Et metalmateriales evne til at modstå indrykning af overfladen fra hårde genstande kaldes hårdhed. I henhold til forskellige testmetoder og anvendelsesområde kan hårdhed opdeles i Brinell-hårdhed, Rockwell-hårdhed, Vickers-hårdhed, Shore-hårdhed, mikrohårdhed og højtemperaturhårdhed. Der er tre almindeligt anvendte hårdheder til rør: Brinell-, Rockwell- og Vickers-hårdhed.
A. Brinell-hårdhed (HB)
Brug en stålkugle eller hårdmetalkugle med en bestemt diameter til at presse ind i prøveoverfladen med den angivne testkraft (F). Efter den angivne holdetid fjernes testkraften, og indrykningsdiameteren (L) på prøveoverfladen måles. Brinell-hårdhedsværdien er den kvotient, der opnås ved at dividere testkraften med overfladearealet af den indtrykte kugle. Udtrykt i HBS (stålkugle), er enheden N/mm2 (MPa).
Beregningsformlen er:
I formlen: F – testkraften presset ind i overfladen af metalprøven, N;
D–Diameter af stålkugle til test, mm;
d – gennemsnitlig diameter af fordybningen, mm.
Måling af Brinell-hårdhed er mere præcis og pålidelig, men generelt er HBS kun egnet til metalmaterialer under 450 N/mm2 (MPa) og er ikke egnet til hårdere stål eller tyndere plader. Blandt stålrørsstandarder er Brinell-hårdhed den mest anvendte. Indrykningsdiameteren d bruges ofte til at udtrykke materialets hårdhed, hvilket er både intuitivt og praktisk.
Eksempel: 120HBS10/1000130: Det betyder, at Brinell-hårdhedsværdien målt ved hjælp af en stålkugle med en diameter på 10 mm under en testkraft på 1000 kgf (9,807 kN) i 30 sekunder (sekunder) er 120 N/mm2 (MPa).
B. Rockwell-hårdhed (HR)
Rockwell-hårdhedstesten er, ligesom Brinell-hårdhedstesten, en indrykningstestmetode. Forskellen er, at den måler dybden af indrykningen. Det vil sige, at under den sekventielle påvirkning af den indledende testkraft (Fo) og den samlede testkraft (F) presses indrykningslegemet (kegle eller stålkugle fra stålværket) ind i prøveoverfladen. Efter den angivne holdetid fjernes hovedkraften. Ved testkraften bruges den målte resterende indrykningsdybdeforøgelse (e) til at beregne hårdhedsværdien. Dens værdi er et anonymt tal, repræsenteret af symbolet HR, og de anvendte skalaer omfatter 9 skalaer, herunder A, B, C, D, E, F, G, H og K. Blandt dem er de skalaer, der almindeligvis anvendes til stålhårdhedstestning, generelt A, B og C, nemlig HRA, HRB og HRC.
Hårdhedsværdien beregnes ved hjælp af følgende formel:
Ved test med A- og C-skalaer er HR=100-e
Ved test med B-skala, HR=130-e
I formlen udtrykkes e – den resterende indrykningsdybdeforøgelse – i den specificerede enhed på 0,002 mm, dvs. når den aksiale forskydning af indrykningslegemet er én enhed (0,002 mm), svarer det til en ændring i Rockwell-hårdheden med ét tal. Jo større e-værdien er, desto lavere er metallets hårdhed, og omvendt.
Det gældende omfang af ovenstående tre skalaer er som følger:
HRA (diamantkegleindrykningsværktøj) 20-88
HRC (diamantkegleindrykningsmiddel) 20-70
HRB (diameter 1,588 mm stålkugleindrykningsrør) 20-100
Rockwell-hårdhedstest er en meget udbredt metode i øjeblikket, hvoraf HRC anvendes i stålrørsstandarder, kun overgået af Brinell-hårdhed HB. Rockwell-hårdhed kan bruges til at måle metalmaterialer fra ekstremt bløde til ekstremt hårde. Det kompenserer for manglerne ved Brinell-metoden. Den er enklere end Brinell-metoden, og hårdhedsværdien kan aflæses direkte på hårdhedsmaskinens drejeskive. På grund af dens lille fordybning er hårdhedsværdien dog ikke så nøjagtig som Brinell-metoden.
C. Vickers-hårdhed (HV)
Vickers-hårdhedstesten er også en indentationstestmetode. Den presser en firkantet pyramideformet diamantindtryksskrue med en inkluderet vinkel på 1360 mellem modstående overflader ind i testfladen med en valgt testkraft (F) og fjerner den efter den angivne holdetid. Kraft, mål længden af de to diagonaler i indrykningen.
Vickers-hårdhedsværdien er kvotienten af testkraften divideret med indrykningsoverfladearealet. Beregningsformlen er:
I formlen: HV-Vickers hårdhedssymbol, N/mm2 (MPa);
F-testkraft, N;
d – det aritmetiske gennemsnit af de to diagonaler i indrykningen, mm.
Testkraften F, der anvendes i Vickers-hårdhed, er 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) og seks andre niveauer. Hårdhedsværdien kan måles i området 5~1000HV.
Eksempel på udtryksmetode: 640HV30/20 betyder, at Vickers-hårdhedsværdien målt med en testkraft på 30Hgf (294,2N) i 20S (sekunder) er 640N/mm2 (MPa).
Vickers-hårdhedsmetoden kan bruges til at bestemme hårdheden af meget tynde metalliske materialer og overfladelag. Den har de vigtigste fordele ved Brinell- og Rockwell-metoderne og overvinder deres grundlæggende mangler, men den er ikke så simpel som Rockwell-metoden. Vickers-metoden anvendes sjældent i stålrørsstandarder.
Opslagstidspunkt: 3. april 2024