Η ικανότητα ενός μεταλλικού υλικού να αντιστέκεται στην εσοχή της επιφάνειας από σκληρά αντικείμενα ονομάζεται σκληρότητα. Σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους δοκιμής και το πεδίο εφαρμογής, η σκληρότητα μπορεί να χωριστεί σε σκληρότητα Brinell, σκληρότητα Rockwell, σκληρότητα Vickers, σκληρότητα Shore, μικροσκληρότητα και σκληρότητα υψηλής θερμοκρασίας. Υπάρχουν τρεις σκληρότητες που χρησιμοποιούνται συνήθως για σωλήνες: σκληρότητα Brinell, Rockwell και Vickers.
Α. Σκληρότητα Brinell (HB)
Χρησιμοποιήστε μια σφαίρα από χάλυβα ή μπάλα καρβιδίου ορισμένης διαμέτρου για να πιέσετε στην επιφάνεια του δείγματος με την καθορισμένη δύναμη δοκιμής (F). Μετά τον καθορισμένο χρόνο διατήρησης, αφαιρέστε τη δύναμη δοκιμής και μετρήστε τη διάμετρο εσοχής (L) στην επιφάνεια του δείγματος. Η τιμή σκληρότητας Brinell είναι το πηλίκο που προκύπτει διαιρώντας τη δύναμη δοκιμής με το εμβαδόν της επιφάνειας της σφαίρας με εσοχή. Εκφρασμένη σε HBS (ατσάλινη μπάλα), 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 το HBS είναι κατάλληλο μόνο για μεταλλικά υλικά κάτω από 450 N/mm2 (MPa) και δεν είναι κατάλληλο 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, η οποία είναι τόσο διαισθητική όσο και βολική.
Παράδειγμα: 120HBS10/1000130: Σημαίνει ότι η τιμή σκληρότητας Brinell που μετράται 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 η δοκιμή σκληρότητας Brinell, είναι μια μέθοδος δοκιμής εσοχής. Η διαφορά είναι ότι μετρά το βάθος της εσοχής. Δηλαδή, κάτω από τη διαδοχική δράση της αρχικής δύναμης δοκιμής (Fo) και της συνολικής δύναμης δοκιμής (F), η εσοχή (κώνος ή χαλύβδινη σφαίρα του χαλυβουργείου) πιέζεται στην επιφάνεια του δείγματος. Μετά τον καθορισμένο χρόνο συγκράτησης, η κύρια δύναμη αφαιρείται. Δύναμη δοκιμής, χρησιμοποιήστε τη μετρούμενη αύξηση του υπολειπόμενου 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 τον χάλυβα Οι δοκιμές σκληρότητας 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 αύξηση του υπολειπόμενου βάθους εσοχής εκφράζεται στην καθορισμένη μονάδα των 0,002 mm, δηλαδή, όταν η αξονική μετατόπιση της εσοχής είναι μία μονάδα (0,002 mm), ισοδυναμεί με μια αλλαγή στη σκληρότητα Rockwell κατά μία αριθμός. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή e, τόσο μικρότερη είναι η σκληρότητα του μετάλλου και αντίστροφα.
Το εφαρμοστέο πεδίο εφαρμογής των τριών παραπάνω κλιμάκων έχει ως εξής:
HRA (διαμαντένιο κώνο εσοχή) 20-88
HRC (διαμάντι κώνος εσοχή) 20-70
HRB (διάμετρος 1.588mm χαλύβδινη εσοχή μπάλας) 20-100
Η δοκιμή σκληρότητας Rockwell είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος επί του παρόντος, μεταξύ των οποίων το HRC χρησιμοποιείται σε πρότυπα χαλύβδινων σωλήνων, δεύτερο μόνο μετά τη σκληρότητα Brinell HB. Η σκληρότητα Rockwell μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση μεταλλικών υλικών από εξαιρετικά μαλακά έως εξαιρετικά σκληρά. Αντισταθμίζει τις ελλείψεις της μεθόδου Brinell. Είναι απλούστερη από τη μέθοδο Brinell και η τιμή σκληρότητας μπορεί να διαβαστεί απευθείας από το καντράν της μηχανής σκληρότητας. Ωστόσο, λόγω της μικρής εσοχής του, 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 μια τετράγωνη πυραμιδική εσοχή διαμαντιού με περιλαμβανόμενη γωνία 1360 μεταξύ απέναντι επιφανειών στην επιφάνεια δοκιμής με επιλεγμένη δύναμη δοκιμής (F) και την 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 διαιρούμενο με την επιφάνεια της εσοχής. Ο τύπος υπολογισμού του είναι:
Στον τύπο: σύμβολο σκληρότητας HV–Vickers, N/mm2 (MPa).
F–δύναμη δοκιμής, 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 (Ν) και άλλα έξι επίπεδα. Η τιμή σκληρότητας μπορεί να μετρηθεί Το εύρος είναι 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 τις βασικές τους ελλείψεις, αλλά δεν είναι τόσο απλή όσο η μέθοδος Rockwell. Η μέθοδος Vickers χρησιμοποιείται σπάνια στα πρότυπα χαλύβδινων σωλήνων.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-03-2024