Et metalmateriales evne til at modstå fordybning af overfladen af hårde genstande kaldes hårdhed. I henhold til forskellige testmetoder og anvendelsesområde kan hårdhed opdeles i Brinell hårdhed, Rockwell hårdhed, Vickers hårdhed, Shore hårdhed, mikro hårdhed og høj temperatur hårdhed. Der er tre almindeligt anvendte hårdheder til rør: Brinell, Rockwell og Vickers hårdhed.
A. Brinell hårdhed (HB)
Brug en stålkugle eller hårdmetalkugle med en vis diameter til at presse ind i prøveoverfladen med den specificerede testkraft (F). Efter den specificerede holdetid fjernes testkraften og måles fordybningsdiameteren (L) på prøveoverfladen. Brinell-hårdhedsværdien er den kvotient, der opnås ved at dividere testkraften med overfladearealet af den indrykkede 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.
Målingen af Brinell hårdhed er mere nøjagtig og pålidelig, men generelt er HBS kun egnet til metalmaterialer under 450N/mm2 (MPa), og er ikke egnet til hårdere stål eller tyndere plader. Blandt stålrørsstandarder er Brinell hårdhed den mest udbredte. Fordybningsdiameteren d bruges ofte til at udtrykke materialets hårdhed, hvilket er både intuitivt og bekvemt.
Eksempel: 120HBS10/1000130: Det betyder, at Brinell-hårdhedsværdien målt ved at bruge en stålkugle med en diameter på 10 mm under testkraften 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 fordybningstestmetode. Forskellen er, at den måler dybden af fordybningen. Det vil sige, under den sekventielle virkning af den indledende testkraft (Fo) og den samlede testkraft (F), presses indenteren (kegle eller stålkugle fra stålværket) ind i prøvens overflade. Efter den angivne holdetid fjernes hovedkraften. Testkraft, brug den målte resterende indrykningsdybdeforøgelse (e) til at beregne hårdhedsværdien. Dets værdi er et anonymt tal, repræsenteret ved 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 e - er stigningen i den resterende indrykningsdybde udtrykt i den specificerede enhed på 0,002 mm, det vil sige, når den aksiale forskydning af indrykket er en enhed (0,002 mm), svarer det til en ændring i Rockwell-hårdheden med et tal. Jo større e-værdien er, jo lavere er metallets hårdhed og omvendt.
Det anvendelige omfang af ovenstående tre skalaer er som følger:
HRA (diamantkegleindrykker) 20-88
HRC (diamantkegleindrykker) 20-70
HRB (diameter 1,588 mm stålkugleindrykker) 20-100
Rockwell hårdhedstest er en meget udbredt metode i øjeblikket, blandt hvilke HRC bruges i stålrørsstandarder kun næst efter Brinell hårdhed HB. Rockwell hårdhed kan bruges til at måle metalmaterialer fra ekstremt blødt til ekstremt hårdt. Det kompenserer for manglerne ved Brinell-metoden. Det er enklere end Brinell-metoden, og hårdhedsværdien kan aflæses direkte fra hårdhedsmaskinens urskive. Men på grund af dens lille fordybning er hårdhedsværdien ikke så nøjagtig som Brinell-metoden.
C. Vickers hårdhed (HV)
Vickers hårdhedstest er også en indrykningstestmetode. Den presser en firkantet pyramideformet diamantindrykker med en inkluderet vinkel på 1360 mellem modsatte overflader ind i testoverfladen ved en valgt testkraft (F), og fjerner den efter den specificerede holdetid. Force, mål længden af de to diagonaler af fordybningen.
Vickers hårdhedsværdi er kvotienten af testkraften divideret med fordybningsoverfladearealet. Dens beregningsformel er:
I formlen: HV–Vickers hårdhedssymbol, N/mm2 (MPa);
F–testkraft, N;
d – det aritmetiske middelværdi af de to diagonaler i fordybningen, mm.
Testkraften F anvendt 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 andre seks niveauer. Hårdhedsværdien kan måles. Området er 5~1000HV.
Eksempel på udtryksmetode: 640HV30/20 betyder, at Vickers hårdhedsværdi 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. Det har de største fordele ved Brinell- og Rockwell-metoderne og overvinder deres grundlæggende mangler, men det er ikke så simpelt som Rockwell-metoden. Vickers metode bruges sjældent i stålrørsstandarder.
Indlægstid: 03-03-2024