Способността на металния материал да устои на вдлъбнатина на повърхността от твърди предмети се нарича твърдост. Според различните методи за изпитване и обхвата на приложение твърдостта може да бъде разделена на твърдост по Бринел, твърдост по Рокуел, твърдост по Викерс, твърдост по Шор, микротвърдост и твърдост при висока температура. Има три често използвани твърдости за тръби: твърдост по Бринел, Рокуел и Викерс.
A. Твърдост по Бринел (HB)
Използвайте стоманена топка или карбидна топка с определен диаметър, за да натиснете върху повърхността на пробата с указаната сила за изпитване (F). След определеното време на задържане отстранете изпитвателната сила и измерете диаметъра на вдлъбнатината (L) върху повърхността на пробата. Стойността на твърдостта по Бринел е коефициентът, получен чрез разделяне на изпитвателната сила на повърхността на вдлъбнатата сфера. Изразена в HBS (стоманена топка), единицата е N/mm2 (MPa).
Формулата за изчисление е:
Във формулата: F – изпитвателната сила, притисната върху повърхността на металната проба, N;
D – Диаметър на стоманена топка за изпитване, mm;
d–среден диаметър на вдлъбнатината, mm.
Измерването на твърдостта по Бринел е по-точно и надеждно, но като цяло HBS е подходящо само за метални материали под 450N/mm2 (MPa) и не е подходящо за по-твърда стомана или по-тънки плочи. Сред стандартите за стоманени тръби твърдостта по Бринел е най-широко използваната. Диаметърът на вдлъбнатината d често се използва за изразяване на твърдостта на материала, което е едновременно интуитивно и удобно.
Пример: 120HBS10/1000130: Това означава, че стойността на твърдостта по Бринел, измерена чрез използване на стоманена топка с диаметър 10 mm при изпитване на сила от 1000 Kgf (9,807 KN) за 30 секунди (секунди), е 120 N/mm2 (MPa).
B. Твърдост по Рокуел (HR)
Тестът за твърдост по Рокуел, подобно на теста за твърдост по Бринел, е метод за изпитване чрез вдлъбнатина. Разликата е, че измерва дълбочината на вдлъбнатината. Тоест, под последователното действие на първоначалната изпитвателна сила (Fo) и общата изпитвателна сила (F), инденторът (конус или стоманена топка на стоманодобивната мелница) се притиска в повърхността на пробата. След определеното време на задържане основната сила се отстранява. Тестова сила, използвайте измереното нарастване на остатъчната дълбочина на вдлъбнатината (e), за да изчислите стойността на твърдостта. Стойността му е анонимен номер, представен със символа HR, а използваните скали включват 9 скали, включително A, B, C, D, E, F, G, H и K. Сред тях често използваните скали за изпитване на твърдостта на стоманата обикновено са A, B и C, а именно HRA, HRB и HRC.
Стойността на твърдостта се изчислява по следната формула:
При тестване с A и C скали, HR=100-e
При тестване с B скала, HR=130-e
Във формулата e – нарастването на остатъчната дълбочина на вдлъбнатината се изразява в определената единица от 0,002 mm, т.е. когато аксиалното изместване на индентора е една единица (0,002 mm), това е еквивалентно на промяна на твърдостта по Рокуел с едно число. Колкото по-голяма е стойността на e, толкова по-ниска е твърдостта на метала и обратно.
Приложимият обхват на горните три скали е както следва:
HRA (индентор с диамантен конус) 20-88
HRC (индентор с диамантен конус) 20-70
HRB (индентор със стоманена топка с диаметър 1,588 mm) 20-100
Тестът за твърдост по Рокуел е широко използван метод в момента, сред който HRC се използва в стандартите за стоманени тръби, на второ място след твърдостта по Бринел HB. Твърдостта по Рокуел може да се използва за измерване на метални материали от изключително меки до изключително твърди. Той компенсира недостатъците на метода на Бринел. Той е по-прост от метода на Бринел и стойността на твърдостта може да се прочете директно от циферблата на машината за измерване на твърдост. Въпреки това, поради малката си вдлъбнатина, стойността на твърдостта не е толкова точна, колкото метода на Бринел.
C. Твърдост по Викерс (HV)
Тестът за твърдост по Викерс също е метод за изпитване чрез вдлъбнатина. Той притиска квадратен пирамидален диамантен индентор с включен ъгъл от 1360 между противоположните повърхности в тестовата повърхност при избрана тестова сила (F) и го отстранява след определеното време на задържане. Сила, измерете дължината на двата диагонала на вдлъбнатината.
Стойността на твърдостта по Викерс е частното от силата на изпитване, разделено на повърхността на вдлъбнатината. Формулата му за изчисление е:
Във формулата: HV–символ на твърдост по Викерс, N/mm2 (MPa);
F–изпитвателна сила, N;
d–средноаритметично от двата диагонала на вдлъбнатината, mm.
Тестовата сила F, използвана при твърдостта на Викерс, е 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) и други шест нива. Стойността на твърдостта може да бъде измерена Диапазонът е 5~1000HV.
Пример за метод на изразяване: 640HV30/20 означава, че стойността на твърдостта по Викерс, измерена с изпитвателна сила от 30Hgf (294,2N) за 20S (секунди), е 640N/mm2 (MPa).
Методът за твърдост по Викерс може да се използва за определяне на твърдостта на много тънки метални материали и повърхностни слоеве. Той има основните предимства на методите на Бринел и Рокуел и преодолява основните им недостатъци, но не е толкова прост, колкото метода на Рокуел. Методът на Vickers рядко се използва в стандартите за стоманени тръби.
Време на публикуване: 3 април 2024 г