Tvrdoća je mjera sposobnosti metalnog materijala da se odupre pritisku ili jetkanju vanjske sile i jedan je od najvažnijih pokazatelja mehaničkih svojstava metalnih materijala. Ispitivanje tvrdoće jedna je od najbržih, najekonomičnijih i najjednostavnijih metoda ispitivanja za procjenu mehaničkih svojstava metala. Ispitivanje tvrdoće može odražavati razlike u svojstvima metalnih materijala u različitim kemijskim sastavima, organizacijskim strukturama i uvjetima procesa toplinske obrade, pa se široko koristi u inspekciji svojstava metala, nadzoru kvalitete procesa toplinske obrade i razvoju novih materijala.
Tvrdoća po Brinellu
To se postiže utiskivanjem čelične kuglice za kaljenje ili karbidne kuglice promjera D na površinu metalnog materijala koji se mjeri opterećenjem P određene veličine, zadržavanjem određeno vrijeme i zatim uklanjanjem opterećenja. Omjer opterećenja P i površine udubljenja F je Brinellova tvrdoća, označena kao HB. Vrijednosti tvrdoće po Brinellu općenito se izražavaju u kilogramima sile/mm² (N/mm²), ali u praksi se često koriste i kao HBW ili HBS.
1 metoda mjerenja
Uvjeti ispitivanja: ispitno opterećenje i promjer ispitne čelične kuglice potrebno je odrediti prema stvarnim svojstvima materijala. Uobičajeno ispitno opterećenje i promjer čelične kuglice imaju fiksne standarde za prilagodbu ispitivanju tvrdoće različitih materijala.
Proces mjerenja: Materijal koji se ispituje najprije se postavlja na uređaj za mjerenje tvrdoće, a zatim se provodi ispitivanje utiskivanjem s odabranim opterećenjem i čeličnom kuglicom. Nakon određenog vremena držanja teret se uklanja i mjeri se promjer udubljenja.
Izračun tvrdoće: Na temelju promjera udubljenja, vrijednost Brinellove tvrdoće može se izračunati pomoću formule ili pregledom tablice.
2 Primjena
Brinellov uređaj za mjerenje tvrdoće uglavnom se koristi za određivanje tvrdoće lijevanog željeza, čelika, obojenih metala i mekih legura i drugih materijala.
Naširoko se koristi u metalurgiji, kovanju, elektroenergetici, naftnim strojevima, željezničkim vozilima, automobilima, vojnoj opremi, laboratorijima, fakultetima i sveučilištima te znanstvenim istraživanjima.
3 način izražavanja
Simbol tvrdoće po Brinellu s HBS ili HBW. HBS označava da je utiskivač kaljena čelična kuglica, koja se koristi za određivanje Brinellove tvrdoće od 450 ispod materijala; HBW označava da je indenter cementni karbid, koji se koristi za određivanje Brinellove tvrdoće od 650 ispod materijala.
Izraz: broj ispred HBS ili HBW je vrijednost tvrdoće, nakon čega slijede brojevi koji označavaju uvjete ispitivanja, uključujući promjer kuglice utiskivača, ispitno opterećenje i vrijeme zadržavanja ispitnog opterećenja (10~15s nije označeno) . Na primjer, 170HBS10/1000/30 označava Brinellovu vrijednost tvrdoće od 170 izmjerenu čeličnom kuglicom promjera 10 mm, držanu 30 sekundi pod ispitnim opterećenjem od 9807 N (1000 kg.).
Tvrdoća po Vickersu
Tvrdoću po Vickersu, izraženu simbolom HV, predložili su britanski Smith (Robert L. Smith) i Sedland (George E. Sandland) 1921. godine u tvrtki Vickers (Vickers Ltd). Koristi relativni površinski kut od 136 stupnjeva između utiskivača dijamantnog pozitivnog prizmatičnog stošca, u uvjetima opterećenja F pod djelovanjem pritiska na površinu ispitnog uzorka, zadrži određeno vrijeme nakon istovara, izmjeri duljinu dijagonale udubljenja d , a zatim izračunajte površinu udubljenja, a na kraju iz udubljenja prosječni pritisak na površinu površine tvrdoće metala po Vickersu.
1 Metoda mjerenja
U stvarnom mjerenju ne morate provoditi složene izračune, ali prema izmjerenoj dijagonalnoj duljini udubljenja d vrijednosti, izravno provjerite tablicu kako biste dobili izmjerenu vrijednost tvrdoće.
Uobičajeno korišten Vickersov ispitivač tvrdoće, raspon opterećenja od 49,03 ~ 980,7 N, pogodan za veće izratke i dublje određivanje tvrdoće površinskog sloja.
Za određivanje tvrdoće tanjeg obratka, površine alata ili sloja oplate, možete koristiti malo opterećenje, Vickersovu tvrdoću, ispitno opterećenje od 1,961 ~ 49,03 N.
Mikro Vickersova tvrdoća je prikladna za mikroskopsku analizu.
2 Zastupstvo
Vickersova vrijednost tvrdoće u standardnom formatu za izvješćivanje xHVy, gdje x predstavlja Vickersovu vrijednost tvrdoće, y predstavlja mjerenje korištene vrijednosti opterećenja (jedinica: kg sile). Na primjer, 185HV5 vrijednost tvrdoće 185, mjerenje vrijednosti opterećenja koja se koristi za 5 kg sile.
3 Raspon primjene
Vickers mjerač tvrdoće ima široku primjenu, može mjeriti gotovo sve metalne materijale koji se koriste u industriji, od vrlo mekih materijala do vrlo tvrdih materijala. Osim toga, može se koristiti i za ispitivanje tvrdoće keramičkih materijala, plastike i gume, kartonskih materijala i tako dalje.
4 Zahtjevi za uzorke
Površina uzorka mora biti glatka i ravna, bez oksidne kože, krhotina i ulja.
Općenito, parametar hrapavosti površine uzorka tvrdoće po Vickersu Ra nije veći od {{0}}.40μm, uzorak tvrdoće po Vickersu pri malom opterećenju nije veći od 0,20 μm, uzorak mikro tvrdoće po Vickersu nije veće od 0,10 μm.
Tvrdoća po Rockwellu
Tvrdoća po Rockwellu je indeks za određivanje vrijednosti tvrdoće dubinom plastične deformacije utiskivanja. Koristi specificirane uvjete utiskivača (dijamantnog stošca, čelične kuglice ili kuglice od volfram karbida) utisnutog u površinu uzorka u dva koraka i mjeri dubinu rezidualne dubine utiskivanja h za predstavljanje tvrdoće.
1 metoda mjerenja utiskivač i ispitna sila
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu korištenjem tri vrste utiskivača (dijamantni konus i dva promjera čelične kuglice) i tri vrste ispitne sile (60 kg, 100 kg, 150 kg). Ove kombinacije odgovaraju Rockwellovoj tvrdoći devet ljestvica, naime HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK. Ispitivanje tvrdoće površine po Rockwellu koristi dva utiska i tri manje ispitne sile (15 kg, 30 kg, 45 kg), što odgovara šest ljestvica.
2 Izračun vrijednosti tvrdoće
Vrijednost tvrdoće po Rockwellu izračunava se sljedećom formulom: N-konstanta (za različite ljestvice, N je 100 ili 130); h-preostala dubina udubljenja, mm; S-konstanta (za tvrdoću po Rockwellu, S=0.002 mm; za površinsku tvrdoću po Rockwellu, S=0.001 mm).
3 Karakteristike
Prednosti: Rockwell test tvrdoće je jednostavan i brz, udubljenje je malo, određivanje širokog raspona, primjenjivo na većinu metalnih materijala.
Nedostaci: slaba reprezentativnost, ponovljivost podataka nije dobra, nije primjenjivo na organizaciju neravnog materijala ili tankog materijala i sloja površinskog otvrdnjavanja.
4 Primjena
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu obično se koristi za materijale visoke tvrdoće, kao što su čelik za kaljenje, lijevano željezo itd.
Tri najčešće korištene ljestvice su HRA, HRB i HRC, koje su prikladne za materijale različite tvrdoće.
Izbor ljestvice tvrdoće
HRA: Koristi se za materijale veće tvrdoće, kao što su čelični lim, cementni karbid, s opterećenjem od 60 kg i dijamantnim stožastim utiskivačem.
HRB: Koristi se za materijale manje tvrdoće, kao što su meki čelik, obojeni metali, žareni čelik itd., s opterećenjem od 100 kg i kuglicom od kaljenog čelika promjera 1,5875 mm.
HRC: Za materijale veće tvrdoće, kao što su čelik za kaljenje, lijevano željezo, itd., korištenjem opterećenja od 150 kg i dijamantnog konusnog utiskivača.
Odabirom odgovarajuće kombinacije utiskivača i ispitne sile, Rockwellov test tvrdoće može dati točne vrijednosti tvrdoće, pružajući važnu osnovu za odabir materijala i kontrolu kvalitete.
