Sposobnost metalnog materijala da se odupre udubljenju površine od strane tvrdih predmeta naziva se tvrdoća. Prema različitim metodama ispitivanja i opsegu primjene, tvrdoća se može podijeliti na tvrdoću po Brinellu, tvrdoću po Rockwellu, tvrdoću po Vickersu, tvrdoću po Shoru, mikrotvrdoću i tvrdoću na visokim temperaturama. Postoje tri najčešće korištene tvrdoće za cijevi: tvrdoća po Brinellu, Rockwellu i Vickersu.
A. Tvrdoća po Brinellu (HB)
Upotrijebite čeličnu ili karbidnu kuglu određenog promjera da pritisnete površinu uzorka navedenom ispitnom silom (F). Nakon navedenog vremena zadržavanja, uklonite ispitnu silu i izmjerite promjer udubljenja (L) na površini uzorka. Vrijednost Brinellove tvrdoće je kvocijent dobiven dijeljenjem ispitne sile s površinom udubljene kugle. Izraženo u HBS (čelična kugla), jedinica je N/mm2 (MPa).
Formula za izračun je:
U formuli: F– ispitna sila utisnuta u površinu metalnog uzorka, N;
D–Promjer čelične kuglice za ispitivanje, mm;
d–prosječni promjer udubljenja, mm.
Mjerenje Brinellove tvrdoće je preciznije i pouzdanije, ali općenito je HBS prikladan samo za metalne materijale ispod 450N/mm2 (MPa), a 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 i intuitivno i praktično.
Primjer: 120HBS10/1000130: To znači da vrijednost Brinellove tvrdoće izmjerena korištenjem čelične kuglice promjera 10 mm pod ispitnom silom od 1000 Kgf (9,807 KN) tijekom 30 s (sekundi) iznosi 120 N/mm2 (MPa).
B. Tvrdoća po Rockwellu (HR)
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu, kao i ispitivanje tvrdoće po Brinellu, metoda je ispitivanja utiskivanjem. 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 utisne u površinu uzorka. Nakon navedenog vremena zadržavanja, glavna sila se uklanja. Testirajte silu, upotrijebite izmjereni inkrement dubine udubljenja (e) za izračun vrijednosti tvrdoće. Njegova vrijednost je anonimni broj, predstavljen simbolom HR, a ljestvice koje se koriste uključuju 9 ljestvica, uključujući A, B, C, D, E, F, G, H i K. Među njima, ljestvice koje se obično koriste za čelik ispitivanja tvrdoće općenito su A, B i C, odnosno HRA, HRB i HRC.
Vrijednost tvrdoće izračunava se pomoću sljedeće formule:
Kod testiranja A i C ljestvicama HR=100-e
Kod testiranja B ljestvicom HR=130-e
U formuli, e – rezidualni prirast dubine utiskivanja izražen je u navedenoj jedinici od 0,002 mm, odnosno, kada je aksijalni pomak utiskivača jedna jedinica (0,002 mm), to je ekvivalentno promjeni Rockwellove tvrdoće za jedan broj. Što je veća vrijednost e, to je manja tvrdoća metala i obrnuto.
Primjenjivi opseg gornje tri ljestvice je sljedeći:
HRA (dijamantni konusni indenter) 20-88
HRC (dijamantni konusni indenter) 20-70
HRB (utiskivač čelične kuglice promjera 1,588 mm) 20-100
Ispitivanje tvrdoće po Rockwellu trenutno je široko korištena metoda, među kojima se HRC koristi u standardima za čelične cijevi odmah iza Brinellove tvrdoće HB. Tvrdoća po Rockwellu može se koristiti za mjerenje metalnih materijala od iznimno mekih do iznimno 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 točna kao Brinellova metoda.
C. Vickersova tvrdoća (HV)
Vickersov test tvrdoće također je metoda ispitivanja utiskivanjem. On pritišće kvadratni piramidalni dijamantni utiskivač s uključenim kutom od 1360 između suprotnih površina u ispitnu površinu pri odabranoj ispitnoj sili (F) i uklanja ga nakon navedenog vremena držanja. Force, izmjerite duljinu dviju dijagonala udubljenja.
Vickersova vrijednost tvrdoće je kvocijent ispitne sile podijeljen s površinom udubljenja. Njegova formula za izračun je:
U formuli: HV–Vickersov simbol tvrdoće, N/mm2 (MPa);
F–ispitna sila, N;
d–aritmetička sredina dviju dijagonala udubljenja, mm.
Ispitna sila F koja se koristi za utvrđivanje tvrdoće po Vickersu je 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) i drugih šest razina. Vrijednost tvrdoće se može mjeriti Raspon je 5~1000HV.
Primjer metode izražavanja: 640HV30/20 znači da je vrijednost tvrdoće po Vickersu izmjerena ispitnom silom od 30Hgf (294,2N) za 20S (sekundi) 640N/mm2 (MPa).
Metoda tvrdoće po Vickersu 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 čeličnih cijevi.
Vrijeme objave: 3. travnja 2024