Förmågan hos ett metallmaterial att motstå ytans intryckning från hårda föremål kallas hårdhet. Beroende på olika testmetoder och tillämpningsområde kan hårdheten delas in i Brinell-hårdhet, Rockwell-hårdhet, Vickers-hårdhet, Shore-hårdhet, mikrohårdhet och högtemperaturhårdhet. Det finns tre vanliga hårdheter för rör: Brinell-, Rockwell- och Vickers-hårdhet.
A. Brinellhårdhet (HB)
Använd en stålkula eller hårdmetallkula med en viss diameter för att pressa in i provytan med den angivna testkraften (F). Efter den angivna hålltiden, avlägsna testkraften och mät intryckningsdiametern (L) på provytan. Brinellhårdhetsvärdet är kvoten som erhålls genom att dividera testkraften med ytan av den intryckta sfären. Uttryckt i HBS (stålkula), enheten är N/mm2 (MPa).
Beräkningsformeln är:
I formeln: F–testkraften som pressas in i metallprovets yta, N;
D–Diameter på stålkula för test, mm;
d – genomsnittlig diameter för intryckningen, mm.
Mätning av Brinell-hårdhet är mer exakt och tillförlitlig, men generellt sett är HBS endast lämpligt för metallmaterial under 450 N/mm2 (MPa) och är inte lämpligt för hårdare stål eller tunnare plattor. Bland stålrörsstandarder är Brinell-hårdhet den mest använda. Intryckningsdiametern d används ofta för att uttrycka materialets hårdhet, vilket är både intuitivt och bekvämt.
Exempel: 120HBS10/1000130: Det betyder att Brinell-hårdhetsvärdet mätt med en stålkula med 10 mm diameter under en testkraft på 1000 kgf (9,807 kN) i 30 sekunder är 120 N/mm2 (MPa).
B. Rockwell-hårdhet (HR)
Rockwell-hårdhetstestet är, liksom Brinell-hårdhetstestet, en intryckningstestmetod. Skillnaden är att den mäter intryckningsdjupet. Det vill säga, under den sekventiella verkan av den initiala testkraften (Fo) och den totala testkraften (F), pressas intryckaren (konen eller stålkulan i stålverket) in i provets yta. Efter den angivna hålltiden avlägsnas huvudkraften. För testkraften, använd det uppmätta kvarvarande intryckningsdjupsteget (e) för att beräkna hårdhetsvärdet. Dess värde är ett anonymt tal, representerat av symbolen HR, och de använda skalorna inkluderar 9 skalor, inklusive A, B, C, D, E, F, G, H och K. Bland dem är de skalor som vanligtvis används för stålhårdhetstestning i allmänhet A, B och C, nämligen HRA, HRB och HRC.
Hårdhetsvärdet beräknas med följande formel:
Vid testning med A- och C-skalor är HR=100-e
Vid testning med B-skala, HR=130-e
I formeln uttrycks e – den kvarvarande intryckningsdjupsökningen i den angivna enheten 0,002 mm, det vill säga när intryckarens axiella förskjutning är en enhet (0,002 mm) motsvarar den en förändring av Rockwell-hårdheten med ett tal. Ju större e-värdet är, desto lägre är metallens hårdhet och vice versa.
Det tillämpliga omfattningsområdet för ovanstående tre skalor är följande:
HRA (diamantkon-indenter) 20-88
HRC (diamantkonindenter) 20-70
HRB (diameter 1,588 mm stålkula-indenter) 20-100
Rockwell-hårdhetstest är en vanligt förekommande metod för närvarande, bland vilka HRC används i stålrörsstandarder, näst efter Brinell-hårdhet HB. Rockwell-hårdhet kan användas för att mäta metallmaterial från extremt mjuka till extremt hårda. Det kompenserar för Brinell-metodens brister. Den är enklare än Brinell-metoden och hårdhetsvärdet kan avläsas direkt från hårdhetsmaskinens urtavla. På grund av den lilla intryckningen är dock hårdhetsvärdet inte lika exakt som Brinell-metoden.
C. Vickers-hårdhet (HV)
Vickers hårdhetstest är också en indentationstestmetod. Den pressar en fyrkantig pyramidformad diamantintryckare med en innesluten vinkel på 1360 mellan motstående ytor in i testytan med en vald testkraft (F), och avlägsnar den efter den angivna hålltiden. Kraft, mät längden på de två diagonalerna i indentationen.
Vickershårdhetsvärdet är kvoten av testkraften dividerad med intryckningsytan. Dess beräkningsformel är:
I formeln: HV–Vickers hårdhetssymbol, N/mm2 (MPa);
F-testkraft, N;
d – det aritmetiska medelvärdet av de två diagonalerna i indenteringen, mm.
Testkraften F som används i Vickers-hårdhet är 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) och sex andra nivåer. Hårdhetsvärdet kan mätas i intervallet 5~1000HV.
Exempel på uttrycksmetod: 640HV30/20 betyder att Vickers-hårdhetsvärdet mätt med en testkraft på 30Hgf (294,2N) i 20S (sekunder) är 640N/mm2 (MPa).
Vickers hårdhetsmetod kan användas för att bestämma hårdheten hos mycket tunna metalliska material och ytskikt. Den har de huvudsakliga fördelarna med Brinell- och Rockwell-metoderna och övervinner deras grundläggande brister, men den är inte lika enkel som Rockwell-metoden. Vickers metod används sällan i stålrörsstandarder.
Publiceringstid: 3 april 2024