αντίστροφα.
Το εφαρμοστέο πεδίο εφαρμογής των τριών παραπάνω κλιμάκων έχει ως εξής:
HRA (διαμαντοκώνος εγκοπής) 20-88
HRC (διαμαντοκώνος εγκοπής) 20-70
HRB (διάμετρος 1,588 mm εγκοπής χαλύβδινης σφαίρας) 20-100
Η δοκιμή σκληρότητας Rockwell είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος σήμερα, μεταξύ των οποίων η HRC χρησιμοποιείται σε πρότυπα χαλύβδινων σωλήνων, δεύτερη μόνο μετά τη σκληρότητα Brinell HB. Η σκληρότητα Rockwell μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση μεταλλικών υλικών από εξαιρετικά μαλακά έως εξαιρετικά σκληρά. Αντισταθμίζει τα μειονεκτήματα της μεθόδου Brinell. Είναι απλούστερη από τη μέθοδο Brinell και η τιμή σκληρότητας μπορεί να διαβαστεί απευθείας από τον επιλογέα της μηχανής σκληρότητας. Ωστόσο, λόγω της μικρής εσοχής της, η τιμή σκληρότητας δεν είναι τόσο ακριβής όσο η μέθοδος Brinell.
Γ. Σκληρότητα Vickers (HV)
Η δοκιμή σκληρότητας Vickers είναι επίσης μια μέθοδος δοκιμής εσοχής. Πιέζει ένα τετράγωνο πυραμιδικό διαμαντένιο εσοχή με γωνία 1360 μεταξύ αντίθετων επιφανειών στην επιφάνεια δοκιμής με μια επιλεγμένη δύναμη δοκιμής (F) και το αφαιρεί μετά τον καθορισμένο χρόνο συγκράτησης. Δύναμη, μετρήστε το μήκος των δύο διαγωνίων της εσοχής.
Η τιμή σκληρότητας Vickers είναι το πηλίκο της δύναμης δοκιμής διαιρούμενης με την επιφάνεια εσοχής. Ο τύπος υπολογισμού της είναι:
Στον τύπο: Σύμβολο σκληρότητας HV–Vickers, N/mm2 (MPa).
Δύναμη δοκιμής F, N;
d–ο αριθμητικός μέσος όρος των δύο διαγωνίων της εσοχής, mm.
Η δύναμη δοκιμής F που χρησιμοποιείται στη σκληρότητα Vickers είναι 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) και άλλα έξι επίπεδα. Η τιμή σκληρότητας μπορεί να μετρηθεί στο εύρος 5~1000HV.
Παράδειγμα μεθόδου έκφρασης: 640HV30/20 σημαίνει ότι η τιμή σκληρότητας Vickers που μετρήθηκε με δοκιμαστική δύναμη 30Hgf (294,2N) για 20S (δευτερόλεπτα) είναι 640N/mm2 (MPa).
Η μέθοδος σκληρότητας Vickers μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σκληρότητας πολύ λεπτών μεταλλικών υλικών και επιφανειακών στρωμάτων. Έχει τα κύρια πλεονεκτήματα των μεθόδων Brinell και Rockwell και ξεπερνά τα βασικά τους μειονεκτήματα, αλλά δεν είναι τόσο απλή όσο η μέθοδος Rockwell. Η μέθοδος Vickers σπάνια χρησιμοποιείται σε πρότυπα χαλύβδινων σωλήνων.
Ώρα δημοσίευσης: 03 Απριλίου 2024