Et metallmateriales evne til å motstå inntrykking av overflaten fra harde gjenstander kalles hardhet. I henhold til ulike testmetoder og bruksområde kan hardheten deles inn i Brinell-hardhet, Rockwell-hardhet, Vickers-hardhet, Shore-hardhet, mikrohardhet og høytemperaturhardhet. Det finnes tre vanlige hardheter for rør: Brinell-, Rockwell- og Vickers-hardhet.
A. Brinell-hardhet (HB)
Bruk en stålkule eller karbidkule med en viss diameter til å presse inn i prøveoverflaten med den spesifiserte testkraften (F). Etter den spesifiserte holdetiden, fjern testkraften og mål inntrykkingsdiameteren (L) på prøveoverflaten. Brinell-hardhetsverdien er kvotienten som oppnås ved å dele testkraften på overflatearealet til den inntrykte kulen. Uttrykt i HBS (stålkule), er enheten N/mm2 (MPa).
Beregningsformelen er:
I formelen: F – testkraften presset inn i overflaten av metallprøven, N;
D–Diameter på stålkule for testing, mm;
d – gjennomsnittlig diameter på innrykk, mm.
Måling av Brinell-hardhet er mer nøyaktig og pålitelig, men generelt er HBS bare egnet for metallmaterialer under 450 N/mm2 (MPa), og er ikke egnet for hardere stål eller tynnere plater. Blant stålrørstandarder er Brinell-hardhet den mest brukte. Innrykksdiameteren d brukes ofte til å uttrykke materialets hardhet, noe som er både intuitivt og praktisk.
Eksempel: 120HBS10/1000130: Det betyr at Brinell-hardhetsverdien målt ved bruk av en stålkule med en diameter på 10 mm under en testkraft på 1000 kgf (9,807 kN) i 30 sekunder er 120 N/mm2 (MPa).
B. Rockwell-hardhet (HR)
Rockwell-hardhetstesten er, i likhet med Brinell-hardhetstesten, en metode for inntrykkingstest. Forskjellen er at den måler dybden på inntrykket. Det vil si at under den sekvensielle virkningen av den innledende testkraften (Fo) og den totale testkraften (F), presses inntrykkeren (kjeglen eller stålkulen i stålverket) inn i overflaten av prøven. Etter den angitte holdetiden fjernes hovedkraften. Ved testkraft, bruk den målte gjenværende inntrykkingsdybdeøkningen (e) for å beregne hardhetsverdien. Verdien er et anonymt tall, representert av symbolet HR, og skalaene som brukes inkluderer 9 skalaer, inkludert A, B, C, D, E, F, G, H og K. Blant dem er skalaene som vanligvis brukes for hardhetstesting av stål vanligvis A, B og C, nemlig HRA, HRB og HRC.
Hardhetsverdien beregnes ved hjelp av følgende formel:
Ved testing med A- og C-skalaer er HR=100-e
Ved testing med B-skala, HR=130-e
I formelen uttrykkes e – den gjenværende innrykksdybdeøkningen i den spesifiserte enheten på 0,002 mm, det vil si at når den aksiale forskyvningen av inntrykkingsverktøyet er én enhet (0,002 mm), tilsvarer det en endring i Rockwell-hardhet med ett tall. Jo større e-verdi, desto lavere er metallets hardhet, og omvendt.
Det gjeldende omfanget av de tre skalaene ovenfor er som følger:
HRA (diamantkjegle-indenter) 20–88
HRC (diamantkjegle-indenter) 20–70
HRB (diameter 1,588 mm stålkuleinnrykker) 20–100
Rockwell-hardhetstest er en mye brukt metode for tiden, og HRC brukes blant annet i stålrørstandarder, etter Brinell-hardhet HB. Rockwell-hardhet kan brukes til å måle metallmaterialer fra ekstremt myke til ekstremt harde. Den kompenserer for manglene ved Brinell-metoden. Den er enklere enn Brinell-metoden, og hardhetsverdien kan leses direkte fra hardhetsmaskinens skive. På grunn av den lille fordypningen er imidlertid ikke hardhetsverdien like nøyaktig som Brinell-metoden.
C. Vickers-hardhet (HV)
Vickers-hardhetstesten er også en metode for inntrykkingstesting. Den presser en firkantet pyramideformet diamantformet inntrykker med en inkludert vinkel på 1360 mellom motstående overflater inn i testoverflaten med en valgt testkraft (F), og fjerner den etter den angitte holdetiden. Kraft, mål lengden på de to diagonalene i inntrykket.
Vickers-hardhetsverdien er kvotienten av testkraften delt på inntrykkingsoverflatearealet. Beregningsformelen er:
I formelen: HV–Vickers hardhetssymbol, N/mm2 (MPa);
F-testkraft, N;
d – det aritmetiske gjennomsnittet av de to diagonalene i innrykket, mm.
Testkraften F som brukes i Vickers-hardhet er 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) og seks andre nivåer. Hardhetsverdien kan måles i området 5~1000HV.
Eksempel på uttrykksmetode: 640HV30/20 betyr at Vickers-hardhetsverdien målt med en testkraft på 30Hgf (294,2N) i 20S (sekunder) er 640N/mm2 (MPa).
Vickers-hardhetsmetoden kan brukes til å bestemme hardheten til svært tynne metalliske materialer og overflatelag. Den har de viktigste fordelene med Brinell- og Rockwell-metodene og overvinner deres grunnleggende mangler, men den er ikke så enkel som Rockwell-metoden. Vickers-metoden brukes sjelden i stålrørstandarder.
Publisert: 03.04.2024