Здатність металевого матеріалу чинити опір вдавленню поверхні твердими предметами називається твердістю. Відповідно до різних методів випробування та сфери застосування твердість можна розділити на твердість за Брінеллем, твердість за Роквеллом, твердість за Віккерсом, твердість за Шором, мікротвердість і твердість при високій температурі. Для труб зазвичай використовують три твердості: Брінелля, Роквелла та Віккерса.
A. Твердість за Брінеллем (HB)
Використовуйте сталеву кульку або карбідну кульку певного діаметру, щоб втиснути в поверхню зразка із зазначеним випробувальним зусиллям (F). Після зазначеного часу витримки зніміть випробувальну силу та виміряйте діаметр вдавлення (L) на поверхні зразка. Значення твердості за Брінеллем є часткою, отриманою шляхом ділення випробувальної сили на площу поверхні вдавленої сфери. Виражається в HBS (сталева кулька), одиницею є Н/мм2 (МПа).
Формула розрахунку:
У формулі: F–пробна сила, притиснута до поверхні металевого зразка, Н;
D–діаметр сталевої кульки для випробування, мм;
d–середній діаметр вдавлення, мм.
Вимірювання твердості за Брінеллем є більш точним і надійним, але, як правило, HBS підходить лише для металевих матеріалів нижче 450 Н/мм2 (МПа) і не підходить для більш твердої сталі або тонших пластин. Серед стандартів сталевих труб твердість за Брінеллем є найбільш широко використовуваною. Діаметр відступу d часто використовується для вираження твердості матеріалу, що є інтуїтивно зрозумілим і зручним.
Приклад: 120HBS10/1000130: це означає, що значення твердості за Брінеллем, виміряне за допомогою сталевої кульки діаметром 10 мм під дією випробувальної сили 1000 кгс (9,807 кН) протягом 30 с (секунд), становить 120 Н/мм2 (МПа).
B. Твердість по Роквеллу (HR)
Тест на твердість за Роквеллом, як і тест на твердість за Брінеллем, є методом випробування вдавленням. Відмінність полягає в тому, що він вимірює глибину поглиблення. Тобто під послідовною дією початкової пробної сили (Fo) і сумарної пробної сили (F) індентор (конус або сталева куля сталеливарного заводу) вдавлюється в поверхню зразка. Після зазначеного часу витримки основне зусилля знімається. Випробуйте силу, використовуйте виміряний приріст залишкової глибини вдавлення (e), щоб обчислити значення твердості. Його значенням є анонімне число, представлене символом HR, і використовувані шкали включають 9 шкал, включаючи A, B, C, D, E, F, G, H і K. Серед них шкали, які зазвичай використовуються для випробування твердості сталі, як правило, це A, B і C, а саме HRA, HRB і HRC.
Значення твердості розраховується за такою формулою:
При тестуванні за шкалами A і C HR=100-e
При тестуванні за шкалою В ЧСС=130-e
У формулі e – приріст залишкової глибини вдавлення виражається в заданій одиниці 0,002 мм, тобто при осьовому переміщенні індентора на одну одиницю (0,002 мм) це еквівалентно зміні твердості за Роквеллом на одне число. Чим більше значення е, тим менша твердість металу, і навпаки.
Застосовувана сфера застосування трьох вищевказаних шкал така:
HRA (алмазний конічний індентор) 20-88
HRC (алмазний конусний індентор) 20-70
HRB (індентор зі сталевою кулькою діаметром 1,588 мм) 20-100
Випробування на твердість за Роквеллом є широко використовуваним методом в даний час, серед яких HRC використовується в стандартах сталевих труб, поступаючись лише твердості за Брінеллем HB. Твердість за Роквеллом можна використовувати для вимірювання металевих матеріалів від надзвичайно м’яких до надзвичайно твердих. Він компенсує недоліки методу Брінелля. Він простіший, ніж метод Брінелля, і значення твердості можна зчитувати безпосередньо з циферблата вимірювача твердості. Однак через невеликий відступ значення твердості не таке точне, як метод Брінелля.
C. Твердість за Віккерсом (HV)
Тест на твердість за Віккерсом також є методом випробування вдавлення. Він притискає квадратний пірамідальний алмазний індентор із кутом 1360 між протилежними поверхнями до випробувальної поверхні з вибраною випробувальною силою (F) і видаляє його після зазначеного часу витримки. Силою виміряйте довжину двох діагоналей виточки.
Значення твердості за Віккерсом є часткою випробувального зусилля, поділеного на площу поверхні вдавлення. Формула його розрахунку така:
У формулі: HV–символ твердості за Віккерсом, Н/мм2 (МПа);
F–випробувальне зусилля, Н;
d–середнє арифметичне двох діагоналей відступу, мм.
Випробувальна сила F, яка використовується для визначення твердості за Віккерсом, становить 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) кгс (Н) та інші шість рівнів. Значення твердості можна виміряти в діапазоні 5~1000HV.
Приклад методу вираження: 640HV30/20 означає, що значення твердості за Віккерсом, виміряне за допомогою випробувальної сили 30 Hgf (294,2 Н) протягом 20 с (секунд), становить 640 Н/мм2 (МПа).
Метод твердості за Віккерсом можна використовувати для визначення твердості дуже тонких металевих матеріалів і поверхневих шарів. Він має основні переваги методів Брінелля та Роквелла та усуває їхні основні недоліки, але він не такий простий, як метод Роквелла. Метод Віккерса рідко використовується в стандартах сталевих труб.
Час публікації: 03 квітня 2024 р