Zdolność materiału metalu do odporności na wgłębienie powierzchni przez twarde obiekty nazywa się twardością. Zgodnie z różnymi metodami testowymi i zakresem zastosowania, twardość można podzielić na twardość Brinell, twardość rockwell, twardość Vickers, twardość brzegu, mikroardowość i twardość w wysokiej temperaturze. Istnieją trzy powszechnie używane twardości do rur: Brinell, Rockwell i Vickers Hardness.
A. Brinell Hardness (HB)
Użyj stalowej kulki lub kulki z węglika o określonej średnicy, aby wcisnąć na powierzchnię próbki z określoną siłą testową (F). Po określonym czasie trzymania usuń siłę testową i zmierz średnicę wcięcia (L) na powierzchni próbki. Wartość twardości Brinella jest ilorazem uzyskanym przez dzielenie siły testowej przez powierzchnię wciętej kuli. Wyrażona w HBS (stalowa kulka), jednostka to N/mm2 (MPA).
Wzór obliczeń to:
W wzorze: F - siła testowa wciśnięta w powierzchnię metalowej próbki, n;
D - cyfr stalowej kulki do testu, MM;
D - Średnia średnica wgłębienia, mm.
Pomiar twardości Brinella jest dokładniejszy i niezawodny, ale ogólnie HBS jest odpowiedni tylko dla materiałów metalowych poniżej 450N/mm2 (MPA) i nie nadaje się do twardszych stali lub cieńszych płyt. Wśród stalowych standardów rur Brinell jest najczęściej używana. Średnica wcięcia D jest często stosowana do wyrażenia twardości materiału, który jest zarówno intuicyjny, jak i wygodny.
Przykład: 120HBS10/1000130: Oznacza to, że wartość twardości Brinella mierzona za pomocą stalowej kulki o średnicy 10 mm pod siłą testową 1000 kgf (9,807NK) przez 30s (sekundy) wynosi 120N/mm2 (MPA).
B. Rockwell Hardness (HR)
Test twardości Rockwell, podobnie jak test twardości Brinell, jest metodą testu wcięcia. Różnica polega na tym, że mierzy głębokość wgłębienia. Oznacza to, że przy sekwencyjnym działaniu początkowej siły testowej (FO) i całkowitej siły testowej (F) wgłębienie (stożka lub stalowa kulka stalowego młyna) jest wciśnięta w powierzchnię próbki. Po określonym czasie trzymania główna siła jest usuwana. Siła testowa, użyj zmierzonego przyrostu głębokości wcięcia resztkowego (E), aby obliczyć wartość twardości. Jego wartością jest anonimowa liczba, reprezentowana przez symbol HR, a zastosowane skale obejmują 9 skal, w tym A, B, C, D, E, F, G, H i K., skale powszechnie stosowane do testowania twardości stalowej to ogólnie A, B i C, a mianowicie Hra, HRB i HRC.
Wartość twardości jest obliczana przy użyciu następującego wzoru:
Podczas testowania ze skalami A i C, HR = 100-E
Podczas testowania ze skalą B HR = 130-E
W wzorze E - przyrost głębokości wcięcia resztkowego jest wyrażany w określonej jednostce 0,002 mm, to znaczy, gdy osiowe przesunięcie wgłębienia jest jedną jednostką (0,002 mm), jest on równoważny zmianie twardości Rockwell o jedną liczbę. Im większa wartość E, tym niższa twardość metalu i odwrotnie.
Obowiązujący zakres powyższych trzech skal jest następujący:
HRA (Diamond Cone wgłębia) 20-88
HRC (Diamond Cone wgłębia) 20-70
HRB (średnica 1,588 mm stalowa wgłębienie) 20-100
Test twardości Rockwell jest obecnie szeroko stosowaną metodą, w tym HRC stosowany w stalowych standardach rurowych, po drugiej stronie Brinell Hardness HB. Twardość Rockwell można zastosować do pomiaru materiałów metalowych od wyjątkowo miękkich do wyjątkowo twardej. Zrabia niedociągnięcia metody Brinell. Jest prostszy niż metoda Brinell, a wartość twardości można odczytać bezpośrednio z tarczy maszyny twardości. Jednak ze względu na małe wcięcie wartość twardości nie jest tak dokładna jak metoda Brinella.
C. Hardness Vickers (HV)
Test twardości Vickersa jest również metodą testu wcięcia. Wciśca kwadratowy piramidalny diamentowy wgłębienie z dołączonym kątem 1360 między przeciwnymi powierzchniami na powierzchnię testową przy wybranej sile testowej (F) i usuwa ją po określonym czasie trzymania. Zmierz, zmierz długość dwóch przekątnych wgłębienia.
Wartość twardości Vickersa jest ilorazem siły testowej podzielonej przez powierzchnię wcięcia. Jego formuła obliczeń wynosi:
W wzorze: HV -Vickers Symbol twardości, N/MM2 (MPA);
F - Test Force, n;
D - Średnia arytmetyczna dwóch przekątnych wgłębienia, mm.
Siła testowa F zastosowana w twardości Vickers wynosi 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (n) i pozostałych sześciu poziomach. Wartość twardości można zmierzyć Zakres 5 ~ 1000HV.
Przykład metody ekspresji: 640HV30/20 oznacza, że wartość twardości Vickers zmierzona siłą testową 30HGF (294,2N) przez 20s (sekundy) wynosi 640N/mm2 (MPA).
Metodę twardości Vickersa można zastosować do określenia twardości bardzo cienkich metalicznych materiałów i warstw powierzchniowych. Ma główne zalety metod Brinell i Rockwell i pokonuje ich podstawowe niedociągnięcia, ale nie jest tak prosta jak metoda Rockwell. Metoda Vickersa jest rzadko stosowana w stalowych standardach rur.
Czas po: 03-2024