Sposobnost metalnog materijala da se odupre udubljenju površine tvrdim predmetima naziva se tvrdoća. Prema različitim metodama ispitivanja i području primjene, tvrdoća se može podijeliti na tvrdoću po Brinellu, Rockwellu, Vickersu, Shoreu, mikrotvrdoću i tvrdoću na visokim temperaturama. Postoje tri uobičajeno korištene tvrdoće za cijevi: tvrdoća po Brinellu, Rockwellu i Vickersu.
A. Tvrdoća po Brinellu (HB)
Čeličnu ili karbidnu kuglicu određenog promjera utisnite u površinu uzorka određenom ispitnom silom (F). Nakon određenog vremena zadržavanja, uklonite ispitnu silu i izmjerite promjer udubljenja (L) na površini uzorka. Vrijednost tvrdoće po Brinellu je kvocijent dobiven dijeljenjem ispitne sile s površinom udubljene kugle. Izraženo u HBS (čelična kuglica), jedinica je N/mm2 (MPa).
Formula za izračun je:
U formuli: F – sila ispitivanja pritisnuta u površinu metalnog uzorka, N;
D – Promjer čelične kuglice za ispitivanje, mm;
d – prosječni promjer udubljenja, mm.
Mjerenje Brinellove tvrdoće je točnije i pouzdanije, ali HBS je općenito prikladan samo za metalne materijale ispod 450 N/mm2 (MPa) i nije prikladan za tvrđi čelik ili tanje ploče. Među standardima za čelične cijevi, Brinellova tvrdoća je najčešće korištena. Promjer udubljenja d često se koristi za izražavanje tvrdoće materijala, što je intuitivno i praktično.
Primjer: 120HBS10/1000130: To znači da je vrijednost tvrdoće po Brinellu izmjerena korištenjem čelične kugle promjera 10 mm pod ispitnom silom od 1000 kgf (9,807 kN) tijekom 30 sekundi 120 N/mm2 (MPa).
B. Tvrdoća po Rockwellu (HR)
Rockwellov test tvrdoće, kao i Brinellov test tvrdoće, je metoda ispitivanja udubljenjem. Razlika je u tome što mjeri dubinu udubljenja. To jest, pod sekvencijalnim djelovanjem početne ispitne sile (Fo) i ukupne ispitne sile (F), utiskivač (konus ili čelična kugla čeličane) se utiskuje u površinu uzorka. Nakon određenog vremena zadržavanja, glavna sila se uklanja. Za ispitivanje sile, koristite izmjereni preostali prirast dubine udubljenja (e) za izračun vrijednosti tvrdoće. Njegova vrijednost je anonimni broj, predstavljen simbolom HR, a korištene skale uključuju 9 skala, uključujući A, B, C, D, E, F, G, H i K. Među njima, skale koje se obično koriste za ispitivanje tvrdoće čelika su općenito A, B i C, i to HRA, HRB i HRC.
Vrijednost tvrdoće izračunava se pomoću sljedeće formule:
Pri testiranju s A i C skalama, HR=100-e
Pri testiranju s B skalom, HR=130-e
U formuli, e – prirast preostale dubine udubljenja izražen je u navedenoj jedinici od 0,002 mm, odnosno, kada je aksijalni pomak utiskivača jedna jedinica (0,002 mm), to je ekvivalentno promjeni tvrdoće Rockwella za jedan broj. Što je veća vrijednost e, to je tvrdoća metala niža i obrnuto.
Primjenjivi opseg gore navedenih triju skala je sljedeći:
HRA (dijamantni konusni utiskivač) 20-88
HRC (dijamantni konusni utiskivač) 20-70
HRB (utiskivač čelične kuglice promjera 1,588 mm) 20-100
Rockwellova metoda ispitivanja tvrdoće trenutno je široko korištena metoda, među kojima se HRC koristi u standardima za čelične cijevi, odmah iza Brinellove tvrdoće HB. Rockwellova tvrdoća može se koristiti za mjerenje metalnih materijala od izuzetno mekih do izuzetno tvrdih. Nadoknađuje nedostatke Brinellove metode. Jednostavnija je od Brinellove metode i vrijednost tvrdoće može se očitati izravno s brojčanika uređaja za mjerenje tvrdoće. Međutim, zbog malog udubljenja, vrijednost tvrdoće nije toliko točna kao Brinellova metoda.
C. Tvrdoća po Vickersu (HV)
Vickersov test tvrdoće također je metoda ispitivanja udubljenjem. Njime se u ispitnu površinu utiskuje kvadratni piramidalni dijamantni utiskivač s kutom od 1360 između suprotnih površina pri odabranoj ispitnoj sili (F) i uklanja se nakon određenog vremena zadržavanja. Sila, izmjerite duljinu dviju dijagonala udubljenja.
Vrijednost tvrdoće po Vickersu je kvocijent ispitne sile podijeljen s površinom udubljenja. Njegova formula za izračun je:
U formuli: HV – simbol tvrdoće po Vickersu, N/mm2 (MPa);
F – ispitna sila, N;
d – aritmetička sredina dviju dijagonala udubljenja, mm.
Ispitna sila F korištena za tvrdoću po Vickersu je 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) i još šest razina. Vrijednost tvrdoće može se mjeriti u rasponu od 5 do 1000 HV.
Primjer metode izražavanja: 640HV30/20 znači da je vrijednost tvrdoće po Vickersu izmjerena ispitnom silom od 30Hgf (294,2 N) tijekom 20S (sekundi) 640N/mm2 (MPa).
Vickersova metoda tvrdoće može se koristiti za određivanje tvrdoće vrlo tankih metalnih materijala i površinskih slojeva. Ima glavne prednosti Brinellove i Rockwellove metode i prevladava njihove osnovne nedostatke, ali nije tako jednostavna kao Rockwellova metoda. Vickersova metoda se rijetko koristi u standardima za čelične cijevi.
Vrijeme objave: 03.04.2024.